隧道内大口径架空管道安装施工技术

周俊保

摘要： 本文以古交兴能电厂至太原供热主管线及中继能源站工程隧道工程第三合同段、DN1400上供下回双线管道安装施工为实例，详细介绍了隧道内大口径管道运输方法选择、管道支座调整、管道对口施工、钢支架安装工艺、供水管安装顺序的选择等，形成了成熟的隧道内大口径管道安装施工工艺。

Abstract： This paper takes Gujiao Xingneng power plant to Taiyuan heating pipe line and Zhongji energy station third contract section of tunnel engineering， DN1400 offernext double pipe installation construction as an example， and it introduces the choice of large diameter pipeline construction， installation technology of steel bracket， selection of water supply pipe installation sequence and so on， which will form a mature installation and construction process of large diameter pipelines in tunnels.

关键词： 隧道内施工；大口径管道；安装；钢支架；供水管

Key words： construction in tunnels；large diameter pipeline；installation；steel bracket；water supply pipe

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）10-0145-04

0 引言

管道安装大部分为直埋管道，直埋管道施工基坑开挖面大，施工作业面多，干扰小，采用吊车进行管道的对口施工作业方便快捷。但是在架空管道施工时，尤其是在大口径管道穿越隧道时，由于隧道内作业空间有限，且管道运输车辆装卸管掉头困难，若采用常规的吊车进行管道安装的方法，则吊车不能进洞作业，运输车辆无法掉头，施工质量和施工进度无法保证。

古交兴能电厂至太原供热主管线及中继能源站工程隧道工程第三合同段、DN1400上供下回双线管道安装施工中，通过对隧道内大口径管道运输方法选择、管道支座调整、管道对口施工、钢支架安装、供水管安装顺序的选择等施工技术改进，形成了成熟的隧道内大口径管道安装施工工艺。

1 工程概况

古交兴能电厂至太原供热主管线及中继能源站工程隧道工程第三合同段管道安装工程中，隧道内敷设4根DN1400热力管道，4根管道分为南北两侧上供下回布置，全长22000m。

2 技术特点

通过改进管道运输车辆及运输方式，精确调整支座垫板标高及中心位置，独特的管道对口工艺以及供水管固定钢支架的安装方法及顺序，成功地解决了隧道内由于空间狭小引起的管道运输车辆掉头困难，大口径管道起吊难度大且对口不精确，固定钢支架安装效率低，施工进度慢等难题，既提高了供回水管的安装速度，也使管道及钢支架的安装质量满足设计规范要求，达到了节约成本，提高施工效率的目的。

①灵活性：管道运输采用可拆卸掉头拖拉机进行隧道内管道运输，操作方便，灵活便捷，保证了狭小空间内长管道运输的效率；②精确性：独特的支座垫板标高调整方法及管道对口施工工艺，保证了管道支座不锈钢面与聚四氟乙烯滑块的准确贴合且满足管道安装的对口的精度要求；③可操作性：操作简单，投入机械少，采用叉车配合倒链葫芦进行管道对口，施工方便，工序简洁；④高效性：施工合理调整供水管及固定支架安装的顺序，充分利用时间，使钢支架稍后于供水管安装，减少了钢支架的对接焊缝施工，发挥了最大的效率，提高施工进度。

3 施工方案及施工工艺流程

首先通过吊车在堆场将管道吊至可拆卸拖拉机上，运至隧道内安装位置后，由两台叉车进行管道起吊后，拖拉机拆卸插销掉头后连接另一端并驶出洞外；再通过斜封铁准确调整支座底垫板坡度与管道坡度一致后，放置聚四氟乙烯滑块，再由叉车将管道支座放置滑块上；然后两台叉车起吊另一根管道与已装好管道进行对口，在管道内焊接吊环，配合倒链葫芦进行微调整，调整至精度要求范围内进行临时支撑后氩弧焊打底并进行焊接。

钢支架的安装紧随供水管的安装进行，供水管对口完成后进行临时支撑，先安装内侧小横梁与小立柱，再安装外侧大立柱，最后再进行钢支架与管道的焊接，与先装支架后装管道的安装顺序相比，减少了钢支架外侧大立柱对接焊缝增加的问题，保证了钢支架的安装质量。管道安装工艺流程见图1。

4 主要施工技术及工藝

4.1 管道吊装运输

堆场上的管道，利用堆场上的吊车装车，吊钩采用专用倒扣型钢丝吊钩，由专人指挥挂钩。运输车辆为载重量10吨的拖拉机，拖拉机平板车长度为13m，并在平板车上焊接与管道半径相同、角度大于120°的弧形管托，管道搁置在管座上进行运输作业。运输卡拖拉机根据火车双关原理，进洞吊装完成后，拆卸与平板车连接，掉头后再次用插销连接，保证进洞出洞的安全顺畅便捷。

管道放置完成后，在运输过程中，采用吊带配合倒链葫芦在平板车两侧进行固定，保证管道在运输过程中不发生滚动。管道运输时，道路必须平整，不得有急弯急坡，防止急刹车时管道溜出车外，造成人员伤亡。

运输至洞内时，管道起吊采用两台叉车进行起吊。管道通过平板拖车拖至安装位置附近后，利用两个5t叉车（参数见表1）在管道同侧同时起叉，待运输车辆驶出后，将管道叉至对应管座位置。

4.2 支座基础调整

在管道安装之前，必须对土建施工的基础相关数据进行复测，复测主要内容有：基础中心的里程、基础中心纵向偏距、基础预埋件四个角的标高等。复测无误后，在基础预埋板纵横向用石笔标出中心线，并测量标出支座底垫板与聚四氟乙烯滑块的纵横向中心线。按顺序放置支座底垫板、聚四氟乙烯滑块，放置时与最下方预埋件三者纵横向中心对正重合。

根据隧道管道的坡度计算支座底垫板的相应坡度。

计算公式为：h=w*i

h为需调整垫板高度，w为垫板的宽度，i为管道坡度。

计算完成后，坡度调整采用斜封铁进行，封铁数量为3块，尺寸10cm*15cm，宽度不小于10cm。当斜封铁插入高度满足h时，达到管道坡度要求，再使用叉车进行管道安放，放置后，管道支座底面不锈钢滑动面与聚四氟乙烯滑块均匀接触后达到设计要求，若不均匀接触则调整斜封铁直至均匀接触后方为合格。支座底垫板与预埋件、聚四氟乙烯滑块与支座底垫板之间的焊接在管道全线接连完成连通后，逐个检验合格方可进行。

4.3 管道对口焊接

管道对口采用两台叉车叉至已装好管道端口处，叉车可以进行管线垂直方向的调整后，两台又车设专人进行指挥调配，防止叉车步调不一致造成管道脱落。叉车进行粗略对正后，在已焊好管道口和正对口管道口处各焊接三个临时吊耳，在管道内采用倒链葫芦钩住已安装完成的管道吊耳，对叉车上管道进行左右方向的微调，管道标高方向上的微调，采用管道临时支撑中的千斤顶进行调整，待管口达到规范要求时，方可进行焊接，如图2、表2。

对口焊接符合要求后，对管道进行焊接，为保证焊接质量，减少焊缝内气泡，管道焊接前管道两端的坡口及坡口内3cm范围内必须打磨干净，露出金属光泽。焊条种类根据管道材质进行选择，氩弧焊打底焊的焊丝应与母材材质相匹配，直径应根据管道壁厚和接口形式选择。在隧道内进行焊接时，焊条不得随意摆放，为了保证焊接质量，焊条必须进行高温烘干，烘干温度400℃～500℃，焊接时焊条采用保温筒进行携带，如表3。

①经过氩弧焊打底，及时进行手工电弧焊填充、盖面。

②管道焊接采用单面焊双面成型的方法。

③焊接层数应根据钢管壁厚和坡口形式确定，壁厚在 5mm以下的焊接层数不得少于两层。焊接管道DN1400需氩弧焊打底一次，手动电焊填充盖面需三到四次方能完成。

④多层焊时应连续施焊，每一焊道焊接完成后，应及时清理焊渣及表面飞溅物。上下层焊接不得烧穿，不得夹渣。每层焊缝厚度按标准的工艺评定报告执行，一般为焊条直径的0.8～1.2倍。过程中应控制焊接区域母材的温度，使层间温度上下限符合焊接规范要求。

⑤施焊过程中应保证起弧和收弧处的质量，焊接时各层引弧点和熄弧点均应错开20mm以上，引弧不得在焊道意外的钢管上，收弧时应将弧坑填满。

⑥每条焊缝应一次连续焊完，因故中断焊接时，应根据工艺要求采取保温缓冷或后热等防止产生裂纹的措施，再次焊接前应仔细检查焊层表面，确认无裂纹后，方可按原工艺要求继续施焊。

⑦盖面施焊，焊缝断面呈弧形，高于管外皮 3～5mm，焊缝宽度应焊出坡口边缘 2～3mm。表面不得有气孔、夹渣、咬肉、弧坑、裂纹、电弧擦伤等缺陷。焊缝表面呈鱼鳞状光滑均匀，边缘顺直、整齐。

⑧每道焊缝完成后应除去熔渣、飞溅物，将表面清理干净，进行外观检验，并填写检查记录。

⑨对接焊缝与支、吊架边缘之间的距离不应小于50mm。同一直管段两对接焊缝中心间的距离应大于钢管外径且不应小于150mm。

4.4 导向、滑动支架安装

滑动支架构件之间采用焊接连接，构件与预埋件（地脚螺栓）之间采用螺栓连接。滑动支架门形框架为工厂加工构件，加工前必须对现场滑动支架基础中预埋螺栓的位置及标高进行复测，以确保门形框架尺寸与实际符合。

门形框架安装采用随车吊进行起吊安装，滑动、导向门形支架标高调整采用调节地脚螺栓上螺母进行微形调整。在门形支架对应地脚螺栓放置之前，在地脚螺栓上先行各拧一个螺母，放上钢支架后，根据实际标高采用调整螺母的方法调整门形支架，使门形支架高度满足设计要求，并根据供水管坡度，采用同回水支座底垫板相同的方法调整供水支座底垫板坡度，最后放置供水管道。

4.5 固定支架安装

由于固定支架外侧大立柱从隧道拱顶直接对接至固定支架基础，若先进行固定支架安装，则供水管穿过钢立柱再行安装；若立柱仅安装下半部分，则立柱增加一处对接焊缝，且对接完成后必须进行修补加强，100%无损探伤，既增加施工成本，又减缓施工速度。

固定支架安装在供水管对口焊接完成后进行，钢支架在安装之前必须对隧道内预埋钢板进行测量复核，确定每個固定支架上各个横梁及立柱的尺寸，并统一对应做好编号，进行工厂加工。待供水管安装通过固定支架里程处时，采用临时支撑对供水管进行支撑后，及时安装供水管与回水管之间的内横梁以及与隧道壁之间的内立柱等钢支架，内侧钢支架焊接完成后，最后对接最外侧大立柱。

固定钢支架安装时，搭设临时脚手架，脚手架搭设应牢靠稳定，搭设完成后，在预埋钢板上焊接吊环，用倒链葫芦进行吊装钢梁、钢柱的方法进行安装调整。焊接过程中角焊缝满足设计规范要求，对接焊缝采用全熔透焊接，进行100%无损探伤。探伤完成后，焊接钢支架两侧端板，管道与钢支架端板之间采用肋板的形式进行焊接固定，焊接角焊缝高度必须满足设计要求。

5 材料与设备（见表4）

6 质量保证措施

①质量标准。管道安装及钢支架安装工程质量首先应满足《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ28-2014及《工業金属管道工程施工质量验收规范》GB50184-2011中有关的强制性条文要求，还应达到以下质量目标：

1）管道安装坡度与设计坡度一致，补偿器附近25m范围内不得有折角；

2）管道对口间隙满足规范要求，焊缝均匀饱满，焊缝质量100%无损探伤合格；

3）支座底不锈钢面不得损坏，且与聚四氟乙烯滑块均匀接触，不偏压。

4）钢立柱垂直度与钢横梁水平度满足设计要求，对接焊缝100%无损探伤合格。

②进行管道安装之前，必须对支架基础的中心线进行复测，并画出纵横向中心线，预埋板的中心线与支座底垫板、聚四氟乙烯滑块三者中心线一致，重合放置。

③进行支座底垫板调整时，插入斜封铁的高度必须保证支座底垫板坡度与管道设计坡度一致，保证支座底不锈钢面与聚四氟乙烯滑块均匀接触。

④待全线管道对接连通后，再次对支座底垫板进行调整，保证聚四氟乙烯块不偏压后，再进行预埋件与垫板、垫板与滑块之间的焊接。

⑤所有的支座垫板下与门形钢支架支腿下，经过调整满足设计要求并焊接完成后，必须采用灌浆料进行压力注浆，保证结构稳定。

⑥带不锈钢面支座的管道在日常放置时，必须在支座下铺设橡胶皮等，防止损坏不锈钢面。若在不锈钢面附近焊接时，采取防护措施，保证不锈钢面不被焊渣损坏。

⑦管道对口施工时，通过调整临时支撑下的千斤顶与管道内的倒链葫芦进行管道轴向与径向微调，保证管道对口间隙与错口错边间隙满足规范要求。

⑧管道运输存放时，采用与管道直径相同角度大于120°的弧形管托进行放置管道，防止损坏镀锌钢板外护保温层。

7 安全保证措施

①堆场吊车吊管时，必须由专职司机进行吊装。吊装时，吊车支腿必须支垫平稳，吊车作业半径范围内无关人员不得随意进入；

②管道运输的道路平整，且运输过程中必须采用吊带及倒链葫芦配合固定管道，防止管道运输途中滚动脱落；

③洞内管道焊接时，临时用电由专业电工进行接线，不得随意私拉乱接，焊接时注意防潮，除焊接零线外，其余任何电线不得在管道上搭放；

④洞内作业注意加强通风，佩戴绝缘防护用品，严格遵守国家规定的有限空间作业规程；

⑤进行供水管安装及固定钢支架安装高处作业时，作业人员必须正确佩戴安全帽、安全带等防护用品；

⑥管道对口时，两台叉车由专人负责指挥，防止叉车行走步调不一致，导致管道滑落。

8 结语

该技术运输管道机械简单、高效快捷、安全方便，避免了大型车辆运输管道时由于隧道内空间狭小无法掉头，造成洞内交通拥堵，无法满足现场管道安装的问题，保证管道支座底不锈钢滑动面与聚四氟乙烯滑块能够均匀接触，满足设计要求的管道坡度；同时管道对口调节施工速度快，并通过合理调整供水管与固定钢支架的安装顺序，减少了不必要的焊接量，使管道安装与固定支架安装平行流水作业，大幅度地提高了管道及固定钢支架的安装效率，节约时间，工作效率高，保证了施工进度，缩短工期，降低成本，创造了巨大的经济效益。经统计使用该工法，机械费减少约10万元，人工费约2万元。每个固定钢支架安装减少焊接量10m，共节省焊接量800m，其中材料费共10万元，人工费5万元，间接检测费用5万元。且总进度比原计划提前了1个月，工费节约8万元，机械费节约10万元，合计节约50余万元。

采用该技术安装效率高、进度快，安全质量得到了保证，仅用3个月时间完成了北侧管道安装任务共11000m，每日焊接完成120m。安装完成的管道焊接探伤合格率高，支座与管道坡度满足设计要求，保证了工期目标，受到了甲方和监理的一致好评。

参考文献：

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