寶雞中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司 賈 雷

隨著天然氣的使用日益普及，穿、跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿酪殉蔀槌鞘刑烊粴夤艿朗┕ぶ袩o法避免的難題。通常，燃?xì)夤艿劳ㄟ^河道按照敷設(shè)方式分為：河底穿越敷設(shè)和架空跨越敷設(shè)。河底穿越敷設(shè)管道對施工的技術(shù)要求高、施工的難度大，且對河道地層擾動較大；相比之下，架空跨越河道敷設(shè)管道因其具有不需要開挖河床、不受水流影響、不改變河道地貌、施工難度小等優(yōu)點已作為首選方式。

常見的架空跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿婪椒ㄓ校弘S橋架設(shè)法和管橋架設(shè)法。

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1.1 隨橋架設(shè)法

1.2 管橋跨越法

管橋跨越法也叫桁架法，是依附桁架、托架等支撐結(jié)構(gòu)跨越河道的敷設(shè)方式[3]。上部結(jié)構(gòu)通常采用正三角形或者梯形的空間鋼結(jié)構(gòu)，管道敷設(shè)在桁架上弦或者下弦平面之上；下部結(jié)構(gòu)一般為鋼筋混凝土橋墩及基礎(chǔ)。以這種方式跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿赖奶攸c是穩(wěn)定性突出。

1.3 兩種施工方法特點

兩種架空跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿赖氖┕し椒?，有著各自的?yōu)缺點和適用條件，如表1所示。實際工程案例中應(yīng)結(jié)合工程特點靈活選用，既要保證施工簡便、經(jīng)濟(jì)合理，又要確保后期燃?xì)夤艿赖陌踩\(yùn)行，不影響周邊環(huán)境，以達(dá)到工程建設(shè)安全、經(jīng)濟(jì)和高效的效果。

表1 跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿婪绞奖容^

2 跨越河道的燃?xì)夤艿缿?yīng)遵循的技術(shù)原則

隨橋敷設(shè)的燃?xì)夤艿涝O(shè)計壓力≤0.4 MPa，管橋跨越的燃?xì)夤艿涝O(shè)計壓力≤4.0 MPa[4]。管材均應(yīng)采用鋼管，并根據(jù)輸送介質(zhì)、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、設(shè)計使用壽命以及環(huán)境條件等因素確定[5]。最大允許跨距應(yīng)同時滿足管道的強(qiáng)度和剛度的要求。

根據(jù)減震和補(bǔ)償需要，燃?xì)夤艿揽缭胶拥拦こ淘O(shè)計時管道伸長量應(yīng)按式(1)計算[4]：

式中：ΔL——管道的伸長量，mm；

L——計算管道長度，m；

α——管道線膨脹系數(shù)，mm/m·K；

Δt——溫差，即管道運(yùn)行時可能達(dá)到的極限溫度與管道安裝時的環(huán)境溫度之差，架空管道的溫差一般取70 K。

地下水主要有兩種類型：一是填土層空隙潛水，另一類為基巖裂隙水，主要賦存于強(qiáng)、中等風(fēng)化帶及斷裂構(gòu)造裂隙中，具有承壓性。

隨橋架設(shè)施工前應(yīng)征得橋梁管理部門和交通管理部門同意后，方可施工，并制定交通導(dǎo)行方案、專項施工方案；管橋跨越通航河流時，管道管底標(biāo)高應(yīng)符合通航凈空要求，橋墩的設(shè)置不得影響通航和泄洪的要求。

3 隨橋架設(shè)法應(yīng)用實例

3.1 中壓天然氣管道跨越福譚大橋工程概況

本工程位于寶雞市市區(qū)西端，通過跨越渭河敷設(shè)中壓燃?xì)夤艿?，將渭河南北燃?xì)夤芫W(wǎng)組成環(huán)網(wǎng)，從而解決寶雞市市區(qū)末端供氣不足的問題。本工程征得渭河管理及橋梁管理等部門審批同意，具體管位架設(shè)于大橋東側(cè)橋梁上。該天然氣管道設(shè)計壓力為0.4 MPa，管材為D219 mm×7 mm螺旋縫焊接鋼管，跨越橋梁長度為1 042 m。按式(1)計算出福譚大橋燃?xì)夤艿赖纳扉L量為677 mm。選用外壓式軸向波紋補(bǔ)償器，單個的吸收量為90～100 mm，福譚大橋共有8處80 mm的伸縮縫，因此，共需9個波紋補(bǔ)償器均勻安裝于管道上。

3.2 重點及難點工序

(1) 支架設(shè)置。支架的安裝位置經(jīng)與河道管理部門、橋梁管理部門及設(shè)計單位共同協(xié)商確定，以保證橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、橋梁和管道的安全運(yùn)行、不影響泄洪為標(biāo)準(zhǔn)。

福譚大橋整體結(jié)構(gòu)有32個橋墩，2個橋臺，8處80 mm的伸縮縫。為了進(jìn)行減震補(bǔ)償，防止管道變形，9個波紋補(bǔ)償器在管道的軸向位置進(jìn)行安裝，且在距離伸縮縫5 m處。在兩個補(bǔ)償器之間的橋墩墩帽處設(shè)置了管道的固定支架，分別安裝在3#、6#、8#、11#、14#、18#、20#、30#橋墩處和毛石護(hù)坡處，共計9處。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ 94－2009《城鎮(zhèn)燃?xì)馐覂?nèi)工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》規(guī)定：D219 mm×7 mm螺旋縫焊接鋼管最大跨距為12 m。為了保證管道的安全運(yùn)行，本工程確定間隔6 m安裝一個活動支架，共安裝活動支架165個。由于相連兩個橋墩中心間距為30 m，除墩帽處設(shè)置固定支架外，中間間隔3 m須設(shè)置吊架(兩個橋墩之間設(shè)置9個吊架)，支架與吊架配套使用，吊架和固定支架安裝見圖1、圖2。

圖1 吊架安裝示意

圖2 固定支架安裝示意

(2) 管道焊接及安裝。D219 mm×7 mm的螺旋縫焊接鋼管每根長度為12 m，質(zhì)量約為439.20 kg。為減少高空作業(yè)的固定焊口數(shù)，確定先在地面每 3根管道進(jìn)行組焊，再將分段管道全部吊裝并固定在支架上后，進(jìn)行固定焊口對焊。該工程共有活動焊口61道、有固定焊口28道。

管道焊接采用手工電弧焊根焊、半自動焊填充和蓋面焊的方法，焊接方式為向下焊。所有焊縫須做100%無損探傷檢測。管道焊接后應(yīng)進(jìn)行噴砂除銹，并進(jìn)行刷漆。刷漆要求：先刷兩道防銹底漆，再刷兩道黃色耐高溫、耐紫外線面漆。待自然干燥及支架安裝完成后進(jìn)行吊裝，吊裝采用2臺性能相似的吊車同時進(jìn)行，起吊時輔有挖機(jī)配合。固定焊口涉及到高空作業(yè)，為保證作業(yè)人員的安全和焊口的軸向在同一中心線上，施工時采用了可移動式操作平臺，并有吊車和手動倒鏈配合進(jìn)行，從而確保安全、高效地完成了固定焊口的焊接，保證零事故、高標(biāo)準(zhǔn)地完成整個管道的安裝。

3.3 實施效果

該工程施工區(qū)域位于渭河寶雞段的上游，所在的河道較寬，漲水期水流湍急，且渭河南側(cè)河堤與G30連霍高速(寶天段)平行接壤，管道須同時跨越渭河和高速公路，跨越長度較長。在征得渭河管理部門、橋梁管理部門審批同意后利用福譚大橋隨橋架設(shè)方式敷設(shè)燃?xì)夤艿?，合理利用了現(xiàn)有的橋梁結(jié)構(gòu)作為管道固定和安裝的基礎(chǔ)、且施工工藝相對簡單、成熟。整個工期歷時45 d，從施工時間和工程成本而言，都是較為經(jīng)濟(jì)合理的方案。

4 管橋跨越法應(yīng)用實例

4.1 雙中壓天然氣管道跨越工程

本工程位于寶雞市眉縣區(qū)域內(nèi)，為解決縣區(qū)內(nèi)用戶供氣問題需要跨越霸王河敷設(shè)雙管中壓燃?xì)夤艿?。管位位于霸王河匯入渭口上游1 500 m處，起點位于霸王河左岸石頭河?xùn)|干渠退水渠下游200 m處堤防背水側(cè)，終點位于霸王河右岸紅河谷快速干線路肩。管道跨越河道段長度為90 m，設(shè)計壓力為0.4 MPa，采用材質(zhì)為L360M的D325 mm×8 mm螺旋縫埋弧焊鋼管。

4.2 重點及難點工序

(1) 樁墩施工。根據(jù)施工現(xiàn)場河道寬度，本工程跨越寬度為90 m，共設(shè)置5個樁墩，樁墩為T型樁，樁基礎(chǔ)采用機(jī)械成孔灌注樁。樁基礎(chǔ)采用C30水泥混凝土現(xiàn)澆，樁墩直徑為1.0 m，高度為5.0 m，可根據(jù)基礎(chǔ)持力層情況調(diào)整樁長，樁墩下設(shè)墩臺基礎(chǔ)埋深1.5 m。為保證樁的垂直度，須及時校核樁中心位置及垂直度。為保持灌注樁樁底密實度，成樁時采用后壓漿法。樁芯混凝土澆灌過程中，應(yīng)注意防止地下水或地表水進(jìn)入，不能有超過20 mm的積水層，否則應(yīng)設(shè)法把混凝土表面的積水吸干，才能澆灌新的混凝土。支墩混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%后，方可進(jìn)行鋼管桁架的安裝。

(2) 桁架結(jié)構(gòu)制作及安裝。桁架采用鋼管制成梯形結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q235B，上弦桿選用φ168 mm×6 mm鋼管，下弦桿采用φ102 mm×5 mm鋼管，腹桿選用φ68 mm×4 mm鋼管。桁架高度為1.0 m，上下弦面寬度為1.0 m，并設(shè)置1.5 m高的不銹鋼欄桿。桁架制作應(yīng)保證三維控制(中心線、水平線、垂直線)平行，各支撐點焊接必須保證全熔透相貫焊接[6]。鋼構(gòu)件表面除銹后用兩道紅丹漆打底，再涂刷兩遍黃漆。桁架結(jié)構(gòu)最下緣凈空高度應(yīng)符合GB 50139－2014《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定：在不通航的河流上跨越時，桁架結(jié)構(gòu)最下緣應(yīng)比設(shè)計水位高出3 m。

(3) 管道的安裝。為了使桁架更好地起到承重作用和降低管道安裝難度，確定管道安裝在桁架的上弦平面上，采用管卡固定。管道安裝時，管道外應(yīng)先包裹一層橡膠絕緣套管，防止鐵質(zhì)吊裝設(shè)施直接與管道接觸而磨損管道。管道安裝應(yīng)在墩柱完全達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度及桁架結(jié)構(gòu)安裝完成并進(jìn)行預(yù)壓合格后進(jìn)行。安裝管道時，在桁架上每隔9 m設(shè)置一個支撐點，在每個支撐位置設(shè)置一個固定支架以固定管道。管道每2根進(jìn)行對接焊，并進(jìn)行無損探傷檢測焊口質(zhì)量，合格后對管道刷漆進(jìn)行外防腐。防腐層自然干燥后進(jìn)行管道吊裝，最后進(jìn)行固定焊口連接，完成管道的貫通。

4.3 實施效果

眉縣霸王河屬于中小型河流，管道跨越處河道較窄，河道常年基本無水流，地層穩(wěn)定性良好，對河兩側(cè)和支墩的沖刷、侵蝕程度較小。桁架結(jié)構(gòu)的剛度、穩(wěn)定性好，增加了施工的安全性和便捷性，避免了開挖方式敷設(shè)燃?xì)夤艿赖耐练搅看蠛徒蹬潘y等問題，且對管道后期運(yùn)行與檢修提供了便利。但因涉及樁基施工，需要對樁墩進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，故工期較長，工程共歷時60 d，其中樁基礎(chǔ)、橋墩的施工及養(yǎng)護(hù)就耗時40 d，桁架預(yù)制及安裝用時12 d，管道安裝及吹掃、壓力試驗用時8 d。

5 結(jié)語

架空跨越河道敷設(shè)燃?xì)夤艿罆r，首先，應(yīng)確保管道與固定管道的橋梁、管橋的安全性，并對橋梁的交通運(yùn)行、河道的通航與排流等產(chǎn)生的影響和安全隱患進(jìn)行充分評估；然后，根據(jù)隨橋敷設(shè)和管橋架設(shè)的優(yōu)缺點和適宜的工程條件，選擇安全、經(jīng)濟(jì)、合理的最佳方法；最后，在施工中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)程的要求，落實工程建設(shè)的合規(guī)性和可行性。尤其在工程施工中需要注重細(xì)節(jié)，嚴(yán)格計算管道的跨距、設(shè)置管道的補(bǔ)償和減震、做好管道的防腐保護(hù)和安全防護(hù)措施等。