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        2022-03-05 09:23:26寶雞中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司
        上海煤氣 2022年1期
        關(guān)鍵詞:支架橋梁施工

        寶雞中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司 賈 雷

        隨著天然氣的使用日益普及,穿、跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿酪殉蔀槌鞘刑烊粴夤艿朗┕ぶ袩o法避免的難題。通常,燃?xì)夤艿劳ㄟ^河道按照敷設(shè)方式分為:河底穿越敷設(shè)和架空跨越敷設(shè)。河底穿越敷設(shè)管道對(duì)施工的技術(shù)要求高、施工的難度大,且對(duì)河道地層擾動(dòng)較大;相比之下,架空跨越河道敷設(shè)管道因其具有不需要開挖河床、不受水流影響、不改變河道地貌、施工難度小等優(yōu)點(diǎn)已作為首選方式。

        常見的架空跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿婪椒ㄓ校弘S橋架設(shè)法和管橋架設(shè)法。

        1 燃?xì)夤艿揽缭胶恿鞯某R娛┕し椒?/h2>

        1.1 隨橋架設(shè)法

        1.2 管橋跨越法

        管橋跨越法也叫桁架法,是依附桁架、托架等支撐結(jié)構(gòu)跨越河道的敷設(shè)方式[3]。上部結(jié)構(gòu)通常采用正三角形或者梯形的空間鋼結(jié)構(gòu),管道敷設(shè)在桁架上弦或者下弦平面之上;下部結(jié)構(gòu)一般為鋼筋混凝土橋墩及基礎(chǔ)。以這種方式跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿赖奶攸c(diǎn)是穩(wěn)定性突出。

        1.3 兩種施工方法特點(diǎn)

        兩種架空跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿赖氖┕し椒?,有著各自的?yōu)缺點(diǎn)和適用條件,如表1所示。實(shí)際工程案例中應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)靈活選用,既要保證施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)合理,又要確保后期燃?xì)夤艿赖陌踩\(yùn)行,不影響周邊環(huán)境,以達(dá)到工程建設(shè)安全、經(jīng)濟(jì)和高效的效果。

        表1 跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿婪绞奖容^

        2 跨越河道的燃?xì)夤艿缿?yīng)遵循的技術(shù)原則

        隨橋敷設(shè)的燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)壓力≤0.4 MPa,管橋跨越的燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)壓力≤4.0 MPa[4]。管材均應(yīng)采用鋼管,并根據(jù)輸送介質(zhì)、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)使用壽命以及環(huán)境條件等因素確定[5]。最大允許跨距應(yīng)同時(shí)滿足管道的強(qiáng)度和剛度的要求。

        根據(jù)減震和補(bǔ)償需要,燃?xì)夤艿揽缭胶拥拦こ淘O(shè)計(jì)時(shí)管道伸長(zhǎng)量應(yīng)按式(1)計(jì)算[4]:

        式中:ΔL——管道的伸長(zhǎng)量,mm;

        L——計(jì)算管道長(zhǎng)度,m;

        α——管道線膨脹系數(shù),mm/m·K;

        Δt——溫差,即管道運(yùn)行時(shí)可能達(dá)到的極限溫度與管道安裝時(shí)的環(huán)境溫度之差,架空管道的溫差一般取70 K。

        地下水主要有兩種類型:一是填土層空隙潛水,另一類為基巖裂隙水,主要賦存于強(qiáng)、中等風(fēng)化帶及斷裂構(gòu)造裂隙中,具有承壓性。

        隨橋架設(shè)施工前應(yīng)征得橋梁管理部門和交通管理部門同意后,方可施工,并制定交通導(dǎo)行方案、專項(xiàng)施工方案;管橋跨越通航河流時(shí),管道管底標(biāo)高應(yīng)符合通航凈空要求,橋墩的設(shè)置不得影響通航和泄洪的要求。

        3 隨橋架設(shè)法應(yīng)用實(shí)例

        3.1 中壓天然氣管道跨越福譚大橋工程概況

        本工程位于寶雞市市區(qū)西端,通過跨越渭河敷設(shè)中壓燃?xì)夤艿?,將渭河南北燃?xì)夤芫W(wǎng)組成環(huán)網(wǎng),從而解決寶雞市市區(qū)末端供氣不足的問題。本工程征得渭河管理及橋梁管理等部門審批同意,具體管位架設(shè)于大橋東側(cè)橋梁上。該天然氣管道設(shè)計(jì)壓力為0.4 MPa,管材為D219 mm×7 mm螺旋縫焊接鋼管,跨越橋梁長(zhǎng)度為1 042 m。按式(1)計(jì)算出福譚大橋燃?xì)夤艿赖纳扉L(zhǎng)量為677 mm。選用外壓式軸向波紋補(bǔ)償器,單個(gè)的吸收量為90~100 mm,福譚大橋共有8處80 mm的伸縮縫,因此,共需9個(gè)波紋補(bǔ)償器均勻安裝于管道上。

        3.2 重點(diǎn)及難點(diǎn)工序

        (1) 支架設(shè)置。支架的安裝位置經(jīng)與河道管理部門、橋梁管理部門及設(shè)計(jì)單位共同協(xié)商確定,以保證橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、橋梁和管道的安全運(yùn)行、不影響泄洪為標(biāo)準(zhǔn)。

        福譚大橋整體結(jié)構(gòu)有32個(gè)橋墩,2個(gè)橋臺(tái),8處80 mm的伸縮縫。為了進(jìn)行減震補(bǔ)償,防止管道變形,9個(gè)波紋補(bǔ)償器在管道的軸向位置進(jìn)行安裝,且在距離伸縮縫5 m處。在兩個(gè)補(bǔ)償器之間的橋墩墩帽處設(shè)置了管道的固定支架,分別安裝在3#、6#、8#、11#、14#、18#、20#、30#橋墩處和毛石護(hù)坡處,共計(jì)9處。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ 94-2009《城鎮(zhèn)燃?xì)馐覂?nèi)工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定:D219 mm×7 mm螺旋縫焊接鋼管最大跨距為12 m。為了保證管道的安全運(yùn)行,本工程確定間隔6 m安裝一個(gè)活動(dòng)支架,共安裝活動(dòng)支架165個(gè)。由于相連兩個(gè)橋墩中心間距為30 m,除墩帽處設(shè)置固定支架外,中間間隔3 m須設(shè)置吊架(兩個(gè)橋墩之間設(shè)置9個(gè)吊架),支架與吊架配套使用,吊架和固定支架安裝見圖1、圖2。

        圖1 吊架安裝示意

        圖2 固定支架安裝示意

        (2) 管道焊接及安裝。D219 mm×7 mm的螺旋縫焊接鋼管每根長(zhǎng)度為12 m,質(zhì)量約為439.20 kg。為減少高空作業(yè)的固定焊口數(shù),確定先在地面每 3根管道進(jìn)行組焊,再將分段管道全部吊裝并固定在支架上后,進(jìn)行固定焊口對(duì)焊。該工程共有活動(dòng)焊口61道、有固定焊口28道。

        管道焊接采用手工電弧焊根焊、半自動(dòng)焊填充和蓋面焊的方法,焊接方式為向下焊。所有焊縫須做100%無損探傷檢測(cè)。管道焊接后應(yīng)進(jìn)行噴砂除銹,并進(jìn)行刷漆。刷漆要求:先刷兩道防銹底漆,再刷兩道黃色耐高溫、耐紫外線面漆。待自然干燥及支架安裝完成后進(jìn)行吊裝,吊裝采用2臺(tái)性能相似的吊車同時(shí)進(jìn)行,起吊時(shí)輔有挖機(jī)配合。固定焊口涉及到高空作業(yè),為保證作業(yè)人員的安全和焊口的軸向在同一中心線上,施工時(shí)采用了可移動(dòng)式操作平臺(tái),并有吊車和手動(dòng)倒鏈配合進(jìn)行,從而確保安全、高效地完成了固定焊口的焊接,保證零事故、高標(biāo)準(zhǔn)地完成整個(gè)管道的安裝。

        3.3 實(shí)施效果

        該工程施工區(qū)域位于渭河寶雞段的上游,所在的河道較寬,漲水期水流湍急,且渭河南側(cè)河堤與G30連霍高速(寶天段)平行接壤,管道須同時(shí)跨越渭河和高速公路,跨越長(zhǎng)度較長(zhǎng)。在征得渭河管理部門、橋梁管理部門審批同意后利用福譚大橋隨橋架設(shè)方式敷設(shè)燃?xì)夤艿?,合理利用了現(xiàn)有的橋梁結(jié)構(gòu)作為管道固定和安裝的基礎(chǔ)、且施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、成熟。整個(gè)工期歷時(shí)45 d,從施工時(shí)間和工程成本而言,都是較為經(jīng)濟(jì)合理的方案。

        4 管橋跨越法應(yīng)用實(shí)例

        4.1 雙中壓天然氣管道跨越工程

        本工程位于寶雞市眉縣區(qū)域內(nèi),為解決縣區(qū)內(nèi)用戶供氣問題需要跨越霸王河敷設(shè)雙管中壓燃?xì)夤艿馈9芪晃挥诎酝鹾訁R入渭口上游1 500 m處,起點(diǎn)位于霸王河左岸石頭河?xùn)|干渠退水渠下游200 m處堤防背水側(cè),終點(diǎn)位于霸王河右岸紅河谷快速干線路肩。管道跨越河道段長(zhǎng)度為90 m,設(shè)計(jì)壓力為0.4 MPa,采用材質(zhì)為L(zhǎng)360M的D325 mm×8 mm螺旋縫埋弧焊鋼管。

        4.2 重點(diǎn)及難點(diǎn)工序

        (1) 樁墩施工。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)河道寬度,本工程跨越寬度為90 m,共設(shè)置5個(gè)樁墩,樁墩為T型樁,樁基礎(chǔ)采用機(jī)械成孔灌注樁。樁基礎(chǔ)采用C30水泥混凝土現(xiàn)澆,樁墩直徑為1.0 m,高度為5.0 m,可根據(jù)基礎(chǔ)持力層情況調(diào)整樁長(zhǎng),樁墩下設(shè)墩臺(tái)基礎(chǔ)埋深1.5 m。為保證樁的垂直度,須及時(shí)校核樁中心位置及垂直度。為保持灌注樁樁底密實(shí)度,成樁時(shí)采用后壓漿法。樁芯混凝土澆灌過程中,應(yīng)注意防止地下水或地表水進(jìn)入,不能有超過20 mm的積水層,否則應(yīng)設(shè)法把混凝土表面的積水吸干,才能澆灌新的混凝土。支墩混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后,方可進(jìn)行鋼管桁架的安裝。

        (2) 桁架結(jié)構(gòu)制作及安裝。桁架采用鋼管制成梯形結(jié)構(gòu),材質(zhì)為Q235B,上弦桿選用φ168 mm×6 mm鋼管,下弦桿采用φ102 mm×5 mm鋼管,腹桿選用φ68 mm×4 mm鋼管。桁架高度為1.0 m,上下弦面寬度為1.0 m,并設(shè)置1.5 m高的不銹鋼欄桿。桁架制作應(yīng)保證三維控制(中心線、水平線、垂直線)平行,各支撐點(diǎn)焊接必須保證全熔透相貫焊接[6]。鋼構(gòu)件表面除銹后用兩道紅丹漆打底,再涂刷兩遍黃漆。桁架結(jié)構(gòu)最下緣凈空高度應(yīng)符合GB 50139-2014《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定:在不通航的河流上跨越時(shí),桁架結(jié)構(gòu)最下緣應(yīng)比設(shè)計(jì)水位高出3 m。

        (3) 管道的安裝。為了使桁架更好地起到承重作用和降低管道安裝難度,確定管道安裝在桁架的上弦平面上,采用管卡固定。管道安裝時(shí),管道外應(yīng)先包裹一層橡膠絕緣套管,防止鐵質(zhì)吊裝設(shè)施直接與管道接觸而磨損管道。管道安裝應(yīng)在墩柱完全達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度及桁架結(jié)構(gòu)安裝完成并進(jìn)行預(yù)壓合格后進(jìn)行。安裝管道時(shí),在桁架上每隔9 m設(shè)置一個(gè)支撐點(diǎn),在每個(gè)支撐位置設(shè)置一個(gè)固定支架以固定管道。管道每2根進(jìn)行對(duì)接焊,并進(jìn)行無損探傷檢測(cè)焊口質(zhì)量,合格后對(duì)管道刷漆進(jìn)行外防腐。防腐層自然干燥后進(jìn)行管道吊裝,最后進(jìn)行固定焊口連接,完成管道的貫通。

        4.3 實(shí)施效果

        眉縣霸王河屬于中小型河流,管道跨越處河道較窄,河道常年基本無水流,地層穩(wěn)定性良好,對(duì)河兩側(cè)和支墩的沖刷、侵蝕程度較小。桁架結(jié)構(gòu)的剛度、穩(wěn)定性好,增加了施工的安全性和便捷性,避免了開挖方式敷設(shè)燃?xì)夤艿赖耐练搅看蠛徒蹬潘y等問題,且對(duì)管道后期運(yùn)行與檢修提供了便利。但因涉及樁基施工,需要對(duì)樁墩進(jìn)行養(yǎng)護(hù),故工期較長(zhǎng),工程共歷時(shí)60 d,其中樁基礎(chǔ)、橋墩的施工及養(yǎng)護(hù)就耗時(shí)40 d,桁架預(yù)制及安裝用時(shí)12 d,管道安裝及吹掃、壓力試驗(yàn)用時(shí)8 d。

        5 結(jié)語

        架空跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿罆r(shí),首先,應(yīng)確保管道與固定管道的橋梁、管橋的安全性,并對(duì)橋梁的交通運(yùn)行、河道的通航與排流等產(chǎn)生的影響和安全隱患進(jìn)行充分評(píng)估;然后,根據(jù)隨橋敷設(shè)和管橋架設(shè)的優(yōu)缺點(diǎn)和適宜的工程條件,選擇安全、經(jīng)濟(jì)、合理的最佳方法;最后,在施工中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)程的要求,落實(shí)工程建設(shè)的合規(guī)性和可行性。尤其在工程施工中需要注重細(xì)節(jié),嚴(yán)格計(jì)算管道的跨距、設(shè)置管道的補(bǔ)償和減震、做好管道的防腐保護(hù)和安全防護(hù)措施等。

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