长距离顶管隧道主管穿越同步安装及水浮发送技术

肖峰 谢涛

中国石油天然气管道第二工程公司 江苏徐州 221008

长距离顶管隧道主管穿越同步安装及水浮发送技术

肖峰 谢涛

中国石油天然气管道第二工程公司 江苏徐州 221008

中油管道二公司在西气东输二线滠水河顶管隧道穿越工程中，在全线首次采用穿越主管分段预制、水泥砂浆灌注输送管道、光缆硅管套管与穿越管道同步安装的水浮发送新工艺，大大提高了顶管隧道内管道安装就位的施工工效，规避了工期风险，为西气东输二线黄陂以南按时投产提供了关键的技术保障。

顶管隧道 分段预制 同步安装 水浮发送

1 工程概况

西气东输二线东段第23标段滠水河顶管隧道穿越工程，是武汉黄陂站至广州末站2011年6月20日开始注氮投产的关键性工程，能否按时完工直接影响到黄陂以南段按期投产。滠水河顶管隧道穿越位置位于湖北省武汉市黄陂区境内，地质分层依次为粉质粘土、砾岩及片岩等，设计穿越段水平长539.9m，其中顶管隧道水平长度483.0m，竖井深28m。由于岩石硬度太高，最终完成隧道长度388m，未完成部分采取大开挖方式衔接。隧道处于地表以下28.18m至28.58m之间，采用内径2.2m的钢筋混凝土管内衬。

由于滠水河顶管隧道所处地层为岩石地质，隧道成型过程中产生的石粉加大了钢筋混凝土管顶进的阻力，加之钢筋混凝土管承载负荷超出其抗压强度，以致在346m处钢筋混凝土管无法继续顶进。而且顶管段中出现套管接口破碎、沟槽、每节套管不在同一水平面上以及在42m长的石方段无混凝土套管内衬等缺陷，且距离穿越主管完成时间仅有14天。如果仍采取传统的滚轮支架发送工艺，极易出现管道卡阻、滚轮支架脱落等问题，造成主管无法安装就位。同时，如穿越主管就位前，在隧道内预先焊接水泥砂浆灌注输送管道和光缆硅管钢套管，人员在隧道内作业功效低、风险高、耗时长，技术、工期和安全风险极大。中油管道二公司针对上述问题，采用分段水浮发送技术进行顶管隧道内多条管道的同步安装就位，有效解决了滚轮支架卡阻、脱落问题，规避了施工风险和安全风险，同时，施工工效达到目前同等条件下顶管隧道内管道安装就位的3～4倍；大大节省了隧道内管道安装人力、设备等资源投入，经济效益显著。

2 顶管隧道内穿越主管水浮发送创新工艺

2.1 施工工艺流程

2.2 水浮同步安装工艺创新点

2.2.1 沟上预制、沟下组装同步发送

（1）根据发送沟长度，在预制场地将穿越主管分段进行“三接一”预制，检测、补口、补伤，同时安装滚轮支架，封堵管口。

（2）“三接一”沟上预制完成后，利用2台90t吊管机将第一段“三接一”管段运至发送沟内，并安装水泥砂浆输送管道和光缆硅管套管（见图2）。

（3）利用吊管机借助滚轮支架将第一段管道送入隧道内，并使管道露出隧道口2m的长度，便于和下一段“三接一”管段的焊接。

（4）将第二段“三接一”管段运至发送沟，并在发送沟内与第一段“三接一”管段焊接，焊道检测合格后补口、补伤，并对其后端管口进行封堵，同时安装水泥砂浆输送管道和光缆硅管套管（见图 3）。

（5）向发送沟及隧道内注水，使得管道处于悬浮状态。

（6）利用吊管机行走的力量将第二段管道缓慢发送至隧道内，并调整管道与隧道处于同一中心铅垂面上。同样留2m管道外露于隧道口外。

（7）排放发送沟及隧道内的水，使第一、第二段管道在受控情况下缓慢下沉至隧道底部。

（8）同样将第三段“三接一”管道水浮发送至隧道内，依此循环直至所有主穿越管道就位至隧道内。

2.2.2 竖井管段安装就位

竖井管段由4个弯头连接组成，为了加快作业效率，降低井内作业风险，采取井上预制，整体吊装工艺一次就位安装，同时减省了作业脚手架的搭建，节省了时间和资源。

2.2.3 竖井管段安装完成后，将其与一般线路段管道连接，之后进行整体压力试验。

2.2.4 水泥砂浆灌注

（1）确定配比

原设计隧道空腔内灌注M7.5水泥砂浆，经现场试验，该标号水泥砂浆在浇筑过程中流动性较差，且在浇筑过程中因长距离管内输送而离析，极易造成输送管道堵塞形成“灌肠”。为此，将M7.5水泥砂浆变更为1:2水泥砂浆。

（2）灌注

水泥砂浆输送管道采用DN150卡箍式钢管连接而成，每间隔20m左右开一个Φ100的出浆孔。灌注前将两端隧道口封堵严实，采用砂浆泵由管道的一端向另一端连续输送，尾端隧道口加设排气管。当水泥砂浆在压力下沿输送管道流淌，流至开孔位置即流入隧道空腔。当一段隧道空腔灌满砂浆后，砂浆会继续流向下一开孔位置，直至灌满整个隧道空腔时，水泥砂浆从排气管溢出。

2.2.5 注浆完成后，及时排出穿越主管内存水，进行管道连头，施工工艺同长输管道一般段施工工艺。

2.3 该施工工艺优势

2.3.1 分段水浮发送技术具有以下优点：

（1）沟上预制和沟下安装发送同步进行，提高了施工工效；

（2）减少了顶进及牵引设备，如顶进千斤顶、卷扬机、滑轮组及钢丝绳等设备机具资源；

（3）在较小外力作用下对穿越主管相对自由地行进、调整及就位，避免了滚轮法顶进牵引时穿越主管受外力时的翻转现象及无法调整管位的严重后果；

（4）将滚轮支架上部的导向支座割除0.1m，使隧道成型后的缺陷对穿越主管就位的影响降到最低，避免了卡阻及不可预见等现象的发生，规避了施工风险。

2.3.2 水泥砂浆输送管道及光缆硅管套管的同步安装、发送

（1）在不占用主穿越管道和隧道之间有限空间的同时，无需提前在隧道内进行水泥砂浆输送管道和光缆硅管套管的安装，不但提高了施工工效还规避了人员进入隧道内焊接安装的安全风险；

（2）减少了隧道内通风、照明设备的安装，既缩减了前期准备时间，还节省了施工资源。

3 应用效果

通过创新同步安装、水浮发送技术，西气东输二线东段第23标段滠水河顶管隧道自2011年5月26日21点开始，到6月2日22点40分结束，有效工期仅用7天时间便完成了滠水河顶管隧道长388m的穿越主管安装就位，比同等条件下采用滚轮顶进牵引就位的施工工期缩短了60%-70%，创造国内大口径隧道顶管穿越最快施工记录，高效地保证了西气东输二线投产工期要求。同时也解决了顶管隧道成型质量缺陷对穿越主管安装的不利的影响，人员无需进入隧道内安装输浆管道和光缆硅管套管，规避了不安全作业风险；同时无需顶进千斤顶、卷扬机等顶进、牵引设备机具等资源，降低了施工成本，具有明显的经济效益。随着大口径、长距离顶管隧道在长输管道工程中的应用，水浮发送技术将在今后的施工中得到越来越广泛的应用。

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1672-9323（2012）03-0074-02

2012-03-06）