隧道内油气双管敷设施工技术研究与应用

刘树学

隧道内油气双管敷设施工技术研究与应用

刘树学

隧道；油气；双管敷设；施工技术

用于敷设油气管道的隧道一般为拱形断面隧道，按照隧道地面的坡度形式划分，隧道分为平直式和斜井式两种。为方便施工及日后维修，油气双管在隧道内常规敷设为并行方式，且双管与隧道及双管之间要保持一定的间距。

隧道内油气大口径管道敷设的难点在于如何使运布管和吊装组对，尤其是两条大口径管道的运布管、吊装就位，互相制约，互为障碍，将会使施工难度成倍增加。以往隧道内大口径管道施工采用在隧道内铺设轨道，卷扬机配合牵引轨道小车布管、龙门吊组对管口的方式，施工劳动强度大、工效低、成本高，且管道安装就位后轨道不易拆除。为提高工效，减少施工后的遗留问题，中国石油天然气管道局组织技术团队集思广益，集体攻关，决定采用新工艺进行施工。针对平直式隧道内双管施工，研制出专用的隧道运管车和隧道组对车进行运布管和吊装组对；针对斜井式隧道内双管施工，采用“牵引法”进行施工，利用卷扬机和吊管机配合，用装有细土的麻袋码砌顺滑槽道，将预制管段牵引就位。经过现场验证，两种工艺简单易行，快速高效，施工质量高，安全有保障，属于国内先进的施工工艺。

一、施工准备

1.隧道主体验收

当隧道主体施工单位将满足管道安装要求的隧道移交后，管道施工单位要组织施工技术、质量、安全及测量人员对隧道进行全面检查。首先要检查隧道底面坡度及平整度，然后是对隧道底面强度的检查，因预制管段牵引滑行，隧道运管车、隧道组对车运布管时要在隧道内反复行走，对隧道底面强度要求较高。

2.施工设备及机具材料准备

施工设备主要有：隧道运管车、隧道组对车、米勒焊机、发电机、空压机、焊条烘干箱、挖掘机、喷砂除锈设备、X射线机、超声波检测仪、上水泵、试压泵、轴流式排气扇，大功率卷扬机、吊管机、焊接工程车和翻斗车等。施工机具主要有：对口器、自制小滑车、三脚架、螺旋千斤顶、电锤、角向磨光机、滑轮、小推车、投光灯等。施工材料包括：焊条、焊丝、钢丝绳、吊带、动力电缆、型钢、枕木、对讲机、麻袋、橡胶板等。

3.施工技术、质量和安全交底

施工前，根据设计图纸要求和隧道内双管施工的特点，各专业管理人员对施工人员进行技术、质量和安全交底，确保施工满足设计要求，安全施工。

4.配备灭火器

为保证施工安全，隧道内每个作业面配备4台干粉灭火器。

5.配备氧含量测试仪和可燃气体报警仪

为保证隧道内施工人员的健康与安全，每个施工作业面配置1台氧含量测试仪和1台可燃气体报警仪，施工时定时测量施工作业面的氧含量和可燃气体含量。

6.配备救护车辆和应急药箱

为防止意外，在隧道外配备1台救护车辆，施工作业面配备1个应急药箱，保证应急救护工作能及时启动。

二、平直式隧道内双管施工

采用“隧道运管车＋隧道组对车”方法进行施工，工艺简单，工序衔接紧凑合理，安全高效，施工结束后没有遗留问题。

1.施工流程

具体施工流程如图1所示。

图1 施工流程图

2.测量放线

根据施工图纸和测量成果表对隧道口、隧道内的管线走向进行测量放线。在隧道的进出口设置两个水准基标，以控制进出口管线的高程。

3.运布管

隧道运管车将隧道外两种管材逐根运到隧道内，通过2台隧道组对车将单根管道从运管车上吊起，布放在预定的位置。隧道运管车运管时，为了保证运管车平稳受控，行驶时要控制行走速度，行走速度控制在1米/秒以内。运管前方要有专人负责导引运管车前进，隧道内照明要有保证。

4.组对焊接

钢管的移动就位和组对采用2台隧道组对车，组对车具有实现钢管的垂直和平面移动的功能。两根管道焊接前的精确组对采用内对口器或外对口器进行。管道预热采用燃烧液化石油气的环形火焰加热器。管道焊接采用“手工焊打底＋半自动焊填充、盖面”的焊接方法。完成一道焊口根焊和热焊后，隧道组对车放下管道使其就位于预先设置好的临时枕木支墩上，枕木支撑高度不小于400毫米。管道就位在支墩后，完成焊道的填充、盖面。然后隧道组对车向前移动，进行下一个焊口的组对，同时移动焊接设备到这个焊接作业面，开始该道焊口的根焊和热焊，如此循环，直到完成隧道内两条管线的焊接。

5.无损检测

隧道内管道焊口检测是通过100%射线和100%超声波检测，应符合《石油天然气钢制管道无损检测》（SY/ T4109-2005）的相关规定，Ⅱ级以上焊缝为合格。管道焊口射线检测使用内爬行器式射线检测仪。

情况 7 设d(v)=9,则f3(v)≤⎣」=4,且ch(v)=9-4=5。由权转移规则知9-点转给3-点,3-面权值,当9-点作为三角形的外邻点时也转给三角形权值。

6.补口

隧道穿越段管道的补口采用热收缩带，喷砂除锈等级为Sa2.5级。施工方法如下：喷砂除锈使用干燥的石英砂，运进隧道内的石英砂要采取防潮措施；在隧道外设置空压机，用小滑车运送轻型砂罐、补口带、石英砂等工具物料到作业点；补口作业从隧道的一侧由外向里进行，当进行到隧道中部时停止作业，搬到隧道的另一侧再进行补口作业。

7.试压

隧道内管道单独试压，试压介质采用洁净水，强度试验压力为设计压力的1.5倍，严密性试验压力为设计压力，试压合格后将水放净，割除试压头。

8.袋装细土包裹

管道试压合格后，按设计要求用袋装细土包裹隧道内管道，包裹均匀稳固切实起到保护管道作用。细土用翻斗车运至隧道洞口附近，人工装入编织袋后运入隧道内，进行人工回填。回填从隧道中间向两端进行。

袋装细土将管道包裹严密后，及时进行碎石土回填。碎石土回填施工分段进行。回填也是自隧道中间向两端进行。

10.与主管线连头

隧道内管道试压合格后，将水放净割除试压头，通过热煨弯头和冷弯管与隧道外主管线进行连头。

三、斜井式隧道内双管施工

采用“牵引法”进行斜井段隧道内双管敷设，在斜井隧道内利用内装细土的麻袋铺设垫层，并在两管中心线两侧码砌400毫米高的护墙，形成“U”型顺滑通道。在隧道入口处焊接管段,利用卷扬机和吊管机配合分段将一条预制管道牵引发送就位,再以同样的方法完成另一条管道的焊接及牵引发送就位作业。

1.工艺流程

施工工艺流程如图2所示。

图2 施工工艺流程图

2.铺设垫层、码砌U型槽

为保护防腐管，在斜井隧道底部铺设200毫米厚内装细土的麻袋垫层，并分别在两条管线线位两侧码砌400毫米高的隔垛，形成U型滑槽。

3.卷扬机的选择与安装

（1）卷扬机的选择。管段在斜井处的受力分析如下：斜井上自然放置的管段主要受到3个力的作用，自重力、斜井底面对管段的支撑力和管段与隧道底部内装细土麻袋垫层间的静摩擦力。在隧道外距离隧道入口15米左右处安装卷扬机，卷扬机必须稳固在混凝土基础上。根据卷扬机的安装使用说明书要求，在施工现场浇筑混凝土基础。

4.隧道外管段预制、牵引就位

首先进行第一条管道预制及牵引就位作业。在隧道口利用三脚架配合吊管机完成第一根管与牵引头的组对作业。牵引头与管道焊接完成后，卷扬机通过钢丝绳与牵引头连接，钢丝绳经过定滑轮和卡环与牵引头上的焊接拉耳相连。第一预制管段焊接完成后，待焊口温度冷却到环境温度后，启动卷扬机和吊管机，牵引预制管段下滑，当预制末段末端管口移动至洞口1米左右时，利用卷扬机本身的锁定功能，锁定卷扬机，使预制管段停留在预定位置。继续在预制管段上组对下一根管道，焊接完成后，解除卷扬机的锁定，启动卷扬机牵引加长后的预制管段下滑就位。如此循环，直至完成整个斜井段管道的组对焊接及牵引就位作业。

管道牵引放管前检查隧道底板铺设的袋装细土垫层是否平整，不平处要进行修整，防止管段在牵引就位过程中因袋装细土垫层不平出现偏移。预制管段放管就位时速度要控制好，放管速度不能超过0.2米/秒，卷扬机放绳要缓慢进行，对口的吊管机也通过管道末端牵引绳配合控制管段，防止向下滑动管段失控，现场设专人指挥。

5.无损检测、补口、试压及与主管线连头

斜井式隧道内管道无损检测、补口、试压及与主管线连头与平直式隧道相比，大致相同，不再赘述。

6.袋装细土包裹及碎石土回填

袋装细土包裹采用人工方式进行，施工方向是从斜井隧道底部开始，逐渐向上进行直到施工到高点洞口。碎石土回填也采用人工方式进行，施工从高点洞口开始，逐渐向下进行，直到施工到隧道底部。

经过平直式和斜井式隧道内双管敷设施工的成功实例，验证了平直式隧道采用“专用隧道运管车＋隧道组对车法”、斜井式隧道采用“牵引法”施工完全可行，两种工艺有效解决了斜井段隧道双管敷设施工难题，与轨道小车法施工相比，速度快、用料省、成本低、人员劳动强度小、经济高效，且后期隧道回填省时省力，没有遗留问题，社会和经济效益显著，推广应用前景良好。

（作者单位：中国石油天然气管道局国内事业部）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.5.023