肯尼亞64 m管道橋支架推送架設施工方法

戚國順，王浩

中石化江蘇油建工程有限公司，江蘇揚州225009

肯尼亞64 m管道橋支架推送架設施工方法

戚國順，王浩

中石化江蘇油建工程有限公司，江蘇揚州225009

在不具備大型起吊設備的情況下，在深20 m的峽谷上，架設長64 m、質量60 t的鋼管結構桁架管道橋是工程施工的難點之一，采用管橋整體預制、搭設臨時支架、吊車起吊配合推土機推進的方法，可順利實現(xiàn)管橋的架設。文章較為詳細地論述了架設64 m管橋的施工方案、管橋的整體預制及管橋的推送步驟等。

桁架管道橋；整體預制；推送架設；臨時支架；吊車

0 引言

肯尼亞是一個能源貧乏的東非國家，電力資源稀缺，全國電網(wǎng)覆蓋率只有30%，廣大農(nóng)村覆蓋率更是不足10%。KENGEN地熱管道項目就是為了緩解肯尼亞電力供應緊張而由世界銀行和德國開發(fā)銀行貸款的電力擴容項目。

該項目位于肯尼亞首都內(nèi)羅畢西北約120 km的奈瓦沙鎮(zhèn)（Naivasha）奧爾卡利亞（Olkaria）地區(qū)“地獄之門”國家公園內(nèi)。這里海拔2000m左右，處于赤道0°18′，屬于典型的熱帶草原氣候，見圖1。

圖1 肯尼亞地熱管道工程一角

該工程概況如下：118km（直徑102～1219mm）蒸汽管道，設計壓力1.35~14.0 MPa，輸送蒸汽溫度200℃；地面低架空蒸汽管道需要施工8 800多根鋼筋混凝土灌注樁、8個分離站、15臺分離器（直徑2 100～2 700 mm）、37個井口、51臺閃蒸罐、29 km低壓電纜、34 km中壓電纜、71 km光纖、65 km控制電纜、41 km接地電纜以及電儀設備（變壓器22臺、環(huán)網(wǎng)柜15臺、配電箱24臺、控制柜10臺、電動閥95臺、氣動閥17臺、接線箱200只）。

該工程共有7座跨過峽谷的管道橋，最大一座管橋長64 m、寬4 m、高3 m、質量60 t，為鋼管結構桁架橋。在深20 m的峽谷上，沒有大型起吊設備的情況下，架設64 m管橋施工難度非常大。

1 架設64m管橋施工方案

1.1 施工現(xiàn)場及施工設備狀況

64 m管橋支墩凈跨62 m，橋面至谷底最深處為20 m，峽谷為季節(jié)性河流，旱季谷底無水，溝岸坡度陡峭。

因在國外施工，施工單位不具備特大型起吊設備，現(xiàn)場只有60、30、25 t汽車吊各1臺，要實現(xiàn)質量60 t的管橋一次吊裝就位是不可能的。

1.2 架設64 m管橋的方案

結合施工現(xiàn)場及施工設備狀況，經(jīng)過多次論證，因地制宜，確定64 m管橋架設總體施工方案為：管橋帶預拱度整體預制，在峽谷中心部位設臨時支架，在吊車配合下用推土機推送橋體跨上臨時支架，推土機繼續(xù)推進管橋，吊車協(xié)助到達對岸橋支墩并就位。

2 管橋架設施工過程

2.1 管橋整體預制

2.1.1 桁架管橋預拱度確定

為保證桁架管橋安裝在橋墩上后，桁架管橋橋面在一個平面上，管橋整體預制時要留有合適的預拱度。依據(jù)設計要求，64 m管橋預拱度為150 mm。

2.1.2 管橋整體預制平臺構筑

在管橋一端橋中心線兩側對稱構筑12對混凝土基礎，混凝土基礎中心橫向間距3.6 m，縱向間距6 m，兩端基礎頂面標高設為±0，兩端向中間的基礎頂面標高逐對均勻升高，到中間位置時總升高值為150 mm。澆筑時預埋地腳螺栓及鋼板，以便安裝推送滾動導軌，見圖2。

2.1.3 推送滾動導軌安裝

按圖3進行推送滾動導軌安裝。在安裝導軌時一次性調整好標高，控制好管橋需要的預拱度，限位板縱向保持直線。

圖2 管橋發(fā)射支架混凝土基礎示意/mm

圖3 管橋發(fā)送滾動導軌設計示意/mm

2.1.4 管橋整體預制

按設計圖做好管橋單個構件預制，在滾動導軌上進行管橋組對、焊接、防腐涂漆，經(jīng)檢驗為合格，通過驗收。

2.2 管橋推送

2.2.1 管橋推送臨時支架的施工

管橋推送時臨時支架要承受橋體全部重力，同時還要承受一定的縱向推力。因此臨時支架要有足夠的豎向承載能力，又要有一定的縱向抗彎曲能力。確定在峽谷底部架設四支柱臨時支架，支架地面以下為深12 m、直徑1.2 m鉆孔鋼筋混凝土灌注樁，相鄰樁孔中心距為6.0 m，同時預埋鋼管，鋼管接長形成20 m地上支架立柱，四根立柱間用鋼管斜向拉撐保證支架穩(wěn)固性，見圖4。

2.2.2 臨時支架樁基承載力復核

樁型為鉆孔鋼筋混凝土灌注樁，安全系數(shù)K取2；樁直徑D為1 200 mm；截面積As為1.130 4 m2，周長L為3.768 m。

第1土層：可忽略土層阻力，極限側阻力標準值qsik為0 kPa，層面深度0 m，層底深度2.4 m、土層厚度h為2.4 m，土層液化折減系數(shù)ψL取1，則：

圖4 管橋臨時支架示意

極限側阻力Qsik=L×h×qsik×ψL=3.768×2.4× 0×1=0（kN）

第2土層：細粉砂（中密），極限側阻力標準值qsik為40 kPa，層面深度2.4 m，層底深度7.4 m，土層厚度5 m，土層液化折減系數(shù)取1，則：

極限側阻力Qsik=L×h×qsik×ψL=3.768×5× 40×1=753.6（kN）

第3土層：粉土，孔隙比e為0.75≤e≤0.9，極限側阻力標準值qsik為50 kPa，層面深度7.4 m，層底深度12.6 m，土層厚度5.2 m，澆筑后測得標高，根據(jù)實際標高計算各構件尺寸，采用自動等離子切割機下料，土層液化折減系數(shù)取1，則：

極限側阻力Qsik=L×h×qsik×ψL=3.768×5.2× 50×1=979.68（kN）

總極限側阻力Qsk=∑Qsik=1 733.28（kN）

極限端阻力標準值qpk=550（kN）

極限端阻力Qpk=qpk×As=550×1.130 4= 621（kN）

單樁豎向極限承載力標準值Quk=Qsk+Qpk= 1 733.28+621=2 355（kN）

單樁豎向承載力特征值Ra=Quk/K=2 355/2= 1 177（kN）

管橋質量60 t，管橋臨時支架質量32.27 t，總質量92.27 t。最大載荷904.24 kN。

4根12 m樁基能承受的額定載荷為1 177×4= 4 708 kN＞904.24 kN，滿足實際需求。

地面以上支架承載力及穩(wěn)定性（復核安全系數(shù)取3.0），經(jīng)計算滿足管橋推送架設要求。

2.2.3 降低管橋推送縱向推力的措施

為了盡可能降低管橋推送時對臨時支架產(chǎn)生的縱向推力，采取兩個措施保證臨時支架的穩(wěn)定和安全：

（1）臨時支架頂端安裝滾動導軌。滾動導軌設置與地面滾動導軌相同。

（2）當管橋推送將要接近山谷中心時，由位于山谷底部的60 t吊車配合，起吊管橋搭在臨時支架上，繼續(xù)推送時60 t吊車仍起吊管橋，承受管橋部分重量，從而降低過大的縱向推力導致臨時支架彎曲變形甚至垮塌。

2.2.4 管橋推力計算及推送設備選擇

圓錐滾子軸承摩擦系數(shù)f為0.001 7~0.002 5，取0.002 5，共11組24套軸承，管橋自身質量G為60 t，重力加速度g取10 m/s2，則總摩擦力F為：

F=Ggf=60×1000×10×0.0025=1.5（kN）

SHANTUI-SD32推土機最大牽引力為318 kN，遠大于推送時產(chǎn)生的阻力。結合現(xiàn)場條件，決定選用SHANTUI-SD32推土機推送。

2.2.5 管橋推送就位

管橋按以下5個步驟推送就位。

（1）推土機就位，并開始緩慢推進，速度控制在2 m/min。

（2）當管橋將要接近山谷中心時，位于山谷底部的60 t吊車配合起吊，把管橋搭在臨時支架上，見圖5。

圖5 60t吊車配合起吊管橋上臨時支架

（3）推土機和60 t吊車協(xié)作連續(xù)推進管橋。

（4）當管橋推進至接近3/4跨度時，另外兩臺30 t、25 t吊車在對岸起吊管橋，協(xié)作推進管橋到達對岸，并擱置在橋墩上，見圖6。

（5）兩臺吊車協(xié)助調整管橋位置，確保管橋位置在管道中心線上，完成管橋推送架設。

圖6 對岸兩臺30 t、25 t吊車配合起吊管橋上橋墩

3 結束語

經(jīng)過21 d的周密組織、精心施工，我們按預定工期順利地完成管橋架設施工任務，經(jīng)新西蘭項目監(jiān)理檢查驗收，工程施工質量符合規(guī)定要求?？夏醽咾ENGEN地熱管道項目工程于2012年8月動工，2014年2月一次投產(chǎn)成功，獲得肯尼亞國家領導人的高度贊譽。該工程的成功實施，為江蘇油建積累了地熱發(fā)電管道工程項目方面的施工經(jīng)驗。

[1]王健愷.不停輸更換懸索管道橋懸索和吊桿的施工方法[J].石油工程建設，2014，40（3）：77-79.

[2]張云彩，馬志敏，齊晉章，等.關于長輸管道跨越工程施工的改進建議[J].石油工程建設，2014，40（2）：53-55.

Using Method of Setting up Support Frame and Pushing Structure to Erect 64 mLong Pipeline Bridge inKenya

QiGuoshun，Wang Hao
Sinopec J iangsuOilfield ConstructionEngineering Co.，Ltd.，Yangzhou 225009，China

In the case of lack of heavy hoisting equipment，erecting a 60 t，64 m long steel truss type pipeline bridge over 20 m deep gorge is a difficult task.The method is adopted to successfully realize the pipeline bridge erection，that is integral prefabrication of the pipeline bridge，setting up a temporary support frame，hoisting by a crane and pushing by a bulldozer.The construction scheme，integral prefabrication of the pipeline bridge and pushing procedure of the pipeline bridge are discussed indetailinthis paper.

truss type pipeline bridge；integralprefabrication；electionby pushing；temporary support；crane

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.03.018

戚國順（1967-），男，江蘇泰州人，高級工程師，1992年畢業(yè)于西南石油學院油氣儲運專業(yè)，主要從事石油建設工程項目和技術管理工作。

2015-02-09