蒸汽管道隨橋架空敷設(shè)施工實(shí)踐

高永軍， 李 磊

(合肥熱電集團(tuán)有限公司，安徽合肥230000)

1 工程概況

合肥市蓬萊路跨越派河橋項(xiàng)目作為連接合肥經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)與肥西縣的重要交通樞紐工程，以現(xiàn)狀云谷路為起點(diǎn)，經(jīng)衛(wèi)星路、王建溝，跨越派河及派河大道后落地，終點(diǎn)接芮祠路，項(xiàng)目全長1.86 km，其中橋梁長1.1 km。蓬萊路蒸汽管道的熱源利用合肥熱電集團(tuán)在經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)的金源分公司的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，供熱對(duì)象為橋南的新港工業(yè)園的熱用戶。

由于供熱規(guī)劃問題，導(dǎo)致前期工作滯后，最終選擇此路由敷設(shè)蒸汽管道，不可避免地需要進(jìn)行蒸汽管道跨橋施工作業(yè)。該項(xiàng)目初期并沒有規(guī)劃過橋蒸汽管道，附近也沒有配套的專用管道橋，受地形、投資因素限制，也不能采取大開挖或定向穿越方式施工。為了保證向新港工業(yè)園熱用戶供熱，根據(jù)CJJ 34—2010《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.2.13條，供熱管道跨越水面、峽谷地段時(shí)，在橋梁主管部門同意的條件下，可在永久性的公路橋梁上架設(shè)。經(jīng)過與合肥市規(guī)劃和重點(diǎn)建設(shè)部門協(xié)調(diào)，同意將原有規(guī)劃隨橋架空敷設(shè)的兩根燃?xì)夤艿赖墓芪?，調(diào)整成一根蒸汽管道和一根燃?xì)夤艿?。將蒸汽管道的荷載和軸向推力提供給橋梁設(shè)計(jì)單位，由橋梁設(shè)計(jì)單位對(duì)橋梁的持久狀況承載能力、抗裂驗(yàn)算、應(yīng)力計(jì)算進(jìn)行校核，校核的結(jié)果滿足橋梁設(shè)計(jì)要求。由于蓬萊路橋是分離式結(jié)構(gòu)，蒸汽管道和燃?xì)夤艿婪謩e位于兩個(gè)橋梁上，兩者之間的間距也滿足蒸汽管道和燃?xì)夤艿榔叫蟹笤O(shè)的要求，橋梁設(shè)計(jì)單位同意該變更方案。目前燃?xì)夤艿拦芪粌H作為預(yù)留，并未開工建設(shè)。蓬萊路橋以及隨橋架空蒸汽管道位置見圖1，圖1中紅色的線表示蒸汽管道的平面位置。

圖1 蓬萊路橋以及隨橋架空蒸汽管道位置

2 設(shè)計(jì)方案

由合肥熱電集團(tuán)下屬金源分公司出廠蒸汽管道以云谷路與蓬萊路交口為設(shè)計(jì)起點(diǎn)，蒸汽管道由云谷路原有架空蒸汽管道通過三通接出，沿蓬萊路路東直埋敷設(shè)至深圳路，全長約1.9 km。隨橋架空敷設(shè)的蒸汽管道設(shè)計(jì)壓力為0.9 MPa，設(shè)計(jì)溫度為250 ℃，工作鋼管為螺旋縫焊接鋼管，材質(zhì)為Q235B，規(guī)格為D478×7，長度為1.1 km。蒸汽管道荷載為1.5 kN/m。采用軸向外壓式波紋管補(bǔ)償器進(jìn)行管道熱補(bǔ)償，補(bǔ)償器緊鄰固定支架安裝。

圖2為滑動(dòng)支架，滑動(dòng)支架與滑動(dòng)支架之間由鋼管制作的水平支撐進(jìn)行串接，滑動(dòng)支架垂直柱的上端與檐口下方預(yù)埋件進(jìn)行焊接，滑動(dòng)支架水平梁一側(cè)與橋梁腹板外側(cè)預(yù)埋件進(jìn)行焊接，另一側(cè)為管道安裝位置。

圖2 滑動(dòng)支架

圖3為固定支架。每40～54 m設(shè)置1個(gè)固定支架，固定支架的最大設(shè)計(jì)軸向推力為71 kN，為了保證支架結(jié)構(gòu)的牢固性，固定支架設(shè)計(jì)加大了水平梁、垂直柱、水平支撐，增加了交叉支撐。

圖3 固定支架

保溫層采用二氧化硅氣凝膠絕熱氈和耐高溫超細(xì)離心玻璃棉復(fù)合結(jié)構(gòu)，內(nèi)層采用2層二氧化硅氣凝膠絕熱氈，單層厚度為10 mm；外層為2層耐高溫離心玻璃棉，單層厚度為70 mm；外纏厚度為0.2 mm的玻璃絲布2道，最外層保護(hù)層采用厚度為0.7 mm的彩色鍍鋁鋅鋼板。

3 施工難點(diǎn)

蓬萊路橋采用分離式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)行車方向的不同由2座獨(dú)立的橋梁組成，2座獨(dú)立橋梁檐口至檐口的間距約為3 m。蒸汽管道的安裝位置在其中一座橋梁檐口下方和腹板外側(cè)，具體安裝位置見圖4。

圖4 隨橋架空蒸汽管道的安裝位置

存在以下施工難點(diǎn)：

① 蒸汽管道支架需要與橋梁檐口下方和腹板外側(cè)的預(yù)埋件先進(jìn)行焊接，然后再在支架上安裝管道。該蒸汽管道離地面的安裝高度約4～40 m，位于2座橋之間，安裝位置很局限，在檐口下方和腹板外側(cè)進(jìn)行施工，從下部向上施工高度太高，從上部施工吊裝困難，特別是管道在就位過程中不好支撐固定，與管道掛橋梁外部施工相比，施工難度較大。

② 由于橋梁跨越多條道路，根據(jù)道路的走向有一定的弧度，橋梁的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也有一定的變化，管道的軸線需要根據(jù)橋梁斷面的變化作調(diào)整處理，對(duì)安裝的角度和精度的要求較高。

（三）充分發(fā)揮資本市場作用，促進(jìn)房地產(chǎn)市場平穩(wěn)過渡。 資金定價(jià)缺乏市場化機(jī)制，資產(chǎn)荒及高杠桿是導(dǎo)致資金嚴(yán)重趨“炒”避“住”，資金大量涌入制造炒房市場的重要原因。應(yīng)完善多層次資本市場體系，創(chuàng)造多元化投資渠道和多樣化投資工具，促進(jìn)資金供求匹配，完善涉及房地產(chǎn)金融工具的杠桿制度。繼續(xù)擴(kuò)大房地產(chǎn)租賃領(lǐng)域資產(chǎn)證券化，綜合考慮REITs（房地產(chǎn)信托投資基金）產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)、稅務(wù)安排、信托（SPV）管理辦法等，實(shí)現(xiàn)長租公寓領(lǐng)域金融創(chuàng)新，同時(shí)防止實(shí)施過程中出現(xiàn)新的風(fēng)險(xiǎn)。

③ 橋梁允許安裝蒸汽管道時(shí)已經(jīng)基本建成，外部支模已經(jīng)全部拆除，如果恢復(fù)橋梁支撐作為管道施工用支撐，施工費(fèi)用相當(dāng)昂貴，且必須在河面上設(shè)置支撐點(diǎn)，審批手續(xù)也較為復(fù)雜。

4 施工組織

4.1 工作平臺(tái)的設(shè)想與實(shí)施

4.1.1 工作平臺(tái)設(shè)計(jì)的設(shè)想

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場實(shí)際勘測，可以充分利用2座橋梁的檐口與檐口之間的空間進(jìn)行施工作業(yè)。制作一個(gè)可以上4名施工人員的工作平臺(tái)，工作平臺(tái)可以伸到檐口下方和腹板外側(cè)的管道安裝位置，以便于施工人員進(jìn)行施工作業(yè)。另外制作一個(gè)臨時(shí)爬梯，臨時(shí)爬梯上端搭在橋梁欄桿上，下端放置在工作平臺(tái)底部。施工人員通過臨時(shí)爬梯從橋上進(jìn)入工作平臺(tái)，從而到達(dá)工作區(qū)域進(jìn)行施工作業(yè)，完成施工作業(yè)后通過臨時(shí)爬梯撤出工作平臺(tái)，到達(dá)橋上。工作平臺(tái)上可以放置管道支架、管托、工字鋼、手動(dòng)葫蘆、其他材料和安裝工具，便于施工。

工作平臺(tái)可以移動(dòng)，一個(gè)施工作業(yè)面完成，撤出人員、材料和安裝工具后，再利用吊車吊起移動(dòng)到下一個(gè)施工作業(yè)面，就位后繼續(xù)進(jìn)行施工作業(yè)。

4.1.2 工作平臺(tái)設(shè)計(jì)

工作平臺(tái)的荷載組成如下：工作平臺(tái)結(jié)構(gòu)荷載27.5 kN，管道支架荷載3.3 kN，施工人員荷載3.0 kN，管托、工字鋼、手動(dòng)葫蘆、其他材料和安裝工具荷載3.0 kN，合計(jì)36.8 kN。

工作平臺(tái)見圖5。工作平臺(tái)結(jié)構(gòu)全部采用型鋼和鋼管制作，主框架由底層梁和立柱組成，立柱頂端焊接套筒，用支撐鋼管從套筒內(nèi)部穿接搭設(shè)在橋上。支撐鋼管是安裝和固定工作平臺(tái)的構(gòu)件，并不與工作平臺(tái)進(jìn)行焊接，不是工作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成部分，當(dāng)工作平臺(tái)吊裝就位后才從套筒內(nèi)部穿接搭設(shè)在橋上。當(dāng)需要移動(dòng)或吊裝工作平臺(tái)時(shí)，就從套筒內(nèi)部抽出。設(shè)置主欄桿和次欄桿，次欄桿較低，可使工作平臺(tái)到達(dá)橋梁的檐口下方和腹板外側(cè)的管道安裝位置，便于操作人員在管道安裝位置更方便地進(jìn)行施工作業(yè)。底層梁上鋪設(shè)花紋鋼板，為施工人員的作業(yè)區(qū)。四周欄桿上圍上防護(hù)網(wǎng)。結(jié)構(gòu)專業(yè)采用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)及校核，符合安全性和穩(wěn)定性要求。

圖5 工作平臺(tái)

4.1.3 工作平臺(tái)安裝和固定方法

作業(yè)時(shí)先進(jìn)行工作平臺(tái)吊裝，通過吊車從引橋底部將工作平臺(tái)向上吊起，當(dāng)套筒高度超過橋面檐口，施工人員將支撐鋼管由橋梁欄桿和檐口之間的位置穿入工作平臺(tái)套筒，緩緩下落將支撐鋼管橫擔(dān)在兩側(cè)橋梁檐口上。由于橋面坡度不大，利用平臺(tái)自身重量進(jìn)行固定后，施工人員和設(shè)備進(jìn)入工作平臺(tái)，進(jìn)行施工操作。等到兩個(gè)平臺(tái)各自對(duì)應(yīng)的工作面作業(yè)結(jié)束，施工人員撤場后，采用20 t吊車將工作平臺(tái)吊運(yùn)至下一個(gè)工作面，重新安裝固定后，施工人員方可進(jìn)入工作平臺(tái)。管道的運(yùn)送通道、施工安裝過程中作業(yè)區(qū)域以工作平臺(tái)為圓心、半徑15 m處，四面保持圍擋狀態(tài)及采取相關(guān)安全防護(hù)措施。

4.2 支架吊運(yùn)與安裝

管道施工作業(yè)前，要先將蒸汽管道的支架在橋下預(yù)制完成。支架最長約2 800 mm，單個(gè)支架最大質(zhì)量約330 kg。先采用20 t吊車將管道支架從地面吊運(yùn)至工作平臺(tái)上，施工人員在檐口下方預(yù)埋件位置焊接掛鉤安裝臨時(shí)手動(dòng)葫蘆，通過5 t手動(dòng)葫蘆將支架吊運(yùn)就位，然后施工人員將支架與橋梁檐口下方和腹板外側(cè)的預(yù)埋件進(jìn)行焊接。單根支架焊接完成后，按照設(shè)計(jì)要求，通過鋼管串接(焊接)進(jìn)行加固。

4.3 蒸汽管道施工步驟

蒸汽管道單根長度為12 m，單根質(zhì)量為1 t左右。支架焊接完成后，進(jìn)行蒸汽管道安裝，具體步驟如下。

① 用吊車在橋面上將管道吊運(yùn)至相應(yīng)的位置。根據(jù)現(xiàn)場情況，有的管道從地面自下而上吊裝，有的管道從橋面自上而下進(jìn)行吊裝。圖6為從地面自下而上吊裝的現(xiàn)場，吊車在橋面上起吊，為了保持管道的穩(wěn)定，設(shè)置牽拉繩，由施工人員在地面牽拉控制。管道右端為已經(jīng)在地面上焊接連接的軸向外壓式波紋管補(bǔ)償器。

圖6 管道吊裝現(xiàn)場

② 待蒸汽管道吊運(yùn)至超過管道支架水平梁的高度時(shí)，管道兩端兩個(gè)工作平臺(tái)上的施工人員利用臨時(shí)綁在支架垂直柱上的另外一組手動(dòng)葫蘆同步協(xié)調(diào)操作，將管道拉至支架水平梁的上方。

③ 利用吊裝支架時(shí)在預(yù)埋件上安裝的手動(dòng)葫蘆，向上牽引管道，兩組手動(dòng)葫蘆協(xié)調(diào)操作，從水平方向和豎直方向牽引調(diào)整管道位置，逐步將管道移動(dòng)到安裝位置的上方。此時(shí)，為了安全保護(hù)，橋上吊車?yán)K索不可解開。

④ 管道到達(dá)并穩(wěn)定在安裝位置的上方后，進(jìn)行管托與管道的焊接連接，先焊接工作平臺(tái)對(duì)應(yīng)位置的管托，再移動(dòng)工作平臺(tái)，逐步焊接整根管道上的管托。在此過程中，相應(yīng)地在每一個(gè)滑動(dòng)支架水平梁的外側(cè)焊接防護(hù)擋塊，以防止管道滑落。

⑤ 焊接好單根管道上的所有管托后，再移動(dòng)工作平臺(tái)至單根管道的端頭，利用手動(dòng)葫蘆將管道緩緩落在支架水平梁上，調(diào)整就位。為了保證安全，必須等待焊縫成型固定良好之后，吊車上的繩索方可解開。

⑥ 上一根單根管道安裝好后，移動(dòng)工作平臺(tái)至下一根管道的對(duì)應(yīng)位置，按照上述操作步驟安裝下一根管道，逐步調(diào)整管道的位置，管道定位后進(jìn)行管道間的對(duì)口、焊接工作。

⑦ 逐步完成固定支架處的管托底部與固定支架的焊接固定工作。

⑧ 管道焊接工作完成后，進(jìn)行焊縫探傷檢測，合格后方可進(jìn)行下一步。

⑨ 進(jìn)行防腐保溫和外保護(hù)層的施工。

4.4 蒸汽管道檢測

蒸汽管道的現(xiàn)場接口焊接應(yīng)采用手工氬弧焊打底，手工電弧焊罩面。所有焊縫進(jìn)行100%X射線探傷檢測，焊縫內(nèi)部質(zhì)量不得低于GB/T 12605—2008《無損檢測 金屬管道熔化焊環(huán)向?qū)咏宇^射線照相檢測方法》第8.2節(jié)規(guī)定的Ⅱ級(jí)質(zhì)量要求。檢測人員在工作平臺(tái)上進(jìn)行現(xiàn)場操作，探傷檢測合格后方可進(jìn)行下一道工序的作業(yè)，以保證管道的施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

① 在工程前期，對(duì)施工現(xiàn)場的勘察非常重要。本工程充分利用兩座橋梁中間的空間，因地制宜，選擇制作合適大小的工作平臺(tái)搭設(shè)在橋面上的方案，進(jìn)行蒸汽管道的隨橋架空敷設(shè)施工。該工作平臺(tái)的使用節(jié)省了造價(jià)。

② 工作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證施工過程的安全可靠和操作方便。

③ 應(yīng)做好詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，落實(shí)好每一道施工工序。