淺談供水管橋支承網(wǎng)架運行工況管理

摘 要： 供水管橋支承網(wǎng)架工程是黃村水庫輸水系統(tǒng)的咽喉段，通過工程運行管理中進(jìn)行維護(hù)及加固，讓最脆弱的區(qū)段變得安全，使整個系統(tǒng)工程正常運行得以保障。

關(guān)鍵詞：支承網(wǎng)架;加固;維護(hù);管理

一、工程概況

黃村水庫是一座以城市供水為主的中型水庫，是麗水市天寧水廠的水源工程。該工程是浙江省“五自”水利工程，也是麗水市重點基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目.水庫承擔(dān)著麗水市北城區(qū)塊35萬人口的供水任務(wù)。

水庫位于甌江好溪支流嚴(yán)溪中游，壩址控制流域面積150.7km2，多年平均年徑流總量1.45億m3。黃村水庫為Ⅲ等中型水利工程，一期建成日供水能力10萬t規(guī)模，年供水總量2920萬m3，水庫正常蓄水位149.2m，相應(yīng)正常庫容1195萬m3，總庫容1876m3，壩高47.5m;2003年工程竣工驗收投入使用。

工程主體工程分?jǐn)r河壩、溢洪道、放空洞、輸水系統(tǒng)工程。輸水系統(tǒng)全長12.76km，其中隧洞總長12.1km，蒲岸好溪管橋倒虹吸工程級別為4級，按20年一遇洪水設(shè)計、100年一遇洪水校核。倒虹吸鋼管設(shè)計過水流量2.707m3/s，內(nèi)徑1.20m，管壁厚度斜坡管段為10mm，水平管段為12mm，管道總長316.69m。其中，跨河水平管段長157.22m，兩岸斜坡管段長159.47m。兩岸斜坡管段采用常規(guī)鎮(zhèn)支墩支承型式，跨河水平管段采用鋼網(wǎng)架支承結(jié)構(gòu)，并利用蒲岸電站連拱壩支墩經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)加固后作為支承網(wǎng)架的基座。

二、工程運行管理

（一）管橋支承網(wǎng)架重要性及工程的運行特性

由于管橋網(wǎng)架工程的特殊性、重要性，因此對其維護(hù)管理方法極為重要。首先，為了及時掌握現(xiàn)狀，設(shè)立監(jiān)視管理站，配備人員現(xiàn)場24小時值守。要求值守人員加強(qiáng)日常巡視、檢查，隨時觀察工程現(xiàn)場及周圍動態(tài)，防止人為因素引發(fā)安全事故;再加強(qiáng)定期或不定期的安全檢查，即每月檢查2次及節(jié)假日安全檢查，若遇暴雨洪水、冰凍期間增設(shè)檢查次數(shù)。每次檢查不放過結(jié)構(gòu)表面任何細(xì)微的變化，記錄異常變化的部位，為制定年度維護(hù)方案提供依據(jù)。其次，定期對沉降、位移等變形觀測，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)分析工程運行工況，確切掌握結(jié)構(gòu)變位規(guī)律和工程運行特性。

根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)表面防腐特點以及實際檢查的銹蝕情況，對管橋及其支承網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面除銹防腐處理，阻止銹蝕擴(kuò)大，處理效果明顯。

（二）加強(qiáng)建設(shè)管橋工程防護(hù)

1.建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)欄，有效阻止漂浮物直接沖擊網(wǎng)架

2001年8月投入試運行后，經(jīng)過洪水期觀察，因河床部位豎向網(wǎng)架支承面高程與蒲岸連拱壩溢流頂高程均為84.0m，當(dāng)連拱壩泄洪時，河床部位網(wǎng)架遭受洪水直接沖擊，尤其當(dāng)洪流裹挾漂浮物沖撞網(wǎng)架，或漂浮物擁塞于網(wǎng)架前沿造成阻水時，將會危及管橋安全。因此，基于管橋結(jié)構(gòu)特性及其特殊重要性考慮，在河床中部3#、4#、5#豎向網(wǎng)架前沿采取增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)欄的工程措施。經(jīng)過實踐該鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)欄實施，有效阻止漂浮物直接沖擊網(wǎng)架。

2.建設(shè)鋼筋混凝土防護(hù)墩，徹底阻斷漂浮物對網(wǎng)架沖擊

經(jīng)過多年行洪觀察，發(fā)現(xiàn)好溪洪水水勢兇猛，漂浮物擁堵于防護(hù)欄及網(wǎng)架前形成的阻水情況仍然十分嚴(yán)重，顯見不容忽視洪水對網(wǎng)架的安全威脅，鋼架防護(hù)欄的作用有限。為此，針對工程存在的阻水問題，在已建防護(hù)欄上游側(cè)增建鋼筋砼防護(hù)墩，對連拱壩泄洪時防護(hù)墩起分水作用，使連拱壩支墩即管橋網(wǎng)架支座不過水，以保護(hù)網(wǎng)架不受洪水沖擊。防護(hù)墩建成后，經(jīng)多年連拱壩泄洪觀察，行洪分水作用達(dá)到預(yù)期效果。管橋支承網(wǎng)架由上游側(cè)防護(hù)墩擋水保護(hù)不再過水，完全避開了洪水沖擊，使河床段網(wǎng)架防洪安全有了保障。

圖一：

（三）鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱加固工程建設(shè)

蒲岸管橋是輸水系統(tǒng)的咽喉段，也是輸水系統(tǒng)全程最脆弱的區(qū)段。在多年運行后發(fā)現(xiàn)管橋支承結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載遠(yuǎn)小于建成結(jié)構(gòu)實際恒載（水平網(wǎng)架上弦層設(shè)計恒載15kN/m，現(xiàn)狀實際恒載19.05kN/m），加之考慮網(wǎng)架結(jié)構(gòu)剛度小、抗風(fēng)險能力低等特性。運用MST與ANSYS兩套結(jié)構(gòu)分析軟件對管橋支承網(wǎng)架進(jìn)行應(yīng)力與變形驗算復(fù)核后，其結(jié)論是：“黃村水庫供水工程蒲岸管橋支承網(wǎng)架在各類荷載的組合作用下，結(jié)構(gòu)變形在允許范圍內(nèi);在未考慮溫度作用時，超應(yīng)力桿件較少;若考慮溫度作用和材料退化等因素，超應(yīng)力桿件會明顯增多，不滿足使用要求。”數(shù)據(jù)結(jié)論表明，工程可能存在安全隱患反映了溫度變化對網(wǎng)架桿件內(nèi)力的影響與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)隨溫度變化的變形規(guī)律。因此通過多方論證及商討，采用“鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱頂托加固”方案對其進(jìn)行加固。該方案對本工程原設(shè)計7點柱支承的條件不變，即在原豎向網(wǎng)架位置增加鋼架支承結(jié)構(gòu)，而不拆除原豎向網(wǎng)架支承系統(tǒng)。通過對現(xiàn)狀網(wǎng)架桿件投影檢查與“Tekla Structures”軟件三維放樣建模，采用的鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱托換結(jié)構(gòu)可與現(xiàn)狀豎向網(wǎng)架結(jié)構(gòu)同支座協(xié)調(diào)布置，其桿系空間交叉穿插不相干擾。此方案承受全部管橋荷載的替代結(jié)構(gòu)，管橋橫向穩(wěn)定則仍由原結(jié)構(gòu)體系保障，并可在正常供水工況下施工。

圖二：

加固工程既在7道網(wǎng)架柱內(nèi)側(cè)增建鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱，每道格構(gòu)柱由4根弦桿與若干層腹桿系組合而成，采用高強(qiáng)螺栓連接。格構(gòu)柱對稱于既有網(wǎng)架柱平、立面軸線布置，其平面投影尺寸為1#、7#柱800×500mm，2#～6#柱1050×1650mm。其中，1#、7#格構(gòu)柱高2.710m，加柱頂供水管支承槽后全高為3.360m，2#、6#格構(gòu)柱高分別為12.107m和8.745m，加柱頂水管支承槽后全高分別為12.757m和9.395m，3#～5#格構(gòu)柱高為16.895m， 加柱頂水管支承槽后全高為17.545m。格構(gòu)柱桿件規(guī)格：弦桿為○159×8mm，水平腹桿為○89×5.5mm，斜腹桿為∟90×6mm，合計桿件數(shù)618根。材質(zhì)，圓管、鋼板為Q345B鋼，角鋼為Q235B鋼，焊材E50。

加固時，7道格構(gòu)柱按6#→7#→5#→4#→3#→2#→1#的順序安裝。

通過3個月緊張有序的開展，管橋支承結(jié)構(gòu)加固圓滿完成，現(xiàn)狀為安全隱患已消除，達(dá)到除險加固的預(yù)期效果，工程安全正常運行已有保障。

三、結(jié)論

供水工程建設(shè)過程中要考慮結(jié)構(gòu)特殊性、重要性，要考慮到運行管理是否可以加強(qiáng)安全措施，提高工程安全系數(shù);在工程后期維護(hù)要注重加強(qiáng)管橋的維護(hù)管理，此仍然是水利工程管理重要的工作，即做好各項檢查、監(jiān)測、分析、維護(hù)等工作，確保市區(qū)飲用水供水安全，讓人民群眾喝上放心水。