高速公路項目隧道外消防管道的運輸與安裝工藝

謝亞洪?南山?羅超俊

摘 要：高速公路隧道消防系統是高速公路機電工程系統重要組成部分，在陡峭山體坡面傾斜度大于60°惡劣特殊環境下運輸與安裝消防管道，單純靠人力協作搬運是非常難以完成的。本文針對此類問題，提出一種改進的運輸、安裝工藝方法，首次引入電動卷揚機進行運輸，通過現場施工應用實踐，使其難題有效地得到解決，同時減少工藝成本，大大降低風險，操作較為簡單，收到良好效果。

關鍵詞：高速公路;消防管道;運輸;卷揚機;安裝

1 項目背景

正習高速公路全線橋梁隧道比達到64.12%，幾乎修建在以碳酸鹽巖、喀斯特地貌普遍發育為特征的山區，最高海拔高程1838米，最低海拔高程448米，其中包括多處海拔在1500米以上的地區，穿越大量垂直高度超過100米的峽谷。正習高速公路其中一個柏香樹隧道上方山體坡度較陡，柏香樹隧道口上方的高位水池設置在坡度75°的坡面上，道路崎嶇。要想在低位水池至高位水池段之間運輸、安裝消防水管，若是采用傳統施工工藝方法，即靠多數人力協作搬運是難以完成。當面臨這種特殊的、惡劣的、難以人力運輸管道的施工環境時，高位水池至低位水池之間的消防管道的運輸、敷設、安裝是非常困難的，而且施工成本高，安全風險大，操作不方便，一般常規施工及運輸方法往往難以滿足施工質量要求。

本文提出一種改進的運輸、安裝工藝方法，通過現場施工應用實踐，使其難題有效地得到解決，同時減少工藝成本，大大降低風險，操作較為簡單，收到很好效果。

2 技術內容

2.1 施工準備

機械：電動卷揚機（型號JK0.5T）、壓槽機、電焊機。

材料：消防管道（DN100（厚度：≧4mm），DN200（厚度：≧6mm）鍍鋅鋼管）（6m/216.72kg/根），槽鋼（[12#）（120mm*53mm*5.5mm）、槽鋼（[20#）（200mm*75mm*9mm），Φ10抱箍，磚砌支墩，型鋼支架。

2.2 隧道外山地消防管道運輸技術

1）運輸前期首先在高位水池與隧道口段之間，根據設計并結合現場情況，規劃一條臨時道路，把亂石、凸起物、樹木等阻擋物清除干凈，場地平整，開挖臨時簡單的道路。以便消防管道通過卷揚機沿這個臨時道路方向、范圍吊拉輸送，目的保證管道不被阻礙物損壞，保證能正常使用，不損傷鍍鋅層及碰撞管道邊口。

2）在消防高位水池處設置JK0.5T型（額定拉力5KN，整機重量180kg）電動卷揚機，用卷揚機作為牽引動力，通過卷揚機把DN200*6.0mm、DN100*4.0mm消防管道運輸至預先安裝固定好的槽鋼上。在吊拉運輸過程中，必須做好牽引安全防護措施，為了防止消防管道左右搖晃并綁扎牢固，需在管道尾部捆綁2根10-15米的繩索，2個作業人員左右拉著，防止牽引運輸中的管道脫離運輸用的[20#，使其管道的左右受力均衡，這樣保證沿預先的臨時道路位置上以0.42m/s速度沿安裝位置作牽引[1]。

電動卷揚機牽引力原理及設備選型分析

通過現場勘查，根據實際的地質地貌與施工環境，采用因地制宜的方法，本課題設計的電動卷揚機牽引消防管道運輸原理示意圖如圖1圖2所示。

根據圖2，作受力分析，電動卷揚機牽引力可以按以下公式

計算[2]：

其中，m：每根DN200*6.0mm鍍鋅消防鋼管重量（kg），取m=216.72kg;

V2：牽引速度從靜止開始加速運動到勻速狀態，取V2=0.42m/s;

t：加速時間，取t=7s;

Α：為槽鋼的坡度，取α=60°;

μ：為摩擦力系數，查閱相關摩擦力系數資料，取μ=0.2;

g：為重力加速度，取g=9.8N/kg。

代入以上數據，卷揚機牽引一根DN200*6.0mm鍍鋅消防鋼管所需牽引力F牽=2072.8N。

目前主流JK0.5T卷揚機主要技術參數如下：

型號：Y100L1-4

鋼絲繩額定拉力：5（KN）

電動機功率：2.2（kw）

整機重量：180（kg）

容繩量：300（m）

通過以上的計算結果與JK0.5T主要參數分析匹配，可以得出：選用JK0.5T型卷揚機滿足對消防管道（DN200、DN100）場外運輸牽引荷載要求，考慮到實際情況，卷揚機設備的額定牽引力是所需牽引力的2.4倍左右是安全的，也是科學的、可操作性的[4]。

工藝流程（消防管道安裝）：預制槽鋼（門字型）→設置電動卷揚機→消防管道運輸至低位處→安裝運輸用20#槽鋼→牽引鋼絲綁扎待安裝消防管道→運輸到設定的位置→管道安裝

2.3 陡峭山體條件下消防管道安裝工藝

在陡峭斜面山坡上安裝消防管道，安裝環境條件較為惡劣，施工難度較大，經現場勘察和論證，在斜面石坡上用電錘或人工鑿打出200mm*200mm*250mm（寬*寬*深）的孔洞，擬采用12#槽鋼制作的門型支架來安裝成支架，鑿出的孔洞用C20混凝土澆筑封堵[3]。現場管道安裝示意見圖3圖4。

工藝流程：槽鋼準備→安裝槽鋼→固定槽鋼與破面之間的連接→消防管道放置到位→安裝U型抱箍→安裝、固定消防管道→調整消防管道→管道試壓→管道保溫施工（如設計有保溫）。

3 技術指標、規范

《建筑給排水設計規范》GB/T 50015

《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB 50974-2014）

《貴州省公路工程技術指標運用指南》貴州省交通廳

4 項目效果

1）在坡面傾斜度大于60°惡劣特殊環境下運輸消防管道，首次引入電動卷揚機進行運輸，提高了運輸效率，降低了人工成本，縮短工期，減少安全風險。

2）在坡面整個地面是巖石的環境下，采用12#槽鋼門型支架加抱箍進行安裝，并用磚砌支墩加強固定，探索了新工藝，提升了安裝質量，提高了安裝效率。

5 結論

本文在修建貴州正習高速公路的施工經驗基礎上，總結了一種改進高速公路隧道外消防管道的運輸與安裝工藝方法，可以適用貴州大部分山區，特別是隧道山體坡面坡度大于60°，地面全是巖石的環境，隧道外管道無法開挖埋地敷設時，高速公路隧道消防系統管道的運輸與安裝難題變得尤為突出。在這種惡劣的施工環境下開拓性地引入電動卷揚機進行運輸管道，解決了此類施工運輸難、安裝難的問題，具有較強的示范效應和推廣應用價值。

參考文獻

[1]任斌.陡坡段壓力鋼管運輸技術[J].甘肅水利水電技術，2011，047（001）：52-53，66.

[2]張聚盛.怎樣估算卷揚機牽引力[J].建筑工人，1981（10）.

[3]陳昊，楊杰.長管線壓力鋼管陡坡段安裝分析[J].大科技，2017（3）.

[4]張君毅，王寶晟，劉維東.卷揚機牽引敷設電纜的核算與控制[J].電工技術，2015，000（009）：90-92.