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        貝雷桁架在管道搶修加固保護(hù)中的應(yīng)用

        2014-01-23 10:59:56林志軍
        黑龍江交通科技 2014年5期
        關(guān)鍵詞:貝雷支墩給水管

        林志軍

        (泉州臺商投資區(qū)城市建設(shè)發(fā)展有限公司)

        1 工程概況

        某區(qū)市政道路拓寬改造工程,是城市快速路系統(tǒng)中內(nèi)層環(huán)灣快速路的重要組成部分,對區(qū)道路功能的完善和城市景觀的提升有著非常重要的意義。拓寬改造的舊道路右側(cè)路基內(nèi),布設(shè)有給水管道,該給水管道沿著道路走向布設(shè),是提供整個城區(qū)供水的唯一管道,施工過程應(yīng)保護(hù)好給水管道,避免破壞,意義重大。

        路線YK2+600~YK2+700段給水管道現(xiàn)狀:沿著右幅道路路肩縱向走向,埋深約1.89m,管徑D800mm。給水管道每節(jié)長6m,管材為球墨鑄鐵管(K9級),管節(jié)接頭采用橡膠圈承插式,管道基礎(chǔ)為路基填方層。在YK2+640處即有道路增加橫向排水涵洞,涵洞的走向和給水管道交叉。根據(jù)實地測量給水管道管底標(biāo)高,對比設(shè)計涵洞頂板標(biāo)高,該設(shè)計涵洞從給水管道管底部穿過,交叉空間距離3.35m,增設(shè)涵洞下穿給水管道17.5m。涵洞的開挖、洞身的施工過程如何確保給水管道的安全,避免給水管道遭到破壞,成為該工序的關(guān)鍵。

        給水管道每節(jié)長6m,管材為球墨鑄鐵管(K9級),管節(jié)接頭采用橡膠圈承插式,管道基礎(chǔ)為路基填方層。

        2 方案選擇

        結(jié)合給水管道的現(xiàn)場情況,在保證管道的安全,又不影響涵洞的基坑開挖施工和涵洞的施工作業(yè),對給水管道采取保護(hù)的方案進(jìn)行綜合的比選。

        方案一:遷移管道。需在附近增加較長給水管,也需另外征地,并且要停水改道,影響附近城區(qū)的生產(chǎn)生活,成本高,工期長,征地較困難。

        方案二:涵洞兩側(cè)打樁保護(hù),樁頂加型鋼支撐。采用振動錘在給水管接頭兩側(cè)打入鋼板樁,工字鋼作為橫梁焊接在鋼板樁樁身上,形成一個“門”字形后用鋼絲繩吊住給水管,但原來填土較密實,且有石塊,鋼板樁難以打入,需要大量的鋼板樁及型鋼支撐,若有少量變形則造成管道變形,乃到漏水甚至斷管。成本較高,工期很長,安全不易保證。

        方案三:管道兩側(cè)就近打鋼板樁,涵洞預(yù)留2m暫不施工,管道兩側(cè)涵洞施工完成后,在涵洞頂加設(shè)支撐,頂住管道,最后施工剩下的2m涵洞。此方案雖可行,同樣存在鋼板樁難以打入的問題,且涵洞會增加施工縫,最后剩下的2米涵洞施工場地狹小,開挖基坑困難,成本高,長期長,鋼板樁若變形,也影響管道的安全使用。

        方案四:采用雙排貝雷桁架作為縱梁,縱梁上掛手拉葫蘆,鋼絲繩捆綁管道臨時起吊管道,臨時加固保護(hù)管道。

        經(jīng)過綜合考慮,對比方案的施工工期、方案的經(jīng)濟(jì)性、對涵洞的影響等方面,決定采取方案四。

        3 桁架設(shè)計

        給水管道:管道每延米2.108kN,注滿水或水流經(jīng)過產(chǎn)生的重量為4.92kN/m。根據(jù)涵洞開挖斷面,給水管道需懸空長16.3m。手拉葫蘆起重量為50kN。

        雙排貝雷片主梁:貝雷片型號“321”型,單排8片,采用插銷組拼。采用90cm支撐架將兩排拼成一組,每3m設(shè)置一道,總長24m,貝雷主梁支點間距23m。單排貝雷桁架自重 q=1.1kN/m(含插銷、支撐架等),偏載系數(shù)取1.2。

        單排貝雷桁架承受管道荷載:

        計算簡圖如下。

        圖1 貝雷主梁受力圖

        按簡支梁進(jìn)行驗算,貝雷主梁的跨中最大設(shè)計彎矩為M=323kN·m,遠(yuǎn)小于貝雷桁架的許用彎矩[M]=788.5kN·m,滿足要求。

        貝雷主梁的梁端最大設(shè)計剪力為V=42.1kN,遠(yuǎn)小于貝雷桁架的許用剪力[V]=245.2kN·m,滿足要求。

        貝雷主梁的跨中最大撓度為ω=27mm,遠(yuǎn)小于貝雷桁架的許用撓度[ω]=23000/500=46mm,滿足要求。

        單吊點最大荷載為P1=15.4kN,遠(yuǎn)小于手拉葫蘆最小起重量50kN,滿足要求。

        基礎(chǔ)設(shè)計:底基礎(chǔ)為路基填方層(壓實度96%),C15混凝土底墊層(350×200×20cm),C30混凝土支墩(250×100×30cm),安全系數(shù)均大于2.0,滿足要求。

        4 施工工藝

        4.1 測量放樣

        放樣涵洞開挖線,預(yù)留150cm凈邊。放樣支墩方向和尺寸,方向和給水管道走向一致。人工配合挖機開挖基礎(chǔ),人工整平,測量支墩標(biāo)高,確保兩個支墩基礎(chǔ)水平標(biāo)高相同,打夯機夯實表面松散層。

        4.2 基礎(chǔ)施工

        放樣C15混凝土墊層尺寸,安裝模板,澆筑墊層混凝土。澆筑過程混凝土必須振搗密實,表面收面平整,采用覆蓋養(yǎng)護(hù)混凝土。間隔兩天后,澆筑C30混凝土支墩,支墩面層收面平整,采用水平尺測量平整度,覆蓋養(yǎng)護(hù)混凝土。養(yǎng)護(hù)周期為7d。

        4.3 桁架施工

        (1)人工配合吊車拼裝貝雷片主梁,并架設(shè)至支墩。架設(shè)橫梁過程,保證橫梁的平穩(wěn)牢固,以及主梁和支墩的接觸面,確保主梁完全與支墩接觸。

        (2)給水管道外露有三個承插式接頭。給水管道的吊點設(shè)置在管道接頭處。采用鋼絲繩加手拉葫蘆組合吊繩。貝雷片主梁下桁采用I16工字鋼做小橫梁,手動葫蘆掛在小橫梁上。鋼絲繩纏繞給水管道后掛在手拉葫蘆掛鉤上,人工用手拉葫蘆拉緊鋼絲繩,使鋼絲繩完全受力繃緊,為避免鋼絲繩受力損傷管體,管體采用木條貼緊保護(hù)。

        4.4 基坑開挖

        (1)開挖給水管道底部土方時,采用人工配合,避免機械開挖破壞管體。開挖過程,由中間向兩側(cè)方向順序開挖。安排技術(shù)員用儀器進(jìn)行給水管道管體的沉降觀測,同時調(diào)整鋼絲繩的松緊,保證管頂標(biāo)高始終保持±5mm,防止因撓度過大造成供水管管節(jié)脫管或斷裂。

        (2)進(jìn)行供水管道下涵洞的施工,安排專人間隔時間段監(jiān)測,保證供水管的沉降處于要求范圍之內(nèi)。貝雷片主梁上設(shè)置安全警示標(biāo)牌和標(biāo)示,避免涵洞施工碰撞供水管道和貝雷片主梁。

        4.5 基坑回填

        (1)涵洞施工完畢后進(jìn)行涵背回填作業(yè),采用人工配合打夯機分層填筑夯實。涵頂填筑填方,采用控制填方厚度(厚度25cm),給水管兩側(cè)2m的范圍外,采用壓路機低頻振幅碾壓成型;給水管兩側(cè)2m的范圍內(nèi),采用人工配合打夯機夯實。

        (2)填筑至管底部20cm,采用枕木或方木做枕梁,設(shè)置在吊點兩側(cè)和管道中部,用三角木托契緊,放松鋼絲繩并解除吊點,保證給水管道的完整。

        5 結(jié)束語

        本方案采用貝雷片加固保護(hù)方案,支墩基礎(chǔ)承載力滿足要求是關(guān)鍵,勤觀測給水管道的變形情況是保障。而低成本的投入、加固工期短、安全性能高、施工工藝成熟,取得了良好的效果,給類似的工程提供一定的參考借鑒作用。

        [1] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50017-2003)[S].

        [2] 黃紹金,劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使作手冊[M].人民交通出版社.

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