大口徑鋼制管橋施工方案
發布時間：2010-01-14 共2頁
一、dn3100mm管橋工程概述
大壩河管橋工程是深圳市東部供水工程大壩河交叉建筑物工程的一部分，在1#鎮墩、1#樁柱、2#樁柱、3#樁柱、4#樁柱、5#樁柱、6#樁柱、2#鎮墩上吊裝兩排并行的dn3100mm鋼管管道，單管總長約160多米，設計樁號k23+741.2至樁號k23+917.5.其中1#~2#、2#~3#、3#~4#、4#~5#樁樁的跨度均為30米，5#~6#樁的跨度為22米。長度30米管道單重為75噸，長度22米管道單重為55噸。地面至管道頂最高點為19.8米，施工地面是大壩河河道。
跨越大壩河河道的管橋，體積大：管徑達3.1米，重量大：每米重量達2.5噸，跨距大：每跨達30米，高度大：最高達19.8米，難度大：地質（有溶洞、土洞、斷層等）、施工條件差。可見，管橋施工是整個工程的難點和重點。為此，我們設計編制了貝雷桁架懸臂頂推法、搭設滿堂紅支架法、大型吊車抬吊法、金屬桅桿吊裝法等待選。
二、管橋施工方案介紹
2.1、貝雷桁架懸臂頂推法懸臂頂推法施工管橋，顧名思義就是樁柱中間不設任何承力點，使管橋處于懸臂狀態對其進行頂進，直至到達下一個承力點所進行的架設工作。
2.1.1、頂推準備在1#樁以北與原地面相接處及2#樁南側4米范圍內，沿管橋縱向設51米長的空中工作|考試|大|平臺及頂推作業面。2#樁南側4米處設置混凝土頂推后備；在1#、2#樁之間及2#樁附近用萬能桿件或門式支架搭設支墩、萬能墩，其地基應經過處理，滿足承載力要求；在支墩上架設兩片貝雷梁，中心間距4.6米。橫向用槽鋼及相應連接件將兩片桁梁連在工字鋼上，縱向鋪設兩條輕型鋼軌滑道及木板作為工作平臺。在頂推過程中，為保證管道中線的準確，防止管道左右橫向偏移，擬在頂推平臺51米的范圍內滑道上，設置管道臨時橫向固定裝置，使管道只能沿縱向移動。
2.1.2、管橋頂推管橋頂推施工前預先安裝各墩帽上的設計支撐環，并使頂推管橋底高于設計的支撐環底部約30cm.在搭設的平臺上，將3.6米鋼管對位焊接，然后進行鋼管頂推作業，使其向南側的3#樁推進。每推進3.6米長后，停止頂推作業，進行鋼管對位焊接，同時架設經緯儀進行平面位置進行校正。如此交遞推進，頂推管橋通過3#樁、4#樁、5#樁最后到達終點6#樁位，頂進總長為161米。頂進過程可以采用卷揚機等牽引措施。
2.1.3、管橋架設管橋頂推到位后，在各個墩位上用千斤頂對管橋進行起頂，拆除所有的滑軌、支架和支墩，將管橋落管于支撐環上完成管橋的架設。在管底管橋起頂位置應用鋼板焊接板和環管下半部的支撐肋板，增加管橋起頂處受力面積以防止其局部變形。管橋在1#樁以北及5#樁以南部分在伸縮節安裝好后，用吊車起吊進行對位焊接，從而完成全段管橋的施工。
2.2、搭設滿堂紅支架法該法的關鍵是搭設滿堂紅支架，支架搭設好后管橋施工變得簡單容易，30米長的橋跨就成2.6米長的管段在支架頂的對位焊接。
2.2.1、支架設計測量放線，并進行平整場地，然后在搭設膺架的范圍內進行碾壓密實，處理地基，鋪設15cm厚約4%的水泥穩定層1600米，并及時進行養護。穩定層強度達到后，在其上搭設支架。
根據不同的孔距而順線路方向搭設門形支架排數，最寬跨為33排，間距為90cm，橫線路方向搭設6排，間距為60cm，總寬度為10.32米，由不同的孔內高度決定搭設排數，最高孔搭設9層，每次搭設2孔，門形支架采用1.7米高，φ48的鋼管進行橫桿和剪刀撐的連接，搭設按水平地面起一層一層由下而上搭設，邊搭邊加固。
2.2.2、設計驗算1）、主要數據：單根鋼管c1=2.316t/m，方木g2=0.4t/m2，單排門形支架重g3=0.24t/排（含加固鋼管重），操作人員及施工荷載g4=0.4t/m2 2）、最下排的支架計算：p=2.316×0.9=0.4×1.82×0.9-0.24×1.82×0.9+0.4×1.80×0.9 = 3.81（t） p /2=1.9（t） ，k=[p] /（p /2）= 4/1.9 = 2.1 安全地基承載力δ=3.8/（1.82×0.9）=0.0232mpa 安全2.3、大型吊車抬吊法對大壩河河岸場地進行平整，作為管橋的加工場地和吊裝作業場地。同時修筑一條通往河岸工作的臨時便道，作為材料進場和吊裝設備的進出通道。3#、4#樁跨越大壩河主河道，中間的臨時支墩基礎采用圍堰筑島，搭設與3#、4#樁圍堰筑島部分相連的棧橋，以便施工人員進出及作業，其施工作業應抓緊在枯水季度進行。
以50t吊車為例說明管橋吊裝施工（如有100 t以上的吊車，可直接起吊30米整跨管段，施工更為簡單）。在1#~5#樁中每跨的跨中用萬能桿件或門支架搭設一個臨時支墩，使每個跨度由30米縮短為15米。將管道在地面按15米對位焊好后，用兩臺50t吊車將其分段吊裝至設計橋墩和臨時搭建的支墩上，進行對位焊接。每跨管橋對位焊接完成后，拆除臨時支墩再移至下一跨。照此方法進行管橋施工，直至完成全段管橋的施工作業。所有施工作業完成后，應拆除圍堰筑島，使河道恢復暢通。
2.4、金屬桅桿吊裝法金屬桅桿吊裝法在工廠中經常用來吊裝重型設備，但在大口徑管橋施工中采用尚屬首次，而且效果非常好。
2.4.1、吊裝計算
以每次吊裝30m長管道進行計算。吊物重量q=75t ，吊具重量q=2t ，動載系數k1=1.1， 超載系數k2=1.1.
2.4.2、金屬桅桿吊裝設備選型每跨30米長的ф3100×30鋼管重量為75噸，吊裝荷重為93噸，桅桿底部受力為140噸。主風繩受力為33.55噸，由于施工現場地形復雜，為避免單點受力過大的問題，采用三根主風繩（1主2付），三個錨點均按20噸鋪設。采用兩臺8噸卷揚機，兩個導向滑車，6×6、50噸滑輪組起吊，卷揚機受力為5.17噸。
根據施工現場具體情況，1#-2#樁、2#-3#樁、4#-5#樁的三段管道，采用斜立單根200噸金屬桅桿吊裝，5#-6#樁柱、1#鎮墩至1#樁、6#樁至2#鎮墩的三段管道，采用單根為140噸金屬桅桿吊裝。3#-4#樁柱間為大壩河中心，水流較急，沒有位置豎立桅桿，考慮采用一組200噸桅桿與一組140噸金屬桅桿，兩組桅桿分別豎立在3#、4#樁外側，采用斜立雙桅桿抬吊的方法進行管道的吊裝。單金屬桅桿為200t×28m、140t×28m各一套，桅桿底部采用鋼木結構進行定位和固定。
2.4.3、吊裝工序選定吊裝位置-→鋪設桅桿基座-→組對桅桿-→桅桿吊裝-→（兩組桅桿同步起吊試驗）-→捆綁管道-→試吊-→起吊至指定位置-→找平找正-→管道對口、焊接、固定-→摘鉤-→桅桿位移至第二根吊裝位置。
大壩河管橋工程是深圳市東部供水工程大壩河交叉建筑物工程的一部分，在1#鎮墩、1#樁柱、2#樁柱、3#樁柱、4#樁柱、5#樁柱、6#樁柱、2#鎮墩上吊裝兩排并行的dn3100mm鋼管管道，單管總長約160多米，設計樁號k23+741.2至樁號k23+917.5.其中1#~2#、2#~3#、3#~4#、4#~5#樁樁的跨度均為30米，5#~6#樁的跨度為22米。長度30米管道單重為75噸，長度22米管道單重為55噸。地面至管道頂最高點為19.8米，施工地面是大壩河河道。
跨越大壩河河道的管橋，體積大：管徑達3.1米，重量大：每米重量達2.5噸，跨距大：每跨達30米，高度大：最高達19.8米，難度大：地質（有溶洞、土洞、斷層等）、施工條件差。可見，管橋施工是整個工程的難點和重點。為此，我們設計編制了貝雷桁架懸臂頂推法、搭設滿堂紅支架法、大型吊車抬吊法、金屬桅桿吊裝法等待選。
二、管橋施工方案介紹
2.1、貝雷桁架懸臂頂推法懸臂頂推法施工管橋，顧名思義就是樁柱中間不設任何承力點，使管橋處于懸臂狀態對其進行頂進，直至到達下一個承力點所進行的架設工作。
2.1.1、頂推準備在1#樁以北與原地面相接處及2#樁南側4米范圍內，沿管橋縱向設51米長的空中工作|考試|大|平臺及頂推作業面。2#樁南側4米處設置混凝土頂推后備；在1#、2#樁之間及2#樁附近用萬能桿件或門式支架搭設支墩、萬能墩，其地基應經過處理，滿足承載力要求；在支墩上架設兩片貝雷梁，中心間距4.6米。橫向用槽鋼及相應連接件將兩片桁梁連在工字鋼上，縱向鋪設兩條輕型鋼軌滑道及木板作為工作平臺。在頂推過程中，為保證管道中線的準確，防止管道左右橫向偏移，擬在頂推平臺51米的范圍內滑道上，設置管道臨時橫向固定裝置，使管道只能沿縱向移動。
2.1.2、管橋頂推管橋頂推施工前預先安裝各墩帽上的設計支撐環，并使頂推管橋底高于設計的支撐環底部約30cm.在搭設的平臺上，將3.6米鋼管對位焊接，然后進行鋼管頂推作業，使其向南側的3#樁推進。每推進3.6米長后，停止頂推作業，進行鋼管對位焊接，同時架設經緯儀進行平面位置進行校正。如此交遞推進，頂推管橋通過3#樁、4#樁、5#樁最后到達終點6#樁位，頂進總長為161米。頂進過程可以采用卷揚機等牽引措施。
2.1.3、管橋架設管橋頂推到位后，在各個墩位上用千斤頂對管橋進行起頂，拆除所有的滑軌、支架和支墩，將管橋落管于支撐環上完成管橋的架設。在管底管橋起頂位置應用鋼板焊接板和環管下半部的支撐肋板，增加管橋起頂處受力面積以防止其局部變形。管橋在1#樁以北及5#樁以南部分在伸縮節安裝好后，用吊車起吊進行對位焊接，從而完成全段管橋的施工。
2.2、搭設滿堂紅支架法該法的關鍵是搭設滿堂紅支架，支架搭設好后管橋施工變得簡單容易，30米長的橋跨就成2.6米長的管段在支架頂的對位焊接。
2.2.1、支架設計測量放線，并進行平整場地，然后在搭設膺架的范圍內進行碾壓密實，處理地基，鋪設15cm厚約4%的水泥穩定層1600米，并及時進行養護。穩定層強度達到后，在其上搭設支架。
根據不同的孔距而順線路方向搭設門形支架排數，最寬跨為33排，間距為90cm，橫線路方向搭設6排，間距為60cm，總寬度為10.32米，由不同的孔內高度決定搭設排數，最高孔搭設9層，每次搭設2孔，門形支架采用1.7米高，φ48的鋼管進行橫桿和剪刀撐的連接，搭設按水平地面起一層一層由下而上搭設，邊搭邊加固。
2.2.2、設計驗算1）、主要數據：單根鋼管c1=2.316t/m，方木g2=0.4t/m2，單排門形支架重g3=0.24t/排（含加固鋼管重），操作人員及施工荷載g4=0.4t/m2 2）、最下排的支架計算：p=2.316×0.9=0.4×1.82×0.9-0.24×1.82×0.9+0.4×1.80×0.9 = 3.81（t） p /2=1.9（t） ，k=[p] /（p /2）= 4/1.9 = 2.1 安全地基承載力δ=3.8/（1.82×0.9）=0.0232mpa 安全2.3、大型吊車抬吊法對大壩河河岸場地進行平整，作為管橋的加工場地和吊裝作業場地。同時修筑一條通往河岸工作的臨時便道，作為材料進場和吊裝設備的進出通道。3#、4#樁跨越大壩河主河道，中間的臨時支墩基礎采用圍堰筑島，搭設與3#、4#樁圍堰筑島部分相連的棧橋，以便施工人員進出及作業，其施工作業應抓緊在枯水季度進行。
以50t吊車為例說明管橋吊裝施工（如有100 t以上的吊車，可直接起吊30米整跨管段，施工更為簡單）。在1#~5#樁中每跨的跨中用萬能桿件或門支架搭設一個臨時支墩，使每個跨度由30米縮短為15米。將管道在地面按15米對位焊好后，用兩臺50t吊車將其分段吊裝至設計橋墩和臨時搭建的支墩上，進行對位焊接。每跨管橋對位焊接完成后，拆除臨時支墩再移至下一跨。照此方法進行管橋施工，直至完成全段管橋的施工作業。所有施工作業完成后，應拆除圍堰筑島，使河道恢復暢通。
2.4、金屬桅桿吊裝法金屬桅桿吊裝法在工廠中經常用來吊裝重型設備，但在大口徑管橋施工中采用尚屬首次，而且效果非常好。
2.4.1、吊裝計算
以每次吊裝30m長管道進行計算。吊物重量q=75t ，吊具重量q=2t ，動載系數k1=1.1， 超載系數k2=1.1.
2.4.2、金屬桅桿吊裝設備選型每跨30米長的ф3100×30鋼管重量為75噸，吊裝荷重為93噸，桅桿底部受力為140噸。主風繩受力為33.55噸，由于施工現場地形復雜，為避免單點受力過大的問題，采用三根主風繩（1主2付），三個錨點均按20噸鋪設。采用兩臺8噸卷揚機，兩個導向滑車，6×6、50噸滑輪組起吊，卷揚機受力為5.17噸。
根據施工現場具體情況，1#-2#樁、2#-3#樁、4#-5#樁的三段管道，采用斜立單根200噸金屬桅桿吊裝，5#-6#樁柱、1#鎮墩至1#樁、6#樁至2#鎮墩的三段管道，采用單根為140噸金屬桅桿吊裝。3#-4#樁柱間為大壩河中心，水流較急，沒有位置豎立桅桿，考慮采用一組200噸桅桿與一組140噸金屬桅桿，兩組桅桿分別豎立在3#、4#樁外側，采用斜立雙桅桿抬吊的方法進行管道的吊裝。單金屬桅桿為200t×28m、140t×28m各一套，桅桿底部采用鋼木結構進行定位和固定。
2.4.3、吊裝工序選定吊裝位置-→鋪設桅桿基座-→組對桅桿-→桅桿吊裝-→（兩組桅桿同步起吊試驗）-→捆綁管道-→試吊-→起吊至指定位置-→找平找正-→管道對口、焊接、固定-→摘鉤-→桅桿位移至第二根吊裝位置。
