高速公路项目隧道外消防管道的运输与安装工艺

谢亚洪?南山?罗超俊

摘 要：高速公路隧道消防系统是高速公路机电工程系统重要组成部分，在陡峭山体坡面倾斜度大于60°恶劣特殊环境下运输与安装消防管道，单纯靠人力协作搬运是非常难以完成的。本文针对此类问题，提出一种改进的运输、安装工艺方法，首次引入电动卷扬机进行运输，通过现场施工应用实践，使其难题有效地得到解决，同时减少工艺成本，大大降低风险，操作较为简单，收到良好效果。

关键词：高速公路;消防管道;运输;卷扬机;安装

1 项目背景

正习高速公路全线桥梁隧道比达到64.12%，几乎修建在以碳酸盐岩、喀斯特地貌普遍发育为特征的山区，最高海拔高程1838米，最低海拔高程448米，其中包括多处海拔在1500米以上的地区，穿越大量垂直高度超过100米的峡谷。正习高速公路其中一个柏香树隧道上方山体坡度较陡，柏香树隧道口上方的高位水池设置在坡度75°的坡面上，道路崎岖。要想在低位水池至高位水池段之间运输、安装消防水管，若是采用传统施工工艺方法，即靠多数人力协作搬运是难以完成。当面临这种特殊的、恶劣的、难以人力运输管道的施工环境时，高位水池至低位水池之间的消防管道的运输、敷设、安装是非常困难的，而且施工成本高，安全风险大，操作不方便，一般常规施工及运输方法往往难以满足施工质量要求。

本文提出一种改进的运输、安装工艺方法，通过现场施工应用实践，使其难题有效地得到解决，同时减少工艺成本，大大降低风险，操作较为简单，收到很好效果。

2 技术内容

2.1 施工准备

机械：电动卷扬机（型号JK0.5T）、压槽机、电焊机。

材料：消防管道（DN100（厚度：≧4mm），DN200（厚度：≧6mm）镀锌钢管）（6m/216.72kg/根），槽钢（[12#）（120mm*53mm*5.5mm）、槽钢（[20#）（200mm*75mm*9mm），Φ10抱箍，砖砌支墩，型钢支架。

2.2 隧道外山地消防管道运输技术

1）运输前期首先在高位水池与隧道口段之间，根据设计并结合现场情况，规划一条临时道路，把乱石、凸起物、树木等阻挡物清除干净，场地平整，开挖临时简单的道路。以便消防管道通过卷扬机沿这个临时道路方向、范围吊拉输送，目的保证管道不被阻碍物损坏，保证能正常使用，不损伤镀锌层及碰撞管道边口。

2）在消防高位水池处设置JK0.5T型（额定拉力5KN，整机重量180kg）电动卷扬机，用卷扬机作为牵引动力，通过卷扬机把DN200*6.0mm、DN100*4.0mm消防管道運输至预先安装固定好的槽钢上。在吊拉运输过程中，必须做好牵引安全防护措施，为了防止消防管道左右摇晃并绑扎牢固，需在管道尾部捆绑2根10-15米的绳索，2个作业人员左右拉着，防止牵引运输中的管道脱离运输用的[20#，使其管道的左右受力均衡，这样保证沿预先的临时道路位置上以0.42m/s速度沿安装位置作牵引[1]。

电动卷扬机牵引力原理及设备选型分析

通过现场勘查，根据实际的地质地貌与施工环境，采用因地制宜的方法，本课题设计的电动卷扬机牵引消防管道运输原理示意图如图1图2所示。

根据图2，作受力分析，电动卷扬机牵引力可以按以下公式

计算[2]：

其中，m：每根DN200*6.0mm镀锌消防钢管重量（kg），取m=216.72kg;

V2：牵引速度从静止开始加速运动到匀速状态，取V2=0.42m/s;

t：加速时间，取t=7s;

Α：为槽钢的坡度，取α=60°;

μ：为摩擦力系数，查阅相关摩擦力系数资料，取μ=0.2;

g：为重力加速度，取g=9.8N/kg。

代入以上数据，卷扬机牵引一根DN200*6.0mm镀锌消防钢管所需牵引力F牵=2072.8N。

目前主流JK0.5T卷扬机主要技术参数如下：

型号：Y100L1-4

钢丝绳额定拉力：5（KN）

电动机功率：2.2（kw）

整机重量：180（kg）

容绳量：300（m）

通过以上的计算结果与JK0.5T主要参数分析匹配，可以得出：选用JK0.5T型卷扬机满足对消防管道（DN200、DN100）场外运输牵引荷载要求，考虑到实际情况，卷扬机设备的额定牵引力是所需牵引力的2.4倍左右是安全的，也是科学的、可操作性的[4]。

工艺流程（消防管道安装）：预制槽钢（门字型）→设置电动卷扬机→消防管道运输至低位处→安装运输用20#槽钢→牵引钢丝绑扎待安装消防管道→运输到设定的位置→管道安装

2.3 陡峭山体条件下消防管道安装工艺

在陡峭斜面山坡上安装消防管道，安装环境条件较为恶劣，施工难度较大，经现场勘察和论证，在斜面石坡上用电锤或人工凿打出200mm*200mm*250mm（宽*宽*深）的孔洞，拟采用12#槽钢制作的门型支架来安装成支架，凿出的孔洞用C20混凝土浇筑封堵[3]。现场管道安装示意见图3图4。

工艺流程：槽钢准备→安装槽钢→固定槽钢与破面之间的连接→消防管道放置到位→安装U型抱箍→安装、固定消防管道→调整消防管道→管道试压→管道保温施工（如设计有保温）。

3 技术指标、规范

《建筑给排水设计规范》GB/T 50015

《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014）

《贵州省公路工程技术指标运用指南》贵州省交通厅

4 项目效果

1）在坡面倾斜度大于60°恶劣特殊环境下运输消防管道，首次引入电动卷扬机进行运输，提高了运输效率，降低了人工成本，缩短工期，减少安全风险。

2）在坡面整个地面是岩石的环境下，采用12#槽钢门型支架加抱箍进行安装，并用砖砌支墩加强固定，探索了新工艺，提升了安装质量，提高了安装效率。

5 结论

本文在修建贵州正习高速公路的施工经验基础上，总结了一种改进高速公路隧道外消防管道的运输与安装工艺方法，可以适用贵州大部分山区，特别是隧道山体坡面坡度大于60°，地面全是岩石的环境，隧道外管道无法开挖埋地敷设时，高速公路隧道消防系统管道的运输与安装难题变得尤为突出。在这种恶劣的施工环境下开拓性地引入电动卷扬机进行运输管道，解决了此类施工运输难、安装难的问题，具有较强的示范效应和推广应用价值。

参考文献

[1]任斌.陡坡段压力钢管运输技术[J].甘肃水利水电技术，2011，047（001）：52-53，66.

[2]张聚盛.怎样估算卷扬机牵引力[J].建筑工人，1981（10）.

[3]陈昊，杨杰.长管线压力钢管陡坡段安装分析[J].大科技，2017（3）.

[4]张君毅，王宝晟，刘维东.卷扬机牵引敷设电缆的核算与控制[J].电工技术，2015，000（009）：90-92.