天然气过江隧道内管道平台的设计及施工工艺

上海天然气管网有限公司 顾华金

上海燃气工程设计研究有限公司 李海伦

关键字：过江隧道隧道平台平台高度平台设置形式施工工艺

1 项目概况

为进一步完善和优化上海市天然气主干管网，确保崇明燃气电厂的安全供气，满足崇明岛、长兴岛和浦东新区经济及市场发展，加快长三角区域天然气主干管网互联互通，将实施崇明岛-长兴岛-浦东新区五号沟 LNG站管道工程项目。该天然气管道工程需进行两次隧道穿越长江，隧道长度分别约为8.2 km和7.0 km，隧道内径为3.4 m。两段隧道均采用泥水平衡盾构机一次掘进完成，其长度在现今全世界一次性超长距离盾构隧道中也属于罕见，是上海市目前最长的小直径盾构隧道。

隧道内敷设的天然气管道，管径为DN800，设计压力为6.0 MPa。考虑到长距离隧道内管道施工的便利性、安全性以及后期的运营管理，隧道内管道拟采用一侧布置，采用支架支撑，过江隧道内采用水作为填充物，管道上方设防浮块，隧道内管道布置断面见图1。

图1 隧道内管道布置断面

隧道内径仅3.4 m，空间狭小，施工过程中操作空间相对局促，隧道平台的设计对遂道施工和管道安装均有很大的影响，且随着掘进距离的增加，隧道平台的施工难度加大，隧道平台的设计和施工优化显得尤为重要。

2 平台高度的确定

平台高度太低，平台的宽度相对较小，会影响施工的作业面；平台高度太高，则会影响隧道内上部的安装空间。因此，隧道平台高度需要综合考虑隧道施工要求和管道安装要求，根据施工的操作空间，合理选取混凝土平台的高度。

2.1 隧道施工要求

隧道内平台的高度在隧道施工阶段主要受制于电瓶车运输和盾构机高度限制。隧道内施工断面见图2。

图2 隧道内施工断面

电瓶车运输断面，主要考虑电瓶车满车与空车交汇以及电瓶车满车与中间送排泥泵站交汇时，需要一定的平台高度保证足够的交汇空间，考虑安全交汇距离，平台的高度约450～500 mm。

盾构台车断面，主要考虑电瓶车满车管片在台车中卸车时候的最高高度，同时需要考虑隧道上方空间风管高度，根据空间布局要求，平台高度不宜超过500 mm。

综合考虑电瓶车运输及盾构机高度，隧道施工阶段平台的高度为500 mm。

2.2 管道安装要求

综合考虑管道焊接断面、管道运输断面、防浮块安装断面及施工后断面等因素，采用500 mm、600 mm高度的隧道平台，管道运输断面及防浮块安装断面受限，操作空间很小，无法预留足够的人行安全通道；采用700 mm高度的隧道平台，操作空间相对宽敞，隧道的有效利用空间相对较大，且能预留一定人行的安全通道，操作性及安全性较高。管道安装断面和防浮块安装(700 mm高度)断面见图3。

图3 管道安装断面和防浮块安装断面(700 mm高度)

综上所述，为充分利用隧道内3.4 m的隧道空间，综合考虑隧道施工时机械的施工要求及管道安装时的施工要求，确定隧道施工阶段隧道平台高度为500 mm，管道安装阶段隧道平台的最终高度为700 mm。

3 平台设置形式选择

隧道内混凝土平台可采用完全现浇、完全预制以及预制与二次现浇相结合的施工方式。针对本工程超长距离小型隧道的特殊施工工况，对隧道混凝土平台的设置形式进行比选，如表1所示。

表1 隧道混凝土平台设置形式比选

通过比选，隧道平台拟采用预制与二次现浇相结合的方式，既能同时满足隧道施工与管道安装的要求，又能使平台形成整体，提高安全性和可靠性。预制与二次现浇相结合的混凝土平台见图4。

图4 预制与二次现浇相结合的混凝土平台

4 平台施工工艺

隧道内混凝土平台采用预制平台结合二次现浇混凝土方式实现，预制平台与盾构掘进施工同步安装，待盾构掘进完成及隧道内清理完毕后再进行二次混凝土层浇筑。施工工序见图5。

图5 施工工序

为保证预制平台与盾构掘进达到同步施工，在盾构机设备选型过程中，要求盾构机在设计时同步设置预制平台吊装设备及安装空间。预制平台安装前，在隧道底部安装区域管片上施工一层20m m厚的快硬水泥砂浆找平层，此方式既可消除因管片拼装高差导致平台安装偏差，亦可提高预制平台安装后平稳性。预制平台通过桥架区域吊装设备安装至砂浆找平层后，通过螺栓连接方式将预制平台之间连接成整体，提供预制平台整体稳固。

待盾构掘进完成及隧道内清理完毕后进行二次混凝土层浇筑，针对长距离隧道特点，为提高施工效率，混凝土分二段同时施工，从隧道中间往两侧分段浇筑。现浇混凝土平台施工分段流程示意见图6。

图6 现浇混凝土平台施工分段流程示意

隧道内混凝土平台施工采用隧道内小型“轨道型混凝土搅拌车”“胶轮式混凝土搅拌车”“履带式混凝土搅拌车”等多种运输方案的其中一种，即采用隧道内槽罐车加的方式泵送。工作井附近1公里处采用砼泵车进行泵送混凝土，其余施工区域均采用隧道内槽罐车运输。在混凝土中增加缓凝高效减水剂，加入缓凝剂，厂家的每批水泥都要做实验，确定混凝土的初凝时间，确保施工过程中的混凝土质量要求。

5 结语

综合考虑隧道施工阶段和管道安装阶段对平台的要求，本文对天然气过江隧道内管道平台的设计及施工工艺进行了研究，合理选取了平台的高度和设置形式，统一建设，以实现隧道平台的最大化利用，有利于缩短施工工期、降低施工安装风险、保障安装工程的安全性和经济性，为工程建设的顺利开展提供可靠的技术保障。