1、管道局三级工法 小断面、长距离隧道内管道安装施工工法共 13 页 第 1 页隧道内大口径、双管道安装施工工法中国石油天然气管道局编写人 管道四公司：宋华奇 张建喜 黄运祥 苏东建1 前言川气东送管道工程宜昌长江盾构隧道水平穿越长度为 1388.14m，断面为圆型，内径为 3.08m。北岸竖井井深 22m,竖井直径 12.1m；南岸竖井井深 29.567m,竖井直径 8.5m。隧道内并行安装 1016mm 管道两条，作业空间狭窄，管道安装施工难度很大。我公司在施工中解决了隧道平巷混凝土垫层浇注、竖井内管道垂直运输、隧道内管道水平运输及隧道平巷管道安装、管道的整体横向移动、竖井内弯管吊装等施工技术
2、问题，按期完成施工。经总结施工经验形成了此工法。2 工法特点隧道内并行敷设直径 1016mm 的双管。由于隧道断面狭小，施工作业空间小，管道安装的各个工序受到很大的限制，不能进行管道安装的流水施工。本工法在施工中具有如下特点：1、施工方法紧密结合现场情况切实可行，专用施工机具作用大，2、施工工艺简单、工序衔接紧密效率高；3、施工时充分利用隧道内的有限空间与设施，劳动资源占用少；4、整治了隧道内环境既保证了焊接合格率，又改善了作业人员的工作条件；5、借助专用施工机具，不仅完成了狭小空间的管道焊接而且完成了整体管线隧道内横向位移；6、水平、垂直运输的机具和方式恰当、合理、安全、可靠。3 适用范围本
3、施工工法适用于穿越隧道内双管道并行安装施工，对于隧道内两条以上管道并行安装，也可以参考本工法。本施工工法中提到的隧道的断面形式可以是多种。但是，考虑到施工安全和施工工艺的可靠性，本工法用于隧道坡度超过 5%的隧道时应依据具体的情况对其进行必要的修正。4 工艺原理隧道内安装两条大口径管道，在第一条管道安装完成后，隧道内剩余空间已不能满足第二条管道施工，必须对第一条管道进行整体横向位移，以便腾出较大的空间进行第二条管道的安装。当第二条管道安装就位完成后，再对第一条管道进行横向移动安装到设计要求的位置。隧道内管道安装分为三个主要施工内容，一、隧道内混凝土垫层浇注；二、隧道管道安装； 三、 竖井管道安
4、装。其中隧道内混凝土垫层浇注为土建施工内容，应当按照混凝土施工工艺原理，遵循混凝土强度增长规律，采取适当的养护方式和养护时间，保证混凝土的成型与强度。隧道内和竖井内的管道安装，为安装施工内容。施工应按照合同约定的施工规范、 焊接工艺规程及检测标准进行。并按照设计要求的固定方式对管道进行固定，保证管道运行安全。5 工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程隧道内大口径、双管道安装，按照图 5.1-1 所示工 艺流程进行施工。3图 5.1-1 隧道内双管道安装流程图5.2 操作要点5.2.1 施工准备1、进行图纸会审和技术交底，明确隧道安装施工的总体要求。2、编制施工组织设计和施工方案。3、对施工人员
5、进行作业培训。4、对进场材料和机具设备进行详细检查。5、在管段下井前， 应将管段内的泥土、沙粒等杂物清扫干净。在地面上完成管口喷砂除锈，为避免喷砂除锈后的管口在潮湿的隧道内形成浮管道支架预制、防腐第一条管道运、布管 第一条管道支架安装第一条管道组对焊接管道焊口无损检测管道补口、补伤预埋件、钢筋笼安装，垫层浇筑竖井管道支架安装竖井管道安装就位竖井管道连头、检测管道补口、补伤清管、测径、试压和干燥竖井管道预制与埋地管道连头连头第一条管道整体位移 第二条管道运、布管 第二条管道支架安装第二条管道组对焊接管道焊口无损检测管道补口、补伤两条管道的整体就位地貌恢复施工准备锈，施工时采用塑料薄膜对管口进行缠
6、绕包裹并粘贴牢固，粘贴点应位于防腐带补口范围之外。6、对管段进行外观检查，合格后才能吊装下井。5.2.2 隧道内平巷混凝土垫层浇注为了便于管道安装与维护，圆断面隧道的底部需进行混凝土浇注垫层铺平。由于隧道断面较小、作业空间狭窄、作业线路较长，混凝土浇注相当困难。混凝土搅拌机设置在竖井井口附近、龙门吊下方的位置，以不妨碍其它施工为宜。混凝土的垂直运输采用 10T 龙门吊，吊筒为漏斗型开闭式，容积 2m3 左右。混凝土在隧道内水平运 输采用 10T 轨道电机车牵引拖车形式。混凝土浇注中使用的模板应符合如下要求：1、模板应具有足够的强度、刚度和稳定性，不得产生较大变形；2、模板表面应平整、拼缝严密连
7、接可靠，不漏浆；3、模板内侧在浇注前应均匀涂刷脱模剂；在浇注混凝土垫层时，应协调好轨道拆除、钢筋骨架放置工序。隧道内管道的支架是与安装在混凝土垫层上的预埋件连接。在要对预埋件位置进行准确的测量和稳定的固定，避免混凝土浇注时预埋件位移，影响管道的支架就位。隧道内的混凝土轨道运输时间过长时，要考虑运输途中的搅拌防止产生离析或采用泵输送。如果隧道两端均具备浇注条件，应从隧道中间开始向两端同时浇注。或在混凝土中添加早强剂。5.2.3 隧道内双管道安装当混凝土垫层达到 75%的强度后，可进行管道安装施工。55.2.3.1 第一条管道安装1、运管管段垂直运输采用龙门吊或采用吊车进行。隧道内水平运输采用轨道
8、电机车，当 电机车的牵引力不足时，增加电机车的数量。轨道安装时应对每处轨道螺栓进行紧固，并有专人进行轨道巡检以保证运输安全。隧道内并行安装两条管道，因为作业空间狭小，施工时只能将先安装完成的一条管道，并通过横向位移靠近第一条管道所在的一侧的隧道内壁，腾出尽量大的空间进行第二条管道的安装工作，且再次拆铺轨道的工序不可避免。竖井内钢管吊装，由于钢管重、长且空间有限，每次只能将一根钢管倾斜一定角度吊装，并采用如图 5.2.3.1-1 所示的防滑方式。吊运 时应保护包裹处塑料薄膜不破损。 下 管 时 小 车 停 放防 滑 卡 具 连 接 倒 链鱼 嘴 卡 具专 用 吊 具 龙 门 吊图 5.2.3.1
9、-1 管段吊装下井示意图 2、卸管、布管吊装下井的管段直接放置在装有橡胶板运管拖车上，防止管段防腐层的损坏。 电机车牵引拖车进行管段运输。由于管段重、体积大，为保证运输过程中的平稳性，采取双拖车串联式运输。管段运输进隧道后，采用图 5.2.3.1-2 所示的卸管方式进行卸管、布管。由于管道支架的位置已 经固定，在布第一根管道时，要注意测量预留管线长度保证焊口位置不能在支架下方以免影响后续焊接作业。随着第一条管道的铺设，陆续拆除轨道并将拆除掉的轨道依次放置于未焊接管道一侧（也可以根据现场实际条件将轨道再次运输到地面），以便为焊接第一条管道留出足够的作业空间。 防 滑 木 方管 道 24kg钢 轨
10、盾 构 环 片枕 木混 凝 土 垫 层管 道 临时 支 架 跳 板就 位 后 管 道图 5.2.3.1-2 隧道内卸管布管图3、组对焊接第一条管道布管完成后，开始进行组对焊接。也可以进行边布管边焊接的交叉流水作业。如果工程设计隧道中间有锚固法兰（固定墩），必须将锚固法兰（固定墩）运进隧道并安装完成，方可继续进行布管焊接施工。管道组对焊接方式如图 5.2.3.1-3 所示：7管 道 组 对 焊 接隧 道 管 道 支 座 临 时 支 座 千 斤 顶图 5.2.3.1-3 隧道内管道组对焊接示意图通过油压千斤顶将管道顶起，进行管口组对，安装好外对口器。同时，放置好管道支座，并预先在管道支座下方放置好
11、滚杠，为调整第一条管道的横向位移做好准备。管道焊接完成，撤走临时支座，由管道支座承担管道重量，最后撤出千斤顶。4、横向位移隧道内第一条管道焊接全部完成后，为方便第二条管道焊接，需要对第一条管道进行横向位移以留出尽可能大的作业空间.利用自制电动千斤顶，对第一条管道进行整体横向位移,并在第二条管道的预埋铁件上焊接相应的槽钢或厚钢板作为千斤顶的底部支撑点。由于管道较长，必须从管道一端逐步进行位移，根据管道直径及重量，一般采取每 4 根钢管设置一个位移点，可同时设置多个位移点。移动时应尽量使管道靠近隧道内壁，同时保证管道支架下的滚杠不能脱离支架底板，以免影响位移后的管道回位。每次位移完成后都要将第二条
12、管道预埋铁件上的临时支撑拆除并利用角磨机将预埋铁件上的杂物清除干净。管道横向位移如下图 5.2.3.1-4 所示：千千图 5.2.3.1-4 第一条管道横向位移示意图管道整体横向位移完成后，再次铺设轨道，铺设时应尽量远离第一条管道，避免对第二条管道运输造成影响。轨道铺设完成后，进行第二条管道的安装工作。5.2.3.2 第二条管道安装第二条管道安装时，管段运输、布管同第一条管道基本相同。布管时利用自制龙门架将管线吊起，同时将管道下方的轨道拆除，并运出隧道。吊起后的管道直接放置于符合设计要求的管道支座上。布管完成后进行第二条管道的组对焊接施工，并将第二条管道支座底部与预埋铁件焊接在一起。第二条管道
13、及支座与预埋铁件焊接全部完成后，从两条管道的同一端开始，用电动倒链将两条管道支座底部连接在一起，依靠第二条管道的支座底部固定作用力，通过电动倒链将第一条管道回位于符合设计要求的位置。每并行两根管下设置一组电动倒链，进行一次管道位移最少设置 4 组。这样依次进行，第一条管道全部回位后，将管道的支座底部与预埋铁件全部焊接完成。至此，隧道平巷段内的管道安装施工就全部完成。9由于隧道内空间狭小，大型焊接设备无法进入，为此将体积较小的DC400 焊机或者熊谷焊机按照图 5.2.3.2-1 所示加工，制做成便于移 动的焊机小车，以 顺利完成第一条管道焊接。第一条管道焊接完成后，隧道内空间已经不能满足焊接小
14、车通过，为了满足第二条管道焊接施工，我们又制作了一种焊机运输支架，如图 5.2.3.2-2 所示。焊机电源靠隧道内电缆提供。 焊 机10m钢 板 (.8) 3图 5.2.3.2-1 运载焊接设备小车 皮 带 扣轴 承16槽 钢0m钢 板图 5.2.3.2-2 焊机运输支架5.2.3.3 注意事项隧道内管道安装施工中，需注意以下问题：1、为了避免隧道内通风用轴流风机可能对管道焊接产生的影响，可按照随着与轴流风机间距离的增大，风速会相应的减小这一规律，找到风速满足焊接规范要求的最小距离 L。在施工时，将轴流风机设置成移动式，随时 移动轴流风机，保证在焊口距轴流风机距离大于 L。2、隧道内管道安装时
15、，应根据施工具体情况，对各种施工机具进行改造，使之更适合隧道施工。3、由于隧道内为双管敷设，两条管道的安装应该尽量不相互影响，因此第一条管道施工时应该将管道移位之前的所有工序全部完成，以便争取施工时间，提高工作效率。5.2.4 竖井管道安装竖井管道安装前，须完成竖井井壁支架的安装，以保证管道安装顺利进行。由于 竖井垂直落差较大，在井壁上安装支架时需要高空吊篮辅助。弯管在竖管吊装前先行吊装。吊装时，通过调整倒链的长度来控制弯头状态， 为了保证下部焊口基本垂直，采用图 5.2.4-1 所示的吊装方式。倒 链 弯 管卡 具图 5.2.4-1 弯管吊装示意图井壁竖管在地面上预制完成，经无损检测、防腐补
16、口、补伤，合格后，采用吊装设备吊装下井。在管道吊装前，在预留孔洞位置人工开挖出作业坑（坑体尺寸及边坡比根据实际地质情况确定），并做好防雨排水措施。管道吊装后，竖管上部弯头从预留洞伸出。根据待吊装管道重量及长度，确定吊装设备吨位。吊装时，管道下端11安装晃绳 2 根，弯头上安装晃绳 1 根，卡具下面铺垫 10mm 橡胶板。将管道轻轻放入竖井中，避免管道碰撞井壁、破坏防腐层。当吊装到管道弯头与预留孔洞等高位置时，吊车停止下放，吊臂缓慢摆动，在操作坑中设置作业人员，采用钢筋钩将管道弯头上晃绳钩进预留孔洞，并控制弯头指向。随着吊臂的摆动，将弯头轻轻放进预留孔洞中。管道吊装下井如图 5.2.4-2 所示
17、。 平 巷 管 道防 滑 卡 具预 留 孔 洞作 业 坑 吊 带晃 绳 碰 口 晃 绳 两 根图 5.2.4-2 竖井内管道吊装示意图竖井内管道安装时，应视管径情况和竖井径向尺寸，决定安装方法。如果管道预制成“ ”型，可以顺利吊进竖井，那么优先采用此方法。否则，只能将管道分成两段“ L”型弯管，完成 竖井内管道安装。5.2.5 管道试压一般地，管道试压采用整体式清水试压方案。进行水压试验时，应考虑以下几点：1、试压前注水时应保持缓慢、匀速，利于管道内排气。2、充分考虑竖井深度产生的水柱对水压试验的影响，试压前须计算当地面管道达到试验压力时，隧道内管道所承受的压力是否达到管道屈服强度（P 隧道
18、=P 地面 +L 深度 ）。3、水压试验后， 进行管道扫水， 应通过多次通发清管器的方法，将管道内余水清扫干净。6 材料与设备表 6-1 施工材料表序号 名 称 规 格 数 量 备 注1 钢 轨 根据运输重量确 定 根据隧道长度确 定2 枕 木 与钢轨匹配 按照 1m 间距确定3 电力电缆 VV22-395+1 2000m4 电力电缆 VV22-370+1 1800m5 照明电缆 BV-2.5 1800m6 钢 板 25mm 20m2 施工机具制作7 钢 板 20mm 20m2 施工机具制作8 钢 板 10mm 40m2 施工机具制作9 槽 钢 14b 100m 施工机具制作10 钢丝绳 14
19、mm 100m11 钢丝绳 20mm 100m12 钢丝绳 25mm 100m用量可根据施工具体情况调整13 吊 带 30t 4 条14 乙炔气 200m313序号 名 称 规 格 数 量 备 注15 氧 气 400m316 电话线 普 通 5000m17 麻 绳 20mm 以上直径 100m注：以上所列为施工中的主要手段用料。表 6-2 主要机具设备表序号 设 备 规 格 数 量 备 注1 弯 管 机 36-42 1 套2 坡口整形机 FPFM28-42 1 套3 熊谷焊机（林肯焊 机） DC-400 10 台 备用 2 台4 装载机 LW320F 1 台5 外对口器 与管径匹配 1 个6
20、环型加热器 与管径匹配 2 个7 送 丝 机 LN-23P 10 个8 风 速 仪 1 套9 测 温 仪 红外线 1 套10 湿 度 仪 1 套11 喷砂除锈装置 1 套12 火花检漏仪 SL-58 1 台序号 设 备 规 格 数 量 备 注13 电 瓶 车 10t 2 台14 小平板车 自制 2 台15 龙 门 吊 10t 1 台16 全 站 仪 满足测量要求 1 台17 水 准 仪 满足测量要求 1 台18 经 纬 仪 满足测量要求 1 台19 空 压 机 30m3/min 1 台20 半自动割板机 1 套 施工机具及混凝土预埋件制 作21 混凝土搅拌机 2 套 混凝土垫层浇注22 钢筋切
21、断机 1 套 垫层钢筋笼预制23 空 压 机 80m3/min 1 套 通球扫线24 试 压 泵 30MPa 1 套 管道试压25 发 电 机 110kw 1 套26 发 电 机 75kw 1 套27 压力天平 精度 1KPa 1 套28 压力自动记录仪 1 套29 温度自动记录仪 1 套30 千 斤 顶 30T 8 台31 轴流风机 30kw 10 台32 配 电 柜 6 个33 离 心 泵 2B60 4 台34 潜 水 泵 4 4 台35 泥 浆 泵 4 4 台36 卷 板 机 302000 1 套15序号 设 备 规 格 数 量 备 注37 吊 车 25T 1 辆38 插入式振捣器 HZ
22、-50 4 个39 焊条保温桶 1 个40 焊条烘干箱 8080100 1 个41 手推翻斗车 小型 10 辆42 角向磨光机 150 10 个43 龙 门 架 自制 4 组44 爬 犁 房 自制 2 个45 应 急 灯 50 盏46 防爆照明灯 40W 100 盏47 倒 链 10T 8 个7 劳动组织及安全7.1 劳动组织按本工法所介绍的方法进行隧道内管道安装，需组建具备如下设置的项目部，以 顺利完成工程施工，以提高效率，降低成本。管理层次 部门岗位 人数 职能分工项目经理 1 人 总体负责技术副经理兼总工程师 1 人 技术主管施工副经理兼总调度长 1 人 施工主管HSE 总监 1 人 H
23、SE 主管总会计师 1 人 财务主管项目部决策层总经济师 1 人 造价主管部 长 1 人 重点、难点方案编制项目部管理层 技术部技术员 1 人 现场技术交底管理层次 部门岗 位 人数 职能分工技术员 1 人 技术资料整理部 长 1 人 施工计划施工部调度员 1 人 施工进度部长(兼) 1 人 HSE 文件 编制HSE 部HSE 员 3 人 施工现场监督文控部 部 长 1 人 文件控制部 长 1 人 内外协调行政部成 员 2 人 后勤部 长 1 人 合同购料计划采购员 1 人 材料购买采办部保管员 1 人 仓库保管机组长 1 人 混凝土浇注总体协调安排混凝土浇注 机 组施工人员 16 人 混凝土
24、浇注施工机组长 1 人 焊接总体协调安排兼管工焊 工 8 人 管道焊接管道焊接机组操作手 8 人 焊接设备操作机组长 1 人 防腐总体协调安排管道防腐机组 防腐工 3 人 管道防腐机组长 1 人 清管总体协调安排清管试压机组 设备操作 手 5 人 清管试压设备操作操作人员 2 人 垂直运输、维护项目部作业层设备管理机组 管理人员 2 人 隧道电机车运输、维护总 计 70 人 根据工程情况局部调整7.2 安全措施1、对现场施工人员进行安全教育培训。2、所有进入隧道施工人员必须进行体检，对于身体不适于狭窄空间作业的人员不得进入隧道内施工。173、在通风系统正常运行的条件下，才可进入隧道内施工。4、
25、保证施工人员、材料的竖井垂直运输安全由于隧道施工的特殊性，施工人员、材料的竖井内垂直运输需要垂频繁使用垂直运输工具龙门吊。施工中，龙门吊需要指派专人负责，每天对龙门吊的安全状态进行检查和维护，确保垂直运输安全。5、隧道内的防水对隧道本身的抗渗进行改善，如有积水，应视渗水强度和积水情况，设置相应型号的水泵进行抽水，确保隧道内排水渠道通畅，最终保证施工安全。6、防止隧道内电力系统漏电隧道内管道安装施工时，施工机具以铁件为主。隧道内电力电缆，处在潮湿的环境中，施工中一旦发生漏电现象，会造成严重的后果。因此，施工时应专门指派电工，对电力电缆、配电箱进行日常检查维护，防止漏电现象发生。同时，用电设备要按
26、照要求进行接地保护。7、隧道内意外伤害的防护隧道内大口径、双管线并行敷设施工时，工作空间狭窄，施工人员容易发生意外伤害，施工 现场应安排一名职业医生，并配备齐全各种应急药品，保证意外发生时能够立刻进行紧急处理，确保施工人员的人身安全。8 质量要求8.1 质量目标单位工程合格率为 100%。工程设备、材料质 量合格率 100%。管道焊接一次合格率达 95%以上。管道补口补伤一次合格率 99%。8.2 质量控制1、进场材料的品种、 规格、性能 应符合现行国家产品标准和设计要求，又产品质量证明文件及检验报告。2、安排专门的材料保管员与设备管理员，做好各种出入库手续。3、焊工必须经考试合格并取得合格证
27、书。持证焊工必须在其考试合格项目及其许可范围内施焊。4、试压介质应选择洁净水5、强度试压和严密性试压以管道无异常变形、无渗漏、压降不大于0.1MPa 为合格。8.3 质量标准隧道内管道安装施工应遵照执行以下标准：1、输油输气管道线路工程施工及验收规范（GB50369-2006 ）2、石油天然气管道穿跨越工程施工及验收规范（SY0470-2000）在施工方案的编制及施工过程中，还应参考下述施工规范：1、涂装前钢材表面预处理规范（SYJ0407-97 ）2、埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准（SY/T0413-2002）3、钢质管道焊接及验收（SY4103-2006 ）4、管道下向焊接工艺规程（SY
28、/T4071-93）5、石油天然气钢质管道对接焊缝射线照相及质量分级（SY4109-2005）6、建筑钢结构焊接规程（JGJ81-2002）7、钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001 ）8、钢结构工程施工及验收规范（JGJ18-2003）9、钢筋混凝土工程施工及验收规范（GB 50204-2003 ）9 效益分析随着管道隧道法河流穿越工程的增加，隧道内管道安装作为其“姊妹工程”，有着广阔的施工前景。尽管隧道内大口径双管 线敷设难度很大，19但是通过合理的质量控制和工期控制，可以大大的提高工程施工效率，节省投资，进而提高工程利润。工程施工中，严格执行 HSE 管理，无大量工业垃圾，
29、环境污染和环境破坏小，环境效益很好。同时工程施工能够解决施工当地的剩余劳动力问题，大量的工程材料也能够充分拉动社会经济，工程社会效益很好。10 应用实例川气东送管道工程宜昌长江盾构穿越隧道，其隧道内径 3.08m，混凝土垫层厚度为 700mm，需并行安装 1016mm26.4mm X52 管道两条，单根管道每间隔 12m 设置两个支座，整个隧道内共需支座 468 个，竖井内每间隔 5m 设置一个支座，两个竖井共安装支座 14 个。隧道平巷管道安装长度约为 1388.14m，南岸竖井深度为 29.567m，管道安装长度约为28m，北岸竖 井深度为 22m，管道安装长度约为 20m，隧道内坡度自南向北由 2逐渐过渡至 3.5%。工程自 2007 年 12 月 21 日开工，基本按照本工法所讲述的方法施工，效果很好，得到了业主的认可。隧道内管道安装完成后，两条管道按照设计要求并行敷设如下图所示。8074管 道 布 置 横 剖 面 图 70308 3161674图 10-1 管道布置横剖面图两条大口径管道同时在隧道内并行敷设，既满足了业主要求，同时在经过这次施工后也大大锻炼了我们的施工队伍，为在今后的类似施工中积累了宝贵的经验。
