管道跨越施工中橋身桁架和懸索同步發(fā)送安裝技術(shù)

寇建峰

大慶油田工程建設(shè)有限公司油建二公司，黑龍江大慶 163114

目前大中型索跨通常采用橋身非對(duì)稱性安裝[1]或荷載逐步轉(zhuǎn)移法[2]施工，這兩種施工方法需要先將主索、吊索、抗風(fēng)索等安裝完畢再發(fā)送桁架，施工程序較多，且桁架需要在空中進(jìn)行組焊，高空作業(yè)量大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。2015年，在長(zhǎng)慶油田馬惠原油管道安全升級(jí)改造工程中，有2處跨度為150 m的管道跨越施工工程。如果采用橋身非對(duì)稱性安裝或荷載逐步轉(zhuǎn)移法，對(duì)于中型跨度索跨（100～200 m跨度）來說，安全風(fēng)險(xiǎn)和成本較高，施工周期較長(zhǎng)。為此研究了桁架及各索系同步發(fā)送技術(shù)，可減少高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)質(zhì)高效地完成了懸索跨越施工任務(wù)。

1 同步發(fā)送工藝原理

桁架分段預(yù)制完成后，先利用施工索上的發(fā)送系統(tǒng)將第一段桁架固定；在地面上將第二段桁架與第一段桁架進(jìn)行組焊連接，焊接完成后，將連接好的主索、吊索、抗風(fēng)索放在桁架上通過牽引繩向前發(fā)送，并及時(shí)將施工索上預(yù)留的發(fā)送系統(tǒng)與第二段桁架進(jìn)行連接固定；第二段發(fā)送至可與第三段桁架焊接的程度時(shí)停止，進(jìn)行第二段與第三段桁架的焊接、索繩放置，依次進(jìn)行，即完成整個(gè)桁架及索繩的發(fā)送。

2 工藝要點(diǎn)

2.1 施工索選型計(jì)算

（1）最大荷載計(jì)算重量的確定：

式中：q為施工索自重，kg/m，本工程取值9.28；L為跨距，m，本工程取值150；Q為吊具質(zhì)量（桁架最大質(zhì)量及發(fā)送系統(tǒng)質(zhì)量等，kg，本工程取值19 600；Kt=K1·K2；K1為動(dòng)載系數(shù)，本工程取 1.2；K2為不均衡系數(shù)，本工程取1.33。

（2）施工索垂度：

（3）施工索水平張力：

（4）施工索在塔架頂部支撐點(diǎn)處支座反力：

（5）施工索張力：

（6）鋼絲繩安全系數(shù)校核：

2.2 施工索安裝

先將發(fā)送端施工索上端繞過塔頂，下端用繩夾將主纜錨固在錨墩上，另一端先靠人工將φ12 mm白棕繩從發(fā)送端拉到接收端，再通過白棕繩把牽引繩拉到接收端，牽引動(dòng)力可用人工和機(jī)械配合。施工索連接方式如圖1所示，施工索與錨固座連接方式如圖2所示。牽引繩就位后，在跨越發(fā)送端將施工索用吊車吊起，牽引繩將施工索牽引到接收端，繞過塔架，通過錨具端固定在錨固座吊耳上面。

2.3 發(fā)送系統(tǒng)安裝調(diào)試

發(fā)送系統(tǒng)由發(fā)送滑車、手拉葫蘆、牽引設(shè)備（牽引繩、卷?yè)P(yáng)機(jī)）組成。發(fā)送滑車按15 m設(shè)置一組，滑車數(shù)量公式：n=L/15（L為跨度，本工程取150m），經(jīng)計(jì)算得出應(yīng)使用發(fā)送系統(tǒng)10組。為安全起見，準(zhǔn)備15組發(fā)送系統(tǒng)（10組使用，5組備用）。

安裝前將滑車、葫蘆涂抹潤(rùn)滑油脂減少摩擦力，并將滑車與葫蘆、滑車與牽引繩連接，使用吊車吊起，配合塔架頂部工作人員，將滑車掛至施工索上。發(fā)送系統(tǒng)安裝完成后，通過牽引設(shè)備進(jìn)行預(yù)牽引，使滑車在施工索上行走，查看是否行走順暢，若有卡、頓現(xiàn)象，檢查滑車，必要時(shí)進(jìn)行更換。

圖1 施工索連接

圖2 施工索與錨固座連接

2.4 同步發(fā)送

（1）桁架預(yù)制。第一，桁架預(yù)制時(shí)根據(jù)滑車數(shù)量（10個(gè)）、桁架總長(zhǎng)（150 m）劃分為10段，每段15 m。第二，進(jìn)場(chǎng)鋼管長(zhǎng)度為6、9 m不等，綜合考慮滑車數(shù)量，盡量減少對(duì)接接頭，每段桁架預(yù)制長(zhǎng)度在15～18 m較為合適，預(yù)制的同時(shí)按設(shè)計(jì)圖紙要求焊接吊索及抗風(fēng)索拉索的吊耳。

（2）主索、吊索、抗風(fēng)索發(fā)送。每段預(yù)制的桁架配一組發(fā)送系統(tǒng)。發(fā)送前使用施工索上發(fā)送系統(tǒng)固定第一段桁架，在地面施工平臺(tái)上將第二段桁架與第一段桁架進(jìn)行組焊連接。在焊接完成后，將主索索夾與吊索上端、抗風(fēng)索與拉索、拉索與桁架通過相應(yīng)的錨具、吊耳連接好，并放置桁架上，由對(duì)岸的卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引滑車組上的牽引繩勻速牽引發(fā)送（桁架、主索、吊索、抗風(fēng)索發(fā)送方式如圖3、吊裝方式如圖4所示）。

圖3 主索、吊索、抗風(fēng)索發(fā)送

圖4 桁架、主索、吊索、抗風(fēng)索吊裝方式

（3）主索吊裝。當(dāng)桁架發(fā)送到位后，先在塔架頂端U型槽內(nèi)涂抹潤(rùn)滑油脂，再使用吊車將主索吊起，平穩(wěn)放置在U型槽內(nèi)。吊帶與主索起吊點(diǎn)置于塔架中心與主纜錨墩一側(cè)（輔跨），減少主索與U型槽的摩擦。

（4）吊索連接。主索吊裝完成后，通過發(fā)送系統(tǒng)將桁架吊起，起吊高度達(dá)到吊索下端的套筒調(diào)節(jié)式熱鑄錨可與桁架吊耳連接的位置，將吊索與桁架吊耳連接。連接完成后緩慢調(diào)整手拉葫蘆，使桁架降落至桁架兩端與桁架基礎(chǔ)接觸為止，安裝桁架鉸支。

（5）抗風(fēng)索連接?？癸L(fēng)索隨桁架發(fā)送完成后，將錨固端錨錠與抗風(fēng)索錨固座上配套螺栓臨時(shí)連接。

（6）管道安裝。按桁架組裝發(fā)送方式進(jìn)行跨越管段的發(fā)送安裝，發(fā)送前，升降系統(tǒng)下掛吊帶，吊帶與管道接觸位置墊10 mm厚絕緣橡膠板以增大受力面積，保護(hù)管道保溫層。發(fā)送過程中利用升降系統(tǒng)調(diào)整好管段中心線，待無損檢測(cè)合格后對(duì)焊口進(jìn)行防腐保溫，管道懸索跨越完成后如圖5所示。

圖5 管道懸索跨越完成

（7）整體調(diào)試及施工索拆除。第一，抗風(fēng)索安裝完成后，使用25 t千斤頂通過調(diào)整主索錨固端錨錠與調(diào)節(jié)螺桿相對(duì)位置來控制桁架起拱弧度，調(diào)拱時(shí)，發(fā)送端和接收端的錨錠都需調(diào)整，以保證調(diào)拱結(jié)束后，主索吊索處于豎直狀態(tài)。第二，當(dāng)起拱弧度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，調(diào)整吊索下端套筒可調(diào)式錨具，使全部吊索受力均勻平整，吊索調(diào)整完成后，快速緊固主索錨錠螺栓。第三，桁架拱度、吊索調(diào)整完成后，按桁架拱度調(diào)整方式對(duì)抗風(fēng)索錨錠進(jìn)行調(diào)整，使抗風(fēng)索達(dá)到受力狀態(tài)。調(diào)試完成后方可拆除施工索等輔助設(shè)施。

3 結(jié)束語

2015年，在長(zhǎng)慶油田馬惠原油管道安全升級(jí)改造工程中，針對(duì)2處跨度為150 m的懸索跨越施工，成功使用了地面組裝同步發(fā)送施工技術(shù)，獲得建設(shè)單位和監(jiān)理單位的一致好評(píng)。實(shí)踐證明：該技術(shù)施工安全性高、質(zhì)量容易控制、工期短。

[1]張杰，張安，羅子波.中緬管道懸索跨越非對(duì)稱性橋身安裝實(shí)踐[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2014，33（3）：302-305.

[2]陳曉霞，肖勝軍.長(zhǎng)輸管道懸索跨越空中發(fā)送施工方法[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2002，21（1）：45-47.