毗河供水一期工程重型PCCP管下穿橋涵快速施工工藝

唐 鑫，王興亮，馮鵬程

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰，611830)

1 工程概況

1.1 工程簡介

毗河供水一期工程書永分干渠內(nèi)遂倒虹管位于四川省資陽市安岳縣石橋鋪鎮(zhèn)戲樓村三組，設(shè)計起止樁號為書26+186.546～書26+497.080，全長310.534m，管身為PCCP管，內(nèi)徑為220cm，共計50根，單根長度為5m，單根質(zhì)量約20t。內(nèi)遂倒虹管由進出口建筑物、鎮(zhèn)墩及管身組成，進出口建筑物、鎮(zhèn)墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鎮(zhèn)墩共有3個，管身安裝完成后采用石渣回填，并碾壓密實。

倒虹管樁號書26+227.641～書26+252.641段下穿內(nèi)遂高速清明橋，根據(jù)設(shè)計圖紙可知，橋下下穿段為4#、5#、6#、7#PCCP管和1號鎮(zhèn)墩，總長約25m，管道與內(nèi)遂高速垂直相交，倒虹管從內(nèi)遂高速清明橋下兩橋墩之間穿過，橋墩基礎(chǔ)為樁基，兩樁基之間距離為20m，橋底面高程均為306.076m，橋下原始點高程在303.5m，橋下空間僅2.58m，橋下水平段PCCP管道底高程298.516m，管道基坑下挖深度約5m，基槽開挖寬度約14m，基礎(chǔ)至橋地面高約7.5m，橋下空間狹小，而PCCP管道施工不得影響高速公路正常運行，該段施工難度大，具體情況詳見圖1。

圖1 PCCP管道下穿內(nèi)遂高速橋涵段剖面

1.2 工程特點

目前，水利工程渠系倒虹吸結(jié)構(gòu)形式多用PCCP管道。PCCP管道使用壽命長，結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定，但其自重大，移動困難，管道表面涂有防腐層，施工過程中禁止剮蹭碰撞，常規(guī)情況下運輸安裝需要采用大型吊裝設(shè)備配合進行施工，吊裝要求高，難度大[1]。本工程PCCP管道下穿橋涵部位的施工，由于橋下空間受限，無法在地面直接采用大型設(shè)備進行吊裝，若強行開挖降低地面高程后再采用吊車吊裝，不僅開挖工程量大，還會影響橋涵的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，吊裝施工空間仍然受限，吊車臂極易與橋下部基礎(chǔ)、橋身等結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，造成安全事故，還影響高速公路的正常運行，易造成質(zhì)量、安全問題。

2 施工方案選擇

根據(jù)本工程現(xiàn)場情況，該倒虹管下穿段兩側(cè)管節(jié)可采用汽車吊直接吊裝，下穿段的PCCP管道無法直接進行吊裝，應(yīng)重點解決管節(jié)的水平運輸問題，針對25m的管道，采購大型龍門吊雖可以滿足施工要求，但是施工成本高，不宜采用。經(jīng)多方咨詢，現(xiàn)場決定采用工字鋼設(shè)計制作小型臺車，作為水平運輸工具，大型吊裝設(shè)備將管道吊放至橋外側(cè)的基坑內(nèi)，采用小臺車將管道運輸至橋涵下部，不僅施工成本較低，還能方便、快速地進行管道安裝。

本工程PCCP管道單節(jié)重達20t，經(jīng)強度計算，小型臺車計劃用I32b工字鋼進行制作，采用M24高強螺栓和焊接的方式進行組裝制作，配置四個鋼輪以及三個20t的手拉葫蘆，其中兩個手拉葫蘆用于起吊PCCP管道，另外一個用于牽引小臺車。基坑開挖至設(shè)計高程后，對基坑兩側(cè)基礎(chǔ)采用C30混凝土進行硬化，硬化的同時安裝兩條臺車軌道，作為臺車行走軌道的基礎(chǔ)，軌道需延伸至橋外10m范圍內(nèi)，便于管道的轉(zhuǎn)運。

圖2 臺車側(cè)視與正視

圖3 臺車行走示意

3 施工工藝

3.1 工藝流程

重型PCCP管道下穿橋涵快速施工工藝流程如下所示：

土石方開挖→軌道基座硬化處理→軌道安裝→臺車制作安裝→PCCP管道運輸安裝→土方回填。

3.2 施工準備

施工前，對作業(yè)人員進行技術(shù)質(zhì)量及安全交底，準備好管道運輸安裝的機具、材料，并對水泥、砂石、PCCP管道等材料進行檢驗確保其性能指標符合設(shè)計施工圖及現(xiàn)行施工規(guī)程、規(guī)范要求，對于不合格產(chǎn)品應(yīng)予以退貨，禁止使用。

3.3 基坑土石方開挖

本工程交叉段倒虹管開挖深度為4m～5m左右，測量人員根據(jù)設(shè)計圖紙完成開挖線放線工作，土方開挖采用挖機自上而下分層分段進行施工，一般2m左右為一層，10m左右為一段，各層分段依次進行。因橋下空間狹小，開挖施工采用60型小挖掘機，同時為避免施工過程設(shè)備碰撞橋涵，在橋跨下部和樁基四周搭設(shè)雙排防護腳手架，并滿掛密目網(wǎng)。下穿橋涵段管道為4#-8#，先開挖1#、2#、3#管道基槽，放坡開挖作為進入橋下施工道路，使用挖機完成4#管道和1#鎮(zhèn)墩基坑土方開挖；開挖10#、11#、12#管道基槽，放坡開挖作為進入橋下施工道路，使用挖機完成8#、9#、10#管道基坑土方開挖?；坶_挖時先不用開挖至設(shè)計高程，預(yù)留一定厚度的保護層，作為橋下管道的施工便道，開挖過程中注意挖機高度，嚴禁觸碰橋底面，基槽作為施工便道，底板預(yù)留20cm以上保護層，在墊層混凝土施工前由人工配合反鏟清除。挖機均采用60型小挖機，挖機全高為2.5m，回轉(zhuǎn)半徑為1.6m，滿足施工要求。

3.4 軌道基座處理

軌道基座處理采用人工配合反鏟式挖掘機進行清理，將底板預(yù)留的20cm厚保護層清除，使基礎(chǔ)面表面無欠挖、無突出尖角，基坑及軌道基座處理成順坡，清除基礎(chǔ)面表面泥土、積水、松動巖塊等。

基坑基礎(chǔ)面達到處理要求后，采用C30混凝土澆筑軌道基座，硬化區(qū)域為基坑基礎(chǔ)兩側(cè)，中間部位為PCCP管道安裝基礎(chǔ)，混凝土硬化前進行測量放樣，避免硬化混凝土侵占PCCP管道安放位置，在澆筑過程中注意混凝土振搗及表層找平，以便后續(xù)施工。

3.5 軌道安裝

使用測量儀器確定軌道安裝位置，并使用墨線做出標記，將鋼軌平鋪在墨線標記位置，利用膨脹螺栓和壓板固定軌道，確保在使用過程中鋼軌道不會滑移，軌道安裝完成后在其末端安裝限位器，保證施工安全。

3.6 臺車制作安裝

臺車選擇有經(jīng)驗的廠家進行合作制作，加工好的臺車部件運至現(xiàn)場進行組裝。加工過程須注意，聘請專業(yè)的焊工進行焊接施工，焊接部位需進行雙邊焊接，焊腳高度不小于1cm[2]；螺栓連接的部位必須擰緊，采用扭力扳手對扭矩進行校核，螺栓采用M24高強螺栓；臺車行走采用定制鋼輪，在軌道上行走，軌道末端需要安裝限位器，防止臺車行駛出軌道，鋼輪必須有制動裝置，靜停時防止臺車意外行走。臺車安裝完成后需進行試吊，試吊高度控制在2cm～5cm，確定臺車整體穩(wěn)定、安全后方可投入施工。

3.7 PCCP管道運輸安裝

PCCP管道先使用汽車吊放置在橋涵外側(cè)9#、10#管道基坑內(nèi)部，將事先停放在橋面下的臺車行駛至管道正上方，調(diào)整好臺車的相對位置，采用鋼絞繩配合20t的手拉葫蘆將管道吊起，管道吊起離地30cm即可，注意吊起的臺車必須處于水平狀態(tài)，將整個管道處于臺車正中心，使臺車受力均勻；在開挖完后的基坑上游段安裝固定一臺20t的手拉葫蘆，慢速將臺車牽引至安裝位置，隨后將臺車停穩(wěn)并使其處于制動狀態(tài)，拉動手拉葫蘆放下管道，同時采用小臺車作為起吊設(shè)備進行管道對接；管道安裝、對接到位后，管道安裝施工按《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道技術(shù)規(guī)范》(SL 702-2015)的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行[3]；經(jīng)接頭打壓試驗滿足設(shè)計壓強要求后，即可將臺車移走進行下一節(jié)管道安裝施工，直至管道安裝完成。

圖4 PCCP管道使用小型臺車進行運輸及安裝

3.8 土石回填

填筑前保證基礎(chǔ)表面無積水及其他雜物，所有需要的填筑料都應(yīng)在填筑前準備就緒，料源選自鄰近建筑物開挖施工的可利用料。選定好的合格填筑料由1.0m3挖掘機裝20t自卸車運輸?shù)教钪ぷ髅妫?0型反鏟式挖掘機將填筑料轉(zhuǎn)運至橋下進行攤鋪，施工時管道兩側(cè)應(yīng)均勻?qū)ΨQ回填，局部設(shè)備無法達到的部位人工配合夯實。

填筑時應(yīng)分層、自下而上進行，每層填筑完成后經(jīng)壓實度檢測滿足設(shè)計要求后，方可進行下一層填筑，不允許未進行下層填筑料的壓實度檢測便在上層堆置、攤鋪填筑料；填筑應(yīng)從低處開始，每層松鋪厚度、碾壓設(shè)備、碾壓遍數(shù)應(yīng)根據(jù)碾壓實驗確定[4]；填筑料的分布級配應(yīng)當均勻，不得出現(xiàn)與周圍材料的結(jié)構(gòu)和級配有實質(zhì)性差別的透鏡體、條痕或填筑層，卸料種類應(yīng)當連續(xù)，以使材料處于最好的分布狀態(tài)。

4 總結(jié)

重型PCCP管道下穿橋涵快速施工工藝是在橋涵下部、受空間限制影響的部位，利用自制小型臺車進行PCCP管道運輸和安裝。在PCCP管道基槽內(nèi)安裝軌道，并在軌道上安裝布置臺車，通過吊車在地面將PCCP管運輸?shù)踹\至橋涵外部的基坑內(nèi)，使用臺車將PCCP管道沿軌道水平運輸至橋涵下部，將PCCP管運輸至設(shè)計位置并完成對接安裝。此工藝既能有效解決橋涵下部管道無法直接采用吊車吊裝和移動的問題，也有效控制基坑開挖范圍，在不影響管道上部橋涵正常運行的情況下，達到施工目的，確保了施工安全，保證了施工質(zhì)量，同時加快了施工速度，控制了施工成本。