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摘要：隧洞洞穿钢管由于管道安装精度要求高、施工难度大，国内目前普遍做法是采用台车在洞内运输钢管的方法控制管道安装质量，该方法不仅成本高，且在钢管对接时精度难以保证、施工进度慢。为有效解决施工中钢管运输、安装不便的问题，北京市南水北调配套工程河西支线工程中应用了直线隧洞洞穿管安装和自密实混凝土浇筑施工工法。本文以河西支线六标为例，对该工法施工工艺流程和施工质量控制进行梳理总结，为今后隧洞洞穿钢管施工质量控制提供借鉴和参考。
关键词：洞穿钢管，施工工法，质量控制
1.工程概况
北京市南水北调配套工程河西支线工程施工六标主要包括明挖和暗挖，明挖2143m，暗挖共计403m。其中暗挖管道穿越分别经过大宁橡胶坝、小清河桥、京广铁路五号桥、永定河大堤，隧洞开挖直径3.8m，采用内穿钢管方案穿越，钢管焊缝采用焊接方式，“双V”型坡口。浅埋暗挖一衬外径 3800mm，内径 3200mm，一衬厚300mm，内穿 DN2600钢管，每节钢管长度为6.0m，施工竖井宽6.0m，长8.0m。钢管壁厚20mm。间隙填充C30自密实混凝土，自密实混凝土浇筑完成后，进行回填灌浆施工。
2.施工工法简介
直线隧洞洞穿管及自密实混凝土施工工法主要采用电动葫芦和滑轮在洞内运输钢管，在直线洞内布置滑轮，洞外一端同时设置与洞内高程一致的滑轮作为钢管进洞时辅助设施。隧洞的另一端布置电动葫芦，钢管由隧洞的一端通过电动葫芦拉至洞内。自密实混凝土浇筑采用一次成型的浇筑方法，根据施工现场情况确定在钢管上开孔的位置，孔口数量由直线隧洞长度来确定，泵管通过与每个开孔相连，逐一浇筑。管顶设置抗浮装置，防止混凝土浇筑过程中钢管漂浮。
将电动葫芦和洞内滑动轮组合理配置，有效的解决了钢管在洞内运输耗时费力和钢管在安装过程中精度控制困难等问题，在钢管上开孔浇筑自密实混凝土的方法能大大提高钢管安装施工进度，同时方便钢管在安装过程中对各精度的控制，不但节省了材料、设备和人力，还能有效的保证钢管在安装过程中的安全。
3.施工工艺流程及质量控制要点
3.1施工工艺流程
洞外支墩施工—→洞内滑轮安装—→电动葫芦安装—→钢管安装及洞内运输（循环工序：钢管就位—→隧洞外钢管焊接—→钢管牵引）—→封端模板制安—→自密实混凝土浇筑—→回填灌浆—→质量检测—→灌浆孔、浇筑孔封堵—→钢管焊缝及封堵口处内防腐施工。
3.2钢管焊接
3.2.1外观检验
焊接做为钢管制造和安装的一道主要工序，要严格执行“三检制”。焊工自检，班组施工员复检，专职质检人员，含无损检测人员，终检。外观检验是对表面夹渣、咬边、焊瘤、余高、气孔、裂纹、焊脚高等外质量进行检查。外观质量检车合格后进行射线、超声波等检测焊接质量。
3.2.2射线、超声等其他检测
钢管焊接完成及时进行射线、超声等对焊缝质量进行检测，不合格处进行补焊。
3.3钢管封堵焊接
为了有效控制焊接收缩变形，焊接之前将丝堵拧入管箍，焊接完成冷却后将丝堵拧下以检验螺纹是否连接正常，如有卡顿重新用标准丝锥锥丝，以满足工地安装要求。当自密实混凝土及回填灌浆施工完成后，进行堵焊，并对每个孔的堵焊采用渗透探伤进行抽查，不允许出现裂纹。检查完成后将焊缝部位打磨平整、光滑、清理飞溅物及药皮并验收合格转入下道工序。
3.4钢管安装精度
3.4.1严格控制钢管安装轴线、高程
钢管安装的轴线、高程主要靠滚轮安装位置控制，施工时在滚轮位置纵向拉一道钢丝线，调整钢丝线的位置为钢管安装底高程，沿钢丝线安装布设滚动轮。完成后再次精确测量，不合格滚动轮重新安装，直至全部安装完成。轴线、高程偏差控制在±20mm之内，钢管圆度偏差控制在5‰且不大于40mm之内。不同管径安装控制标准不同，安装标准执行《水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（SL432-2008）。
3.4.2严控钢管上浮
安装钢管时，为防止自密实混凝土浇筑时钢管漂浮，沿纵向每隔10米在隧洞顶11点和1点方向各焊一组止浮杆。止浮杆端部弧形钢板与钢管预留15mm空隙。止浮杆采用挂线的方法控制高程及位置，止浮杆安装完成后再次测量验收，确保15mm空隙，保证钢管顺利行走及上浮行程。
3.5自密实混凝土
3.5.1商品搅拌站选定
根据工程施工及规范要求，确定所需原材料规格型号等，并对使用的原材料生产厂家进行考察，确保厂家资质、生产能力及质量控制满足规范及施工要求。选定经报验审批的商品混凝土供货厂家。施工过程中对所选定原材料进行取样、检验，检测结果满足工程需要。
3.5.2混凝土配合比确定
按照规范及标准要求，结合现场施工图纸要求，确定原材料规格型号、坍落度、扩展度等控制范围。参与商品混凝土公司试验室设计和试配混凝土配合比，并对拌合物性能、强度进行检验，要求搅拌站委托具有水利工程检测资质的第三方检测机构进行验证，结果合格后，再使用该混凝土配合比。
3.5.3混凝土运输
出场时搅拌站质检员在运输小票上签发合格证后，混凝土车离站。混凝土运输车、浇筑地点均设置遮盖物，避免因日晒、雨淋而影响混凝土的质量。恰当选择浇筑时段，在混凝土坍落度损失小的时段进行，同时考虑运输车辆错开路段的运输高峰期，混凝土车保证在40～50min内到场。
3.5.4混凝土浇筑
浇筑现场准备坍落桶、V型漏斗、含气量检测仪、温度计等检测仪器。浇筑前检查配合比试验资料、强度要求是否满足。
3.5.5混凝土到场控制
混凝土采用泵送浇筑，浇筑之前要检查钢管抗浮支撑措施、预埋件等的位置、尺寸和牢固程度，以及泵管密闭、畅通情况，确认无误后进行浇筑。筑现场准备坍落桶、V型漏斗、U型箱、含气量检测仪、温度计等检测仪器。浇筑前检查配合比试验资料、强度要求是否满足。混凝土浇筑过程中技术人员逐车检查自密实混凝土的扩展度、T50、U型箱、V漏斗，记录检测结果（检测控制指标如下表），到场时间、开始浇筑时间、完成浇筑时间及车牌号，与驻搅拌站的技术人员数据核对。对混凝土质量有怀疑的混凝土予以退回处理。
表3-1自密实混凝土检测控制指标
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混凝土入泵前控制搅拌运输车高速旋转90s以上。每车混凝土浇筑过程中随时抽测坍落扩展度、T50，监测混凝土扩展度损失情况。
3.5.6混凝土浇筑过程控制
采用泵送浇筑，浇筑之前要检查钢管抗浮支撑措施、预埋件等的位置、尺寸和牢固程度，以及泵管密闭、畅通情况，确认无误后进行浇筑。
3.5.7混凝土温度控制
高温进行混凝土施工时采取如下相应措施控制混凝土入模温度及质量：参与商品混凝土厂家的质量控制工作，监督厂家严格执行，降低原材料进入搅拌机的温度。遮盖搅拌站的料斗、储水器、皮带运输机及搅拌筒。混凝土施工调整到气温较低的夜间进行。运输车运输混凝土在搅拌筒、泵管加防晒设施。在运输过程中慢速、不间断地搅拌混凝土，缩短运输时间。检测混凝土入模温度，入模温度控制在28℃以内。
3.6回填灌浆
严格把好原材料进场关，不合格材料不准验收，对加工的半成品，按要求认真做好检查验收工作，并报驻地监理工程师检查。认真做好原材料的检查、试验以及对混凝土和喷射混凝土的质量检查工作，使其始终处在可控制状态。
严格控制配合比与凝胶时间，初选配合比后，用凝胶时间控制调节配合比，并测定注浆固结体的强度，选定最佳配合比。
注浆过程中，严格控制注浆压力，注浆终压必须达到设计要求，并稳压10min，保证浆液的渗透范围。注浆压力不得超过设定的最大压力，防止出现结构变形、串浆、危及地下构筑物、地面建筑物的异常现象。
3.7内防腐涂层
3.7.1防腐管外观检测
涂层固化后进行外观检验。防腐层表面达到漆膜平整、光滑、厚度均匀、无露底和鼓泡、无针孔、无裂纹、无漏涂、无裂缝及表面无流挂。
3.7.2防腐涂层膜厚度检测
用测厚仪对防腐涂层进行干膜厚度检查。本实验钢板面积较小，每2m2表面不少于1个测点，干膜厚度不小于设计干膜厚度，即85%以上的局部厚度达到设计厚度，没有达到设计厚度的部位，其最小局部厚度不低于设计厚度的85%。
3.7.3防腐涂层电火花检测
采用Leeb720直流电火花检测仪按规定的电压值检测针孔，发现针孔，用砂纸或弹性砂轮片打磨后补涂。
3.7.4防腐涂层附着力检测
使用AT-M涂层附着力检测仪对防腐涂层附着力进行检测，涂层附着力≥3MPa。
4.结论
浅埋暗挖工程洞穿管施工采用电动葫芦和洞内设置滑动轮组合的方法进行安装，有效的解决了钢管在洞内运输耗时耗力和钢管在安装过程中精度控制困难等问题，在钢管上开孔浇筑自密实混凝土的方法则大大提高了钢管安装施工进度，同时方便钢管在安装过程中各精度的控制，不但节省了材料、设备和人力，还有效的保证钢管在安装过程中的安全。本文根据河西支线六标工程实际，对直线隧洞洞穿管及自密实混凝土施工工艺及质量控制进行全面总结，为今后隧洞洞穿钢管施工质量控制提供了很好地借鉴和参考，为该工法的推广应用起到了良好的促进作用。