沙漠地區(qū)涵管橋施工技術(shù)的探討

摘 要：為了滿足沙漠地區(qū)施工過(guò)程中的設(shè)備運(yùn)輸需求，本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了臨時(shí)修建跨越河流的涵管橋全過(guò)程，為沙漠地區(qū)的臨時(shí)工程建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：涵管橋 強(qiáng)度 焊縫強(qiáng)度 穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（a）-0028-01

1 工程概況

為了滿足運(yùn)輸自備電站工程燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)兩個(gè)橇體的單獨(dú)運(yùn)輸通過(guò)薩曼達(dá)斯河。燃?xì)廨啓C(jī)橇體外形尺寸為：8300×3400×3000mm，橇體毛重量為：41t；發(fā)電機(jī)橇體外形尺寸為：6800×3400×3300mm，橇體毛重量為：51t（加上運(yùn)輸車(chē)輛自重22t，總重為73t）。

擬修建涵管橋的位置，選在目前新修公路橋?qū)Я髑奈恢茫撎幬挥诂F(xiàn)有浮橋上游約300m處，導(dǎo)流渠水面寬約20m，導(dǎo)流渠兩側(cè)為開(kāi)挖棄土堆放區(qū)，水深平均約2.0m。涵管橋就是利用鋼管作為主材，將其沉入水中，由于其與河流底部的土壤接觸嚴(yán)密，施工簡(jiǎn)便、施工時(shí)間短的特點(diǎn)，故采用本方案。涵管橋主材采用φ244.5×10mm和φ1067×12.9mm鋼管鋪設(shè)。

2 施工材料的選擇

2.1 涵管的強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，可供選擇的鋼管φ914×7.9mm和φ1067×12.9mm兩種管，下面分別對(duì)這兩種規(guī)格的鋼管進(jìn)行無(wú)套管管線計(jì)算復(fù)核。

2.1.1 強(qiáng)度計(jì)算

（1）土壓力產(chǎn)生的管道環(huán)向應(yīng)力σHe按下式計(jì)算：σHe＝KHeBeEeγD=10000×0.2×1.0×18.9×0.914/1000=34.55MPa（28.232MPa）。

（2）車(chē)輛荷載產(chǎn)生的管道環(huán)向循環(huán)應(yīng)力σHh應(yīng)按下式計(jì)算：σHh＝KHhGHhRL Fiw=20×1.2×1.1×0.65×1.5×580/1000=14.93MPa（14.93MPa）。

所以鋼管所受到的總應(yīng)力為：σ=σHe+σHh=34.55+14.93=49.48MPa （43.162MPa）<[σ]＝Fφtσs=0.4×1.0×485=194MPa（194MPa）。

（3）車(chē)輛荷載產(chǎn)生的管道軸向循環(huán)應(yīng)力σLh應(yīng)按式7.2.5-2計(jì)算：σLh＝KLhG LhRLFiw=15×0.9×1.1×0.65×1.5 ×580/1000=11.2MPa（11.2MPa）。

2.1.2 焊縫強(qiáng)度計(jì)算

（1）穿越管道環(huán)向焊縫疲勞應(yīng)按下式進(jìn)行復(fù)核：σFG×F=83×0.4=33.2MPa>σLh =11.2MPa（11.2MPa），滿足要求。

（2）穿越管道軸向焊縫疲勞應(yīng)按下式進(jìn)行復(fù)核：σFL×F=90×0.4=36MPa>σHh =14.93MPa（14.93MPa），滿足要求。

（3）驗(yàn)算徑向穩(wěn)定性。

X≤0.03D=0.03×0.914=0.02742m；X=ZKWDm3/（8EI+0.061EsDm3）

W=W1+W2；I=δn3/12；W1=0.5×20×0.914=9.14kn/m；W2=417.3×0.914/（2.5 ×4）=38.14kn/m

X=ZKWDm3/（8EI+0.061EsDm3）=1.5×0.108×（9.14+38.14）×0.9143/（8×2.06×1011×0.00793/12+0.061×1.0×106× 0.9143）=0.0521m（0.03m）>0.02742m （0.032m）。

通過(guò)以上的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，括號(hào)中的數(shù)據(jù)為φ1067×12.9mm的計(jì)算結(jié)果，φ914×7.9mm和φ1067×12.9mm的鋼管在強(qiáng)度和焊縫強(qiáng)度上均能滿足要求，但φ914×7.9mm鋼管不能滿足穩(wěn)定性的要求，所以采用φ1067 ×12.9mm是安全可靠的。

2.2 此處主要是考慮管材的選擇問(wèn)題

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的材料狀況，有三種管材可供選擇：φ914×7.9mm、φ1067×12.9mm、 φ244.5×10mm鋼管。（1）通過(guò)計(jì)算，φ914×7.9mm鋼管的強(qiáng)度可以滿足要求，但會(huì)造成失穩(wěn)，因此不采用該種鋼管。（2）φ1067×12.9mm鋼管完全滿足建設(shè)涵管橋的要求，但考慮到今后需要用這部分管材，要求盡可能減少這些管材的用量。（3）φ244.5×10mm鋼管滿足建設(shè)涵管橋的要求，但突出的問(wèn)題是其管徑小，造成河水的流通能力降低，尤其是當(dāng)上游有樹(shù)枝等機(jī)械雜物時(shí)，容易造成管線堵塞，增加了涵管橋上、下游的水位差，涵管橋運(yùn)行存在安全隱患。綜合各方面的考慮，我們同時(shí)采用φ1067×12.9mm、φ244.5×10mm二種規(guī)格的管子，既確保涵管橋的安全運(yùn)行，又減少φ1067×12.9mm鋼管的用量。

2.3 施工方案的選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從兩岸往河中間分別修筑4m壩體，中間12m寬度使用φ244.5×10mm鋼管底部鋪設(shè)3層，中間鋪設(shè)φ1067×12.9mm涵管2層。為了使涵管高出水面（保障水位上升時(shí)不使橋上部覆土浸泡和涵管有足夠的通水能力），上部使用φ244.5×10mm鋼管鋪設(shè)3層。

2.4 施工材料準(zhǔn)備

施工用主要材料包括φ1067×12.9mm、φ244.5×10mm鋼管、土方、鋼板、沙袋等提前預(yù)制、運(yùn)輸、堆放在指定的場(chǎng)地。

2.5 施工方案

（1）鋼管運(yùn)輸：從堆管場(chǎng)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。（2）平整料場(chǎng)：料場(chǎng)設(shè)在東岸，占地面積為100×100m，其中用于存放棄土6000m2，其余用于堆放設(shè)備、材料。平整料場(chǎng)時(shí)先將表層腐殖土推至指定區(qū)域堆放，以備施工完畢后及時(shí)恢復(fù)。施工中嚴(yán)禁破壞植被，注意保護(hù)環(huán)境。

2.6 導(dǎo)流渠水中布管

（1）為了減少φ1067×12.9mm鋼管用量，在底層鋪設(shè)φ244.5×10mm鋼管組16組（約150根），鋼管組在端部套有鋼絲繩，用挖掘機(jī)在導(dǎo)流渠上游牽引，利用兩臺(tái)50t吊車(chē)從兩岸擺管擠緊。（2）鋪設(shè)φ1067×12.9mm涵管2層（24根），施工方法同上。（3）為了保證水位上升后涵管橋有足夠的通水能力和保證上部覆土不被浸泡，最上面鋪設(shè)三層φ244.5×10mm鋼管（150根），河截流后水位會(huì)上升到涵管橋大管頂部（按目前的水位及流量估算）。

2.7 通車(chē)試驗(yàn)

涵管橋試通車(chē)及通車(chē)，涵管橋鋪設(shè)完成后，先通車(chē)試驗(yàn)，重量依次為20t、40t、60t、80t通車(chē)，60t以上重載利用現(xiàn)有平板車(chē)裝載推土機(jī)實(shí)現(xiàn)。

車(chē)輛緩慢通過(guò)，仔細(xì)觀察涵管橋是否有異?，F(xiàn)象發(fā)生，如無(wú)異常，正式運(yùn)輸燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組。車(chē)輛重載試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證輪壓與通車(chē)時(shí)輪壓一致。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的計(jì)算和合理的組織施工，僅用13天就實(shí)現(xiàn)涵管橋一次試車(chē)成功，保證了施工進(jìn)度需要，施工時(shí)間短，且施工中用的鋼管全部回收，節(jié)約了成本，為在沙漠區(qū)的臨時(shí)工程建設(shè)積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。