山体隧道内大口径管道施工技术

叶 明

（胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司，山东东营 257073）

山体隧道内大口径管道施工技术

叶 明

（胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司，山东东营 257073）

长输管道穿越山体隧道施工中，已有的运管车、吊管机和对口器等都无法进入狭窄的隧道，为此研制出了大口径管道运布管装置和对口装置，既能将钢管运至隧道内，又能通过自身翻转装置将钢管卸下来，进行组对焊接。这两种装置安全可靠，性能优良，操作方便快捷，省时省力，已获得国家发明专利，在川气东送管道工程的山体隧道内成功应用，保证了施工质量和进度，文章介绍了这两种装置的结构特点和技术参数。

长输管道；隧道；穿越；施工设备

1 管道运布设装置及技术

近几年，国内大口径长输管道建设迅猛发展，已建成运营的有陕京一线、陕京二线、涩宁兰线、忠武线、西气东输一线、西气东输二线、川气东送管道等。长输管道工程有时需要穿越山体隧道，仅川气东送管道工程就有山体隧道70多条，管道穿越隧道总长度达近百千米。山体隧道宽3.2m，高3.3m，大型设备无法进入隧道，而D 1 016 mm×17.5（21） mm的3PE防腐管单根长约12 m，质量达6 t，将口径和质量如此大的单根管道运至隧道内指定位置就是一大难题，由于在隧道内施工速度慢，因此管道安装的工期压力也就比较大，而目前国内适用的施工装备少，缺少可借鉴的技术。针对这些难题，胜利油建技术发展中心经过攻关，研制了自卸式电瓶动力运管小车，将单根质量达6 t的钢管运送到隧道内，并布设到指定位置，解决了山体隧道内大口径管道运布设难题，目前该装置已在川气东送管道工程第5、6标段应用，安全可靠，运行良好。

1.1 隧道内大口径管道运布设装置的结构特点

隧道内大口径管道运布设装置包括车体结构和电动控制两大部分，见图1和图2。其车体结构部分由车架、驱动、行走、转向、载荷、卸载、车载电源组成；电动控制部分由电控箱和操控箱组成。

车载直流电源安装在车架内两个液压源之间。电控箱安装在车架的最后端直流电动机的左方托板上，操控箱由操作人员手持，电控箱与操控箱之间由电缆连接。

电控箱内的控制电路由可编程控制器PLC、控制继电器、电机启动器IC、直流接触器、直流继电器、换向电磁阀和电源模块组成。

另外，该装置还采用了计算机逻辑控制硬件及软件，大功率直流电动机变速调节控制、直流液压站控制、液压翻转及装置稳定系统，装置驱动、行走、转向系统，大功率直流电源恒定、保护系统，大功率直流电源安全充电系统，装置承载系统等关键核心技术，不仅在大口径长输管道的山体隧道内得到了成功的应用，而且已获准了国家发明专利，专利号为ZL200810016652.9。

1.2 管道运布设装置的技术指标 （见表1）

2 隧道内管道对口装置及焊接技术

大口径长输管道穿越隧道施工中，已有的运管车、吊管机和对口器等大型设备都无法进入狭窄的隧道，而每根钢管直径都在1m以上，长度约12m，质量约6 t，如果用人工运管、布管和对口，几乎是不可行的。于是，我们自主创新研制出 “隧道大口径钢管对口装置”，解决了山区隧道内管道施工的难题，目前该装置已在川气东送管道工程第5、6标段的隧道内施工应用，安全可靠。

图2 电动控制部分示意

表1 管道运布设装置的技术指标

2.1 对口装置的结构及特点

隧道大口径钢管对口装置包括车体结构、电动控制、对口器和电焊机四大部分。车体结构由车架、驱动部分、行走部分、转向部分、起吊部分和稳定支撑部分组成，驱动部分包括行走电动机、减速器、离合器等；电动控制部分由电控箱和操控箱组成，电控箱控制电路包括整流模块、控制继电器、直流接触器、直流继电器和变频器等，对口器和电焊机安置在车架的中部，对口装置既能将钢管从隧道外运至隧道内，又能通过装置的自身翻转机构卸下钢管进行组对焊接，且安全可靠，操作方便见图3。电控原理如图4所示 （见下页）。

2.2 对口装置的性能参数 （见表2）

表2 管道对口装置的性能参数

2.3 对口装置的操作应用

图4 电控原理示意

运管装置先将大口径钢管运送进隧道，并摆放到管墩上。然后该对口装置进入隧道内就位，操作车体向前或向后微动、左移或右移、上升或下降，使待对口的钢管管口与另一固定管口相对，调整对口间隙达到规定要求，并保持不动。启动电焊机把已对正的两管管口先点焊固定，再将管口处打底焊头遍。此时放松吊钩，卸下吊带，启动行走电动机继续前进至下一根钢管。依次类推。上述操作都是通过操控箱上的开关、按键、手柄等实现的。对口及焊接工艺流程见图5。

图5 对口及焊接工艺流程

该对口装置车体结构布局合理紧凑，电控功能完善可靠，是一种机电一体化隧道内管道施工创新设备，能在隧道内完成直径1 m以上、质量10 t以下大口径钢管的起吊、对口和焊接作业。 自动化工效高，劳动强度小，操作简便，运行平稳，安全可靠；无需其他辅助设备，能降低施工成本，节省施工时间；无轨运行并有转向调节功能，有利于通过弯曲段隧道；行走轮外包聚氨酯橡胶层，消除了噪音公害；独有的稳定支撑部分，能保证起吊和对口过程中车体的稳定平衡；能前后、左右、上下三个自由度移动和微动钢管，在隧道有限的空间内，实现大口径钢管一步到位、精确对口、点焊固定、底焊头遍、一机多用；采用拖缆式外接交流电源，并用变频器给行走电机供电，有利于前进、后退微动调节，操作方便，节省电能。该设备应用效果良好。

Construction Technology of Large Diameter Pipeline within Tunnel in Mountainous Area

YE Ming（Shengli Petrochemical Construction Co.,Ltd.,Dongying 257073， China）

In the long-distance pipeline crossing through tunnel in mountainous area,heavy equipment,even existing pipe vehicle,pipe lifting machine and pipe aligning device，are unable to transport into the narrow tunnel.Therefore,a pipe transportation and distribution device and a pipe aligning device for large diameter pipeline were developed,which can not only transport the pipes into the tunnel,but also unload the pipes by means of a self turnover device and perform pipe aligning and welding.These two kinds of devices operate safely and reliably.Owing to their advantages of excellent function,fast and easy operation as well as time and power saving,they were granted the state invention patent and used for the tunnel construction in mountainous area in Sichuan to East Gas Pipeline Project successfully.

long-distance pipeline;tunnel;crossing;construction device

TE973.9

B

1001－2206（2010）02－0069－03

叶明 （1964-），男，安徽颖上人，工程师，1997年毕业于中国农业大学电子电力工程学院，现从事电子技术设计工作。

2010-01-08