戚國順，王浩

中石化江蘇油建工程有限公司，江蘇揚州225009

肯尼亞64 m管道橋支架推送架設(shè)施工方法

戚國順，王浩

中石化江蘇油建工程有限公司，江蘇揚州225009

在不具備大型起吊設(shè)備的情況下，在深20 m的峽谷上，架設(shè)長64 m、質(zhì)量60 t的鋼管結(jié)構(gòu)桁架管道橋是工程施工的難點之一，采用管橋整體預(yù)制、搭設(shè)臨時支架、吊車起吊配合推土機推進的方法，可順利實現(xiàn)管橋的架設(shè)。文章較為詳細地論述了架設(shè)64 m管橋的施工方案、管橋的整體預(yù)制及管橋的推送步驟等。

桁架管道橋；整體預(yù)制；推送架設(shè)；臨時支架；吊車

0 引言

肯尼亞是一個能源貧乏的東非國家，電力資源稀缺，全國電網(wǎng)覆蓋率只有30%，廣大農(nóng)村覆蓋率更是不足10%。KENGEN地熱管道項目就是為了緩解肯尼亞電力供應(yīng)緊張而由世界銀行和德國開發(fā)銀行貸款的電力擴容項目。

該項目位于肯尼亞首都內(nèi)羅畢西北約120 km的奈瓦沙鎮(zhèn)（Naivasha）奧爾卡利亞（Olkaria）地區(qū)“地獄之門”國家公園內(nèi)。這里海拔2000m左右，處于赤道0°18′，屬于典型的熱帶草原氣候，見圖1。

圖1 肯尼亞地熱管道工程一角

該工程概況如下：118km（直徑102～1219mm）蒸汽管道，設(shè)計壓力1.35~14.0 MPa，輸送蒸汽溫度200℃；地面低架空蒸汽管道需要施工8 800多根鋼筋混凝土灌注樁、8個分離站、15臺分離器（直徑2 100～2 700 mm）、37個井口、51臺閃蒸罐、29 km低壓電纜、34 km中壓電纜、71 km光纖、65 km控制電纜、41 km接地電纜以及電儀設(shè)備（變壓器22臺、環(huán)網(wǎng)柜15臺、配電箱24臺、控制柜10臺、電動閥95臺、氣動閥17臺、接線箱200只）。

該工程共有7座跨過峽谷的管道橋，最大一座管橋長64 m、寬4 m、高3 m、質(zhì)量60 t，為鋼管結(jié)構(gòu)桁架橋。在深20 m的峽谷上，沒有大型起吊設(shè)備的情況下，架設(shè)64 m管橋施工難度非常大。

1 架設(shè)64m管橋施工方案

1.1 施工現(xiàn)場及施工設(shè)備狀況

64 m管橋支墩凈跨62 m，橋面至谷底最深處為20 m，峽谷為季節(jié)性河流，旱季谷底無水，溝岸坡度陡峭。

因在國外施工，施工單位不具備特大型起吊設(shè)備，現(xiàn)場只有60、30、25 t汽車吊各1臺，要實現(xiàn)質(zhì)量60 t的管橋一次吊裝就位是不可能的。

1.2 架設(shè)64 m管橋的方案

結(jié)合施工現(xiàn)場及施工設(shè)備狀況，經(jīng)過多次論證，因地制宜，確定64 m管橋架設(shè)總體施工方案為：管橋帶預(yù)拱度整體預(yù)制，在峽谷中心部位設(shè)臨時支架，在吊車配合下用推土機推送橋體跨上臨時支架，推土機繼續(xù)推進管橋，吊車協(xié)助到達對岸橋支墩并就位。

2 管橋架設(shè)施工過程

2.1 管橋整體預(yù)制

2.1.1 桁架管橋預(yù)拱度確定

為保證桁架管橋安裝在橋墩上后，桁架管橋橋面在一個平面上，管橋整體預(yù)制時要留有合適的預(yù)拱度。依據(jù)設(shè)計要求，64 m管橋預(yù)拱度為150 mm。

2.1.2 管橋整體預(yù)制平臺構(gòu)筑

在管橋一端橋中心線兩側(cè)對稱構(gòu)筑12對混凝土基礎(chǔ)，混凝土基礎(chǔ)中心橫向間距3.6 m，縱向間距6 m，兩端基礎(chǔ)頂面標高設(shè)為±0，兩端向中間的基礎(chǔ)頂面標高逐對均勻升高，到中間位置時總升高值為150 mm。澆筑時預(yù)埋地腳螺栓及鋼板，以便安裝推送滾動導軌，見圖2。

2.1.3 推送滾動導軌安裝

按圖3進行推送滾動導軌安裝。在安裝導軌時一次性調(diào)整好標高，控制好管橋需要的預(yù)拱度，限位板縱向保持直線。

圖2 管橋發(fā)射支架混凝土基礎(chǔ)示意/mm

圖3 管橋發(fā)送滾動導軌設(shè)計示意/mm

2.1.4 管橋整體預(yù)制

按設(shè)計圖做好管橋單個構(gòu)件預(yù)制，在滾動導軌上進行管橋組對、焊接、防腐涂漆，經(jīng)檢驗為合格，通過驗收。

2.2 管橋推送

2.2.1 管橋推送臨時支架的施工

管橋推送時臨時支架要承受橋體全部重力，同時還要承受一定的縱向推力。因此臨時支架要有足夠的豎向承載能力，又要有一定的縱向抗彎曲能力。確定在峽谷底部架設(shè)四支柱臨時支架，支架地面以下為深12 m、直徑1.2 m鉆孔鋼筋混凝土灌注樁，相鄰樁孔中心距為6.0 m，同時預(yù)埋鋼管，鋼管接長形成20 m地上支架立柱，四根立柱間用鋼管斜向拉撐保證支架穩(wěn)固性，見圖4。

2.2.2 臨時支架樁基承載力復(fù)核

樁型為鉆孔鋼筋混凝土灌注樁，安全系數(shù)K取2；樁直徑D為1 200 mm；截面積As為1.130 4 m2，周長L為3.768 m。

第1土層：可忽略土層阻力，極限側(cè)阻力標準值qsik為0 kPa，層面深度0 m，層底深度2.4 m、土層厚度h為2.4 m，土層液化折減系數(shù)ψL取1，則：

圖4 管橋臨時支架示意

極限側(cè)阻力Qsik=L×h×qsik×ψL=3.768×2.4× 0×1=0（kN）

第2土層：細粉砂（中密），極限側(cè)阻力標準值qsik為40 kPa，層面深度2.4 m，層底深度7.4 m，土層厚度5 m，土層液化折減系數(shù)取1，則：

極限側(cè)阻力Qsik=L×h×qsik×ψL=3.768×5× 40×1=753.6（kN）

第3土層：粉土，孔隙比e為0.75≤e≤0.9，極限側(cè)阻力標準值qsik為50 kPa，層面深度7.4 m，層底深度12.6 m，土層厚度5.2 m，澆筑后測得標高，根據(jù)實際標高計算各構(gòu)件尺寸，采用自動等離子切割機下料，土層液化折減系數(shù)取1，則：

極限側(cè)阻力Qsik=L×h×qsik×ψL=3.768×5.2× 50×1=979.68（kN）

總極限側(cè)阻力Qsk=∑Qsik=1 733.28（kN）

極限端阻力標準值qpk=550（kN）

極限端阻力Qpk=qpk×As=550×1.130 4= 621（kN）

單樁豎向極限承載力標準值Quk=Qsk+Qpk= 1 733.28+621=2 355（kN）

單樁豎向承載力特征值Ra=Quk/K=2 355/2= 1 177（kN）

管橋質(zhì)量60 t，管橋臨時支架質(zhì)量32.27 t，總質(zhì)量92.27 t。最大載荷904.24 kN。

4根12 m樁基能承受的額定載荷為1 177×4= 4 708 kN＞904.24 kN，滿足實際需求。

地面以上支架承載力及穩(wěn)定性（復(fù)核安全系數(shù)取3.0），經(jīng)計算滿足管橋推送架設(shè)要求。

2.2.3 降低管橋推送縱向推力的措施

為了盡可能降低管橋推送時對臨時支架產(chǎn)生的縱向推力，采取兩個措施保證臨時支架的穩(wěn)定和安全：

（1）臨時支架頂端安裝滾動導軌。滾動導軌設(shè)置與地面滾動導軌相同。

（2）當管橋推送將要接近山谷中心時，由位于山谷底部的60 t吊車配合，起吊管橋搭在臨時支架上，繼續(xù)推送時60 t吊車仍起吊管橋，承受管橋部分重量，從而降低過大的縱向推力導致臨時支架彎曲變形甚至垮塌。

2.2.4 管橋推力計算及推送設(shè)備選擇

圓錐滾子軸承摩擦系數(shù)f為0.001 7~0.002 5，取0.002 5，共11組24套軸承，管橋自身質(zhì)量G為60 t，重力加速度g取10 m/s2，則總摩擦力F為：

F=Ggf=60×1000×10×0.0025=1.5（kN）

SHANTUI-SD32推土機最大牽引力為318 kN，遠大于推送時產(chǎn)生的阻力。結(jié)合現(xiàn)場條件，決定選用SHANTUI-SD32推土機推送。

2.2.5 管橋推送就位

管橋按以下5個步驟推送就位。

（1）推土機就位，并開始緩慢推進，速度控制在2 m/min。

（2）當管橋?qū)⒁咏焦戎行臅r，位于山谷底部的60 t吊車配合起吊，把管橋搭在臨時支架上，見圖5。

圖5 60t吊車配合起吊管橋上臨時支架

（3）推土機和60 t吊車協(xié)作連續(xù)推進管橋。

（4）當管橋推進至接近3/4跨度時，另外兩臺30 t、25 t吊車在對岸起吊管橋，協(xié)作推進管橋到達對岸，并擱置在橋墩上，見圖6。

（5）兩臺吊車協(xié)助調(diào)整管橋位置，確保管橋位置在管道中心線上，完成管橋推送架設(shè)。

圖6 對岸兩臺30 t、25 t吊車配合起吊管橋上橋墩

3 結(jié)束語

經(jīng)過21 d的周密組織、精心施工，我們按預(yù)定工期順利地完成管橋架設(shè)施工任務(wù)，經(jīng)新西蘭項目監(jiān)理檢查驗收，工程施工質(zhì)量符合規(guī)定要求?？夏醽咾ENGEN地熱管道項目工程于2012年8月動工，2014年2月一次投產(chǎn)成功，獲得肯尼亞國家領(lǐng)導人的高度贊譽。該工程的成功實施，為江蘇油建積累了地熱發(fā)電管道工程項目方面的施工經(jīng)驗。

[1]王健愷.不停輸更換懸索管道橋懸索和吊桿的施工方法[J].石油工程建設(shè)，2014，40（3）：77-79.

[2]張云彩，馬志敏，齊晉章，等.關(guān)于長輸管道跨越工程施工的改進建議[J].石油工程建設(shè)，2014，40（2）：53-55.

Using Method of Setting up Support Frame and Pushing Structure to Erect 64 mLong Pipeline Bridge inKenya

QiGuoshun，Wang Hao
Sinopec J iangsuOilfield ConstructionEngineering Co.，Ltd.，Yangzhou 225009，China

In the case of lack of heavy hoisting equipment，erecting a 60 t，64 m long steel truss type pipeline bridge over 20 m deep gorge is a difficult task.The method is adopted to successfully realize the pipeline bridge erection，that is integral prefabrication of the pipeline bridge，setting up a temporary support frame，hoisting by a crane and pushing by a bulldozer.The construction scheme，integral prefabrication of the pipeline bridge and pushing procedure of the pipeline bridge are discussed indetailinthis paper.

truss type pipeline bridge；integralprefabrication；electionby pushing；temporary support；crane

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.03.018

戚國順（1967-），男，江蘇泰州人，高級工程師，1992年畢業(yè)于西南石油學院油氣儲運專業(yè)，主要從事石油建設(shè)工程項目和技術(shù)管理工作。

2015-02-09