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1、隧道穿越管道安全施工技术1 工程概况第八堡黄河隧道位于陕晋交界，是陕京三线的咽喉工程。如图1所示，西岸斜向长度为465m倾角为28,东岸斜向长度为409m,倾角为25,平巷长度为644m坡度为0.3%,隧道总长度为1518m%隧道断面采直墙半圆拱形，净宽为3ml墙高为1.7m,拱高1.3m。隧道内管道规格为1016X26.2mm设计压力10MPa。隧道内管道架设在管墩上，间距为20m，共75个支墩；在斜巷进出口处、斜巷中部分别设锚固墩，共4个。图1黄河隧道纵面图2 主要施工过程2.1 隧道内布管(1) 利用制作运管小车进行布管。运管小车如图2所示。图2运管车运管(2) 自制运管小车用于运管。制
2、作小车时管底距离地面高度控制在500mm以内。(3) 在隧道口外设25t吊车一台,专门用于将钢管吊上小车,操作时注意保护管口及防腐层,管子装上小车后,用倒钩将管子固定在运管小车上。(4) 在隧道口外设一台10t卷扬机，用于牵引运管小车，斜向段采用卷扬机控制下坡速度。(5) 运管小车到达位置后,用自制的龙门架吊住管材,人工拉紧倒链,使管段脱离小车后,撤出运管小车,再将管段回落放到临时土袋管墩上,完成单根管段的运、布管。用卷扬机把小车拉回,将其余钢管逐根运送到焊接位置。2.2 隧道内的通风由于隧道较长,焊接时产生的烟雾较多,在隧道内采取强制通风措施,在隧道口处设置通风机,通风管通入隧道中部。通风机
3、选用大功率排风扇,设置在出口处不影响其它施工操作的位置处，黄河隧道通风机如图3所示。还可以在隧道的一端用通风机送风,另一端设置一台通风机抽吸,强制隧道内的空气流动。图3黄河隧道进口通风机2.3 隧道内的照明隧道内的施工照明采用36V低压线路,施工中确保用电安全。照明线路架设在不影响管道施工的隧道上方位置。为防止隧道内距离过长，导致照明电压不足，每200米设置一台行灯变压器。在隧道内每隔40米配备一台应急照明灯。在隧道进出口加强照明作为隧道照明过度的组成部分人工光过渡，其目的是防止施工人员在进出隧道时，人眼对光线明暗的突然变化不适应。2.4 管道组对焊接1)平巷组焊采用前后两个自制龙门架将布好的
4、管材组对、焊接。每道焊口使用两台焊机，放在自制的小推车上，方便电焊机的运送，防止电焊机因地面潮湿连电。如此形成流水作业，加快焊接进度。（2）斜巷组焊在斜巷，运管车与龙门架设计成一体形式。管材运送到组对位置后，直接利用龙门架将管材吊起组对。管材的上下调整利用龙门架进行，前后调整利用卷扬机的收放完成，左右使用一个10t千斤顶调整。待管材焊接至可以达到起落强度，用50t千斤顶在管口后方小幅度支起，撤出运管车，垫上枕木。然后再运管组焊。（3）弯头和锚固法兰的组焊弯头组焊是隧道内管线安装的难点，也是隧道施工的关键环节。弯头长度短，存在很大的角度，组对过程难度很大。根据弯头位置固定，可以将龙门架焊在转角处
5、轨道外侧使用，焊接牢固。运管小车将弯头运送到转角位置，然后用之前焊好的龙门架进行吊装组对，焊好后再将龙门架拆除。隧道内锚固法兰的安装如图4、图5所示，可以先将锚固法兰预制在直管上，用运管车将预制管送下，在隧道斜巷内进行组对、焊接。图4运管车运管图5锚固法兰的组焊2.5 隧道内斜向段支架的安装在隧道内管道焊接完成后，及时进行焊口的检测工作，在确认管道焊口合格后，进行管道补口作业。隧道内管道补口完成后，进行隧道管道支墩的浇筑工作，并及时进行养护，待管道支墩的强度达到要求后，拆除临时支墩，将管道按照设计图纸的要求用不锈钢管卡固定在管道支墩上，最后浇筑管道锚固墩。图6为黄河隧道斜巷断面图。图6黄河隧道
6、斜巷断面图3 安全保证措施3.1 安全用电（1）施工现场和隧道内的临时电源用绝缘良好的橡皮线或塑料线,贴隧道墙壁架设一定的高度,不准用金属线绑扎电线。（2）接电操作要由具备资格的专业电工操作。操作时要有旁人监护，不得单独作业。（3）要对电路定期检查，看是否有线路老化、电器元件是否能正常使用，及时排除故障。3.2 自制设备安全校核（1）对使用钢丝绳进行校核卷扬机牵引用钢丝绳一般选用钢芯6X19钢丝绳。根据强度要求，钢丝绳应满足如下条件：FWQ/9.8（N/kg）（1）QEP（2）式中：F为卷扬机的额定牵引拉力，T；Q为钢丝绳的破断拉力，kN；W为钢丝捻制不均折减系数，对6X19绳,3=0.85;
7、EP为钢丝绳规格表中提供的钢丝破断拉力的总和,kN；查GB/T8918-1996钢丝绳得6X19钢丝破断拉力的总和EP为302kN。经校核计算，得钢丝绳的破断拉力为256.7kN,即26.2T)10T,符合使用要求。(2)对自制龙门架进行校核施工过程采用自制龙门架进行安装如图7所示。图7用自制龙门架进行组焊对龙门架的安全性进行校核计算。对龙门架的天梁进行受力分析如图7(a)所示。根据每根管材自重7.8T,可知龙门架每根立柱承受1.95T的压力。AD梁受到压缩和弯曲的组合作用，其轴力图与弯矩图如图8(b)、(c)所示，危险截面为B、C和E截面。图8梁的内力和应力分析图梁的横截面为环形结构，其抗弯
8、截面系数为WZ=t(D3-d3)/32=25.5X103mm3梁的截面积为A=%(D2-d2)/4=1.306X103mn2查表得45#钢材的抗拉强度为600MPa可认为许用强度(r=600MPa。对于B、C最大弯曲正应力为(Tbmax=F/A+Mb/WZ=22.06X103/1.306X10-3+11.63X103/25.5X10-6=477MPa。满足要求。对于E最大弯曲正应力为semax=F/A+Mb/WZ=11.03X103/1.306X10-3+14.49X103/25.5X10-6=578.8MPa。满足要求。3.3 安全制度管理（1）工程开工前，由项目部HSE监督员和机组HSE督
9、员对所有参与隧道施工的人员进行培训和安全教育。（2）隧道口处设置明显的安全标志和警示标牌、警戒绳等。（3）斜向段的施工属高空作业,工作人员必须穿戴好安全保护带,并在可靠之处施工。（4）在隧道外备用一台客货专用车,以备发生紧急情况时使用,此车任何人不得作为它用。（5）建立并严格执行隧道进出登记制度，所有进入隧道施工及参观、检查人员必须经授权许可，并进行登记。参与隧道施工的人员按照规定穿戴好劳动保护用品，所有人员参加班前安全会议，否则不允许进入隧道内施工。（6）隧道施工前，由项目部专职HSE监督员组织施工机组长、机组HSE监督员、技术员等人员对隧道施工用设备进行仔细检查，发现缺陷及时进行检修维护，
10、以确保施工设备正常运行。（7）在隧道内安装照明、强制通风设施时，要作好临时照明、通风。隧道内施工的同时加强通风措施，并随时检测隧道内氧气及有害烟尘的浓度，发现超出规定要求时，应及时通知施工人员撤离，以确保隧道内施工人员的安全；隧道内的动力及照明线要保证其绝缘良好，动力线安装在洞壁远离施工操作面的地方，以避免触电事故的发生。（8）只要有人进入隧道作业，就必须打开照明设施和强制通风系统。（9）在办公室、卷扬机室和洞内施工作业面上配置步话机，保证隧道两端和隧道内部施工作业面的通讯畅通。（10）管线就位前由项目部HSE监督员会同施工机组长、机组HSE监督员、技术员检查龙门吊架、吊具的安装情况，并重点检查吊架焊缝连接处是否有裂纹及开焊，吊架支撑点选择是否合理，无误后方可作业。起吊时，必须统一指挥，步调一致。4 结论通过对黄河隧道穿越的施工经验总结,合理组织运管工序,安全生产节节把关，满足了业主的施工进度及HSE要求,通过工程施工的实践证明,该项技术具有工期短、安全可靠、效益高,不受施工季节影响的特点,具有推广和使用该技术的价值。
