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天然氣管道施工論文
摘要：文章以新建吳忠至中衛(wèi)城際鐵路為例，以楊灘村跨定武高速立交特大橋34#、92#門式墩蓋梁施工實際為背景，論述了采用貝雷支架在高鐵大跨度、跨天然氣管道門式墩蓋梁施工中的應(yīng)用技術(shù)，為類似跨鐵路、公路、河流等橋梁工程提供了經(jīng)驗。
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一、工程概況
楊灘村跨定武高速立交特大橋位于寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市境內(nèi)，全橋長7423.6米。該橋以門式墩形式在34#、92#墩兩處上跨天然氣管道，墩身高分別為22.7m、5.2m。蓋梁截面尺寸為4m×3m(寬×高)。凈跨度分別為19.4m、18m。天然氣管道直徑1.16m，埋深1.5m。本文以墩高、跨度大的34#門式墩蓋梁施工為例，介紹貝雷支架法在門式墩蓋梁施工中的應(yīng)用技術(shù)。34#門式墩跨越天然氣管道平面位置圖如下。
二、總體施工方案
因受天然氣管道影響，無法采用落地滿堂支架方案，經(jīng)項目部研究決定采用大鋼管立柱+雙層貝雷梁方案。該方案委托有資質(zhì)單位驗算，安全系數(shù)大于2，滿足施工要求。總體方案為：在門式墩承臺上搭設(shè)φ630×10mm鋼管立柱，橫向設(shè)置2排，縱向設(shè)置3排，間距2.5m，共5根立柱。鋼管支柱間連接采用蝶形連接件和矩形連接件(內(nèi)設(shè)置三角斜撐)，均采用[20b槽鋼，連接件橫聯(lián)間距2.5m，與鋼管支柱焊接采用□800×10×220mm，豎向間距3.5m設(shè)置。鋼管立柱上部主橫梁采用雙榀H600型鋼，型鋼上縱向鋪設(shè)雙層貝雷梁，貝雷片間距0.45m，3個貝雷片通過標準支撐架連接成1組。貝雷梁上橫向分配梁采用I40b工字鋼，間距50cm。分配梁上縱向設(shè)置I12工字鋼焊接的支撐架，上部鋪設(shè)10×10cm方木，間距20cm。方木上鋪設(shè)15mm厚的優(yōu)質(zhì)竹膠板充當?shù)啄�，�?cè)模則用大塊定型鋼模。鋼管支架搭設(shè)見下圖。
三、支架施工
(一)鋼管立柱安裝
采用φ630×10mm螺旋焊管作為支撐立柱，將上部支架及蓋梁的荷載傳到承臺，然后傳遞給樁基礎(chǔ)。為固定鋼管立柱及增加受力面積，事先在承臺施工時，預(yù)埋φ1000×20mm(直徑×厚度)的鋼板，鋼板底部焊接6根1m長Ф22螺紋鋼筋，作為固定鋼板用。根據(jù)蓋梁底標高、模板厚度、方木高度、工字鋼高度、貝雷梁高度、H型鋼高度等計算出鋼管長度并下料，并將切口打磨平整。用50T吊車將鋼管按預(yù)定位置放好，用儀器檢查，保證鋼管的垂直度，然后用電焊與底部預(yù)埋鋼板焊接牢固，并用8塊220×100×10mm(長×寬×厚)鋼板作為加勁板，對稱焊接在鋼管與鋼板之間。
(二)柱間連接系安裝
為加強鋼管立柱整體穩(wěn)固性，立柱間采用連接系將單個承臺上的鋼管立柱連接成整體。連接系均采用[20b槽鋼，連接件橫聯(lián)間距2.5m，與鋼管立柱焊接采用□800×220×10mm(長×寬×厚)鋼板連接，豎向間距3.5m設(shè)置。連接系安裝采用25T吊車吊裝，工人在腳手架搭設(shè)的操作平臺上進行連接系的焊接操作。
(三)H型鋼主橫梁安裝
采用雙榀H600型鋼作為主橫梁，用50T吊車將H型鋼順橋向放置在鋼管立柱頂部的連接鋼板上，并在H型鋼兩側(cè)各焊一個三角鋼板作為加勁板，防止H型鋼移動和傾覆。
(四)貝雷梁安裝
先在地面將貝雷片按設(shè)計片數(shù)拼裝聯(lián)結(jié)好，用50T吊車將貝雷梁依次吊裝到主橫梁H型鋼上預(yù)定位置，貝雷梁間距0.45m，3個貝雷片通過標準支撐架連接成1組，并用自制U型卡將其與主橫梁H型鋼固定好。本蓋梁支架設(shè)計采用雙層貝雷梁作為蓋梁的承重平臺，為提高貝雷梁的整體受力效果，加強整體穩(wěn)固性，用自制U型卡將上下兩層貝雷梁連成整體，同時在靠近墩柱處的貝雷梁，用[10槽鋼做背楞和Ф16對拉桿拉緊使之連成整體。
(五)分配梁及模板安裝
分配梁采用I40b工字鋼，順橋向布置，間距0.5m，并用[20b槽鋼將其焊接連成整體。分配梁上縱向設(shè)置I12工字鋼焊接的支撐架，上部鋪設(shè)10×10cm方木，間距20cm。方木上鋪設(shè)15mm厚的優(yōu)質(zhì)竹膠板充當?shù)啄�，同時設(shè)置好預(yù)拱度。側(cè)模采用大塊定型鋼模，分節(jié)用螺栓連接。
四、支架預(yù)壓
在貝雷梁上每隔2米標記一個點作為沉降觀測點。34#現(xiàn)澆蓋梁荷載總重為609.2噸，其中包括梁體重601.2t(減去墩頂范圍梁體重量);各種施工荷載約8t(人工、機械荷載2t，模板重6t)。預(yù)壓荷載=(梁重+施工荷載重)*1.2=(601.2+8)*1.2=731t。預(yù)壓采用袋裝土，按照施工總荷載的60%、100%、120%分三級加載，加載順序按照水平分層、從兩頭往中間的順序逐級堆載，每級加載完畢1h后進行變形觀測。支架預(yù)壓荷載全部加載完成后，按照4h、8h、12h、24h觀測4次，當相鄰兩次觀測累計變形量平均值之差小于1mm時，認為支架預(yù)壓已達穩(wěn)定;當加載完成后24小時仍不能達到要求，后續(xù)以每4h觀測一次，直至變形量符合要求方可卸載。卸載按加載順序反向進行，卸載時再次測量標高，得出塑性變形、彈性變形值。通過各級荷載下支架的變形值，消除塑性變形，測出彈性變形，繪制沉降量觀測曲線，彈性變形曲線，從而根據(jù)確定立模標高。公式如下：Δ=Δ(e)+Δ(n)Δ=加載0%相對標高-100%相對標高Δ(e)=總變形-塑性變形Δ(n)=加載0%相對標高-卸載后相對標高立模標高=設(shè)計梁底標高+Δ(e)式中：Δ——支架總變形;Δ(e)、Δ(n)———支架的彈性變形和塑性變形。
五、鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道施工
鋼筋在加工廠集中加工，按設(shè)計圖將鋼筋加工成半成品，用汽車運到現(xiàn)場。用25T吊車吊運至蓋梁底模上綁扎安裝。先綁扎底板鋼筋，再綁扎腹板和頂板鋼筋，安裝側(cè)模。鋼筋保護層采用同標號混凝土墊塊，以確保均勻可靠。預(yù)應(yīng)力管道跟隨鋼筋之后及時安裝固定，當蓋梁鋼筋與波紋管位置相碰時，可適當移動蓋梁鋼筋或進行適當彎折。預(yù)應(yīng)力孔道定位網(wǎng)預(yù)先點焊成片，網(wǎng)格準確。安裝時按50cm間距布置，與四周鋼筋綁扎或點焊固定。
六、混凝土施工
門式墩蓋梁為大體積混凝土工程，混凝土方量大，強度高，水泥用量多，為減少施工中混凝土膨脹、收縮不均，及溫度應(yīng)力等不利因素，應(yīng)盡量縮短混凝土澆注時間及采取其它有效措施，保證混凝土澆注質(zhì)量�；炷劣蓴嚢枵炯邪柚乒⿷�(yīng)，采用混凝土罐車運到施工現(xiàn)場，用混凝土汽車泵運送至模內(nèi)進行澆筑。
七、預(yù)應(yīng)力施工
(一)預(yù)應(yīng)力張拉
縱向預(yù)應(yīng)力采用兩端對稱張拉，張拉控制采用應(yīng)力與伸長量雙向控制，應(yīng)力控制為主，伸長值作為校核。張拉時，千斤頂張拉力作用線應(yīng)與鋼絞線的軸線重合。設(shè)計伸長量與實際伸長量之間誤差應(yīng)在±6%以內(nèi)，在測定伸長量時應(yīng)扣除因非彈性變形引起的伸長值。張拉程序：0→初應(yīng)力→σk……………持荷5min→σk錨固張拉到初應(yīng)力時，劃線作測伸長值的標記。兩端千斤頂?shù)纳祲骸澗�、測伸長值的測量等工作應(yīng)同步進行。張拉同一截面的斷絲率不得大于5‰，在任何情況下，不允許整根拉斷。
(二)孔道壓漿
張拉后24小時內(nèi)對管道進行壓漿�？椎缐簼{采用真空壓漿工藝。先用真空泵使孔道內(nèi)形成一定的氣壓差，再將水泥漿用壓漿機壓入孔內(nèi)，使之填滿預(yù)應(yīng)力筋與孔道間的空隙，讓預(yù)應(yīng)力筋與混凝土牢固粘結(jié)為一整體。
(三)封錨
封錨前對錨槽進行鑿毛處理，并利用焊在錨板上的鋼筋與封錨鋼筋綁扎在一起，以保證錨端混凝土與梁體混凝土連為一體，封錨后用聚胺脂進行防水處理，封錨混凝土標號不應(yīng)低于梁段混凝土強度。八、支架拆除支架拆除順序和搭設(shè)順序相反。先搭的后拆，后搭的先拆。先從鋼管支架頂端拆起。拆除順序為：防護網(wǎng)→施工平臺和爬梯→縱向支撐架→橫向分配梁→縱向貝雷梁→鋼管立柱。九、結(jié)束語楊灘村跨定武高速立交特大橋34#、92#門式墩，采用貝雷梁支架法現(xiàn)澆施工蓋梁技術(shù)取得了成功，解決了跨天然氣管道、大跨度門式墩的施工難題，提高了工效，加快了施工進度，簡化了支撐體系，節(jié)省了大量的周轉(zhuǎn)材料及人工，大大降低了工程成本，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，為以后跨越鐵路、公路、河流的橋梁施工提供了寶貴經(jīng)驗。
參考文獻：
[1]《高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標準》(TB10752-2010)
[2]《高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)規(guī)程》(Q/CR9603-2015)
[3]《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標準》(TB10424—2010)
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