拖拉法安裝過(guò)橋管道的施工技術(shù)

江西建工第二建筑有限責(zé)任公司 南昌 330001

1 工程概況及施工難點(diǎn)

曾鞏大橋位于江西省撫州市南豐縣，東西走向，10跨9墩，橋墩跨度30 m，橋全長(zhǎng)300 m，大橋設(shè)計(jì)起拱，橋中部較兩端高約1.00 m（圖1）。

圖1 曾鞏大橋

南豐縣自來(lái)水公司新建的自來(lái)水管網(wǎng)配套工程，計(jì)劃有2條φ416 mm×8 mm（外徑×壁厚）水管要從大橋的蓋梁以上、T形梁翼板之下通過(guò)，位置見(jiàn)圖2。

圖2 管道與大橋相對(duì)位置剖面示意

若從橋面往下吊裝管道的方法，則無(wú)法將管道吊到設(shè)計(jì)要求的位置；若在橋下面搭設(shè)腳手架進(jìn)行安裝，則不但工程量巨大，而且腳手架需搭建在湍急的河流之上，難度更大，不能考慮。所以管道如何安裝至設(shè)計(jì)要求的位置，是管道安裝工程最大的施工難點(diǎn)[1,2]。

2 施工方法要點(diǎn)

本工程設(shè)計(jì)的施工方法要點(diǎn)是：采用“拖拉”的方法進(jìn)行管道的安裝。

在大橋的東部9#橋墩與橋近端的橋臺(tái)之間，搭建管道安裝平臺(tái)，在大橋的西部1#橋墩處搭建張拉平臺(tái)。平臺(tái)均用腳手架鋼管搭建。平面布置見(jiàn)圖3。

圖3 施工平面布置示意

張拉采用預(yù)應(yīng)力施工專用的千斤頂，張拉繩采用預(yù)應(yīng)力專用的鋼絞線。

橋墩間距是30 m，鋼管按15 m長(zhǎng)度定制，先將長(zhǎng)15 m的鋼管從橋面吊裝至安裝平臺(tái)，再滾至設(shè)計(jì)軸線位置，拖拉前進(jìn)后，裝第2根管，焊接完成后，再拖拉前進(jìn)，再安裝第3根管，如此往復(fù)循環(huán)，直到完成全部管道安裝任務(wù)。

考慮到橋的中部有起拱，因此可在橋的最高點(diǎn)將橋分為左右兩部分，先安裝完左半幅后，再將張拉和安裝平臺(tái)互換，安裝右半幅，最后再在中部將鋼管焊接成一體。

3 施工流程

由于大橋的中部有1.00 m的起拱，鋼管通過(guò)大橋中部時(shí)，有1個(gè)彎折點(diǎn)，根據(jù)計(jì)算，鋼管的彎折角是0.76°，為使鋼管順利通過(guò)大橋的最高點(diǎn)，決定采用下列方法進(jìn)行張拉和施工：南面管道安裝，先張拉東半段管道，再將張拉與安裝位置對(duì)調(diào)，張拉西半段管道，2段管道安裝完成后，再?gòu)闹胁繉?管道連接起來(lái)。等到南面完成后，再進(jìn)行北面管道安裝。施工流程見(jiàn)圖4[3-6]。

圖4 施工流程示意

4 關(guān)鍵工序施工工藝

4.1 腳手架

安裝腳手架為滿堂腳手架，搭設(shè)平面尺寸為24.00 m×3.20 m，腳手架的縱橫間距均為800 mm，步距1 500 mm，腳手架上部工作面與橋蓋梁上表面以上500 mm處持平。腳手架工作面應(yīng)滿鋪腳手板，為防止電焊操作可能引發(fā)的火災(zāi)，腳手板應(yīng)采用厚4 mm的花紋鋼板，工作面四周應(yīng)搭設(shè)高1.20 m的欄桿，并設(shè)有高200 mm的踏腳板。

張拉腳手架為滿堂腳手架，搭設(shè)平面尺寸為24.00 m×3.20 m，腳手架的縱橫間距均為800 mm，步距1 500 mm，腳手架上部工作面與橋蓋梁上表面持平。腳手架工作面應(yīng)滿鋪腳手板。

腳手架搭設(shè)之前，應(yīng)先將場(chǎng)地平整，場(chǎng)地的高低差不得超過(guò)1 500 mm。場(chǎng)地要做硬化處理，澆筑1層厚100 mm的C20混凝土，如場(chǎng)地有高低差，則硬化地面應(yīng)做成臺(tái)階形。腳手架應(yīng)認(rèn)真搭設(shè)剪刀撐，同時(shí)盡可能地與橋墩、橋柱、橋欄桿等大橋的永久性建筑進(jìn)行拉結(jié)。除頂部作業(yè)平臺(tái)的欄桿應(yīng)搭設(shè)安全網(wǎng)外，腳手架其他部分的四周不得搭設(shè)安全網(wǎng)，以確保河水可以順暢通過(guò)，不對(duì)滿堂腳手架產(chǎn)生壓力，影響安全。

4.2 張拉

4.2.1 張拉力確定

本工程采用的供水管道為φ416 mm×8 mm，每米質(zhì)量約為82 kg，按300 m計(jì)算，總質(zhì)量為24.60 t，考慮1.20的安全系數(shù)，總質(zhì)量為30 t，為安全計(jì)，摩擦因數(shù)按1計(jì)，張拉力按總質(zhì)量考慮。選用600 kN以上的預(yù)應(yīng)力專用張拉千斤頂作為張拉設(shè)備，安全系數(shù)在2以上。

4.2.2 張拉用千斤頂

只要是張拉力在600 kN以上的千斤頂均可，千斤頂需配專用的油泵。在完成1次張拉循環(huán)后，鋼絞線伸長(zhǎng)約200 mm，然后將千斤頂復(fù)位，松開(kāi)錨具，重新安裝，進(jìn)行第2次張拉，直到張拉達(dá)到規(guī)定的距離。

4.2.3 張拉臺(tái)座構(gòu)造

以橋墩作為張拉的支點(diǎn)，設(shè)一活動(dòng)的鋼梁，具體構(gòu)造及位置見(jiàn)圖5。

圖5 張拉鋼梁及位置示意

4.2.4 張拉施工

張拉過(guò)程見(jiàn)圖6。

圖6 張拉過(guò)程示意

千斤頂回油與進(jìn)油反復(fù)進(jìn)行，即可將管道張拉前進(jìn)。

4.2.5 張拉施工注意事項(xiàng)

1）張拉工人必須持證上崗。

2）由于鋼管焊接有較高的要求，管道通過(guò)大橋高空，難以進(jìn)行維修，所以每一根鋼管在張拉之前，須等到供水鋼管焊接完成，并經(jīng)過(guò)驗(yàn)收后才能進(jìn)行，確保鋼管的焊接符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。

3）為保持張拉操作能準(zhǔn)確無(wú)誤和同步進(jìn)行，張拉端與操作端的操作人員須采用對(duì)講機(jī)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)和指揮。

4.3 鋼絞線

預(yù)應(yīng)力用鋼絞線的規(guī)格及性能如表1所示。

表1 鋼絞線規(guī)格及性能

由上表可知，每根鋼絞線的最大承受力不小于260 kN，即質(zhì)量為26 t，故選用2根φ15.20 mm、抗拉強(qiáng)度為1 860 N/mm2的鋼絞線，張拉力為520 kN，即質(zhì)量為52 t＞30 t，完全可以滿足要求。

4.4 錨具

錨具采用2～4孔的夾片式錨具。千斤頂與鋼管連接大樣見(jiàn)圖7，在鋼管的端部焊了1個(gè)厚30 mm的鋼板，鋼板中部有1個(gè)φ40 mm的孔，可穿過(guò)鋼絞線，在鋼絞線的后部用錨具將其緊緊錨住。

圖7 鋼管端部與鋼絞線連接大樣示意

張拉端的端部用鋼筋做成錐狀，這是為了在張拉時(shí)容易穿過(guò)吊架。張拉端的錨具在裝好并夾緊后，錨環(huán)與厚30 mm的鋼板之間、夾片與錨環(huán)之間，必須用點(diǎn)焊焊牢，防止在反復(fù)張拉過(guò)程中出現(xiàn)錨具松動(dòng)、高空中無(wú)法進(jìn)行重新安裝等現(xiàn)象發(fā)生。

4.5 吊架

曾鞏大橋的橋墩跨度是30 m，設(shè)計(jì)要求每5 m從橋面的預(yù)應(yīng)力大橋T形梁的翼板處懸掛φ25 mm的鋼筋吊架，固定在翼板處。

供水鋼管在張拉時(shí)必須穿過(guò)這些吊架，為使張拉順利，減少阻力，在吊架下方設(shè)計(jì)了一個(gè)滾動(dòng)的套管（圖8）。為減少摩擦阻力，套管與吊架鋼筋之間應(yīng)填塞潤(rùn)滑油。吊架應(yīng)在管道穿過(guò)之前安裝好，等全部管道安裝完成之后，再校正固定。

4.6 橋墩施工安全要求

在安裝橋墩上的滾輪及鋼管安裝完成后、固定鋼管時(shí)，人員必須到橋墩上去進(jìn)行必要的操作。這是本項(xiàng)工程施工過(guò)程的重大危險(xiǎn)源，必須引起特別的重視。

圖8 吊架上加裝套管

具體的管理措施和規(guī)定如下：

1）參與橋墩上工作的人員，主要是焊接工人，除必須具有專業(yè)資質(zhì)的上崗作業(yè)證書外，還應(yīng)身體健康、心理素質(zhì)好。

2）當(dāng)六級(jí)大風(fēng)、大雨時(shí)，應(yīng)該停止在橋墩上進(jìn)行施工作業(yè)。

3）參加作業(yè)人員由橋上緩緩下到橋墩上時(shí)必須系安全帶，安全帶要在大橋的欄桿上系牢，此外，還應(yīng)另配1根安全繩，安全繩的拉斷力不得小于安全帶。采用雙保險(xiǎn)的方式進(jìn)行橋墩上的作業(yè)。

4）當(dāng)橋墩上有人作業(yè)時(shí)，大橋之上必須由專人進(jìn)行看護(hù)，一方面與橋墩上的人進(jìn)行聯(lián)絡(luò)和呼應(yīng)，另一方面要保護(hù)好安全繩，防止被他人移動(dòng)[7,8]。

5 結(jié)語(yǔ)

本方案采用的施工技術(shù)安全可靠、操作簡(jiǎn)便、費(fèi)用低廉。江西省建筑工程安全質(zhì)量監(jiān)督管理局組織專家對(duì)本施工方案進(jìn)行了研究，認(rèn)為技術(shù)上是可行的，施工安全可以得到保障。