肯尼亚64 m管道桥支架推送架设施工方法

戚国顺，王浩

中石化江苏油建工程有限公司，江苏扬州225009

肯尼亚64 m管道桥支架推送架设施工方法

戚国顺，王浩

中石化江苏油建工程有限公司，江苏扬州225009

在不具备大型起吊设备的情况下，在深20 m的峡谷上，架设长64 m、质量60 t的钢管结构桁架管道桥是工程施工的难点之一，采用管桥整体预制、搭设临时支架、吊车起吊配合推土机推进的方法，可顺利实现管桥的架设。文章较为详细地论述了架设64 m管桥的施工方案、管桥的整体预制及管桥的推送步骤等。

桁架管道桥；整体预制；推送架设；临时支架；吊车

0 引言

肯尼亚是一个能源贫乏的东非国家，电力资源稀缺，全国电网覆盖率只有30%，广大农村覆盖率更是不足10%。KENGEN地热管道项目就是为了缓解肯尼亚电力供应紧张而由世界银行和德国开发银行贷款的电力扩容项目。

该项目位于肯尼亚首都内罗毕西北约120 km的奈瓦沙镇（Naivasha）奥尔卡利亚（Olkaria）地区“地狱之门”国家公园内。这里海拔2000m左右，处于赤道0°18′，属于典型的热带草原气候，见图1。

图1 肯尼亚地热管道工程一角

该工程概况如下：118km（直径102～1219mm）蒸汽管道，设计压力1.35~14.0 MPa，输送蒸汽温度200℃；地面低架空蒸汽管道需要施工8 800多根钢筋混凝土灌注桩、8个分离站、15台分离器（直径2 100～2 700 mm）、37个井口、51台闪蒸罐、29 km低压电缆、34 km中压电缆、71 km光纤、65 km控制电缆、41 km接地电缆以及电仪设备（变压器22台、环网柜15台、配电箱24台、控制柜10台、电动阀95台、气动阀17台、接线箱200只）。

该工程共有7座跨过峡谷的管道桥，最大一座管桥长64 m、宽4 m、高3 m、质量60 t，为钢管结构桁架桥。在深20 m的峡谷上，没有大型起吊设备的情况下，架设64 m管桥施工难度非常大。

1 架设64m管桥施工方案

1.1 施工现场及施工设备状况

64 m管桥支墩净跨62 m，桥面至谷底最深处为20 m，峡谷为季节性河流，旱季谷底无水，沟岸坡度陡峭。

因在国外施工，施工单位不具备特大型起吊设备，现场只有60、30、25 t汽车吊各1台，要实现质量60 t的管桥一次吊装就位是不可能的。

1.2 架设64 m管桥的方案

结合施工现场及施工设备状况，经过多次论证，因地制宜，确定64 m管桥架设总体施工方案为：管桥带预拱度整体预制，在峡谷中心部位设临时支架，在吊车配合下用推土机推送桥体跨上临时支架，推土机继续推进管桥，吊车协助到达对岸桥支墩并就位。

2 管桥架设施工过程

2.1 管桥整体预制

2.1.1 桁架管桥预拱度确定

为保证桁架管桥安装在桥墩上后，桁架管桥桥面在一个平面上，管桥整体预制时要留有合适的预拱度。依据设计要求，64 m管桥预拱度为150 mm。

2.1.2 管桥整体预制平台构筑

在管桥一端桥中心线两侧对称构筑12对混凝土基础，混凝土基础中心横向间距3.6 m，纵向间距6 m，两端基础顶面标高设为±0，两端向中间的基础顶面标高逐对均匀升高，到中间位置时总升高值为150 mm。浇筑时预埋地脚螺栓及钢板，以便安装推送滚动导轨，见图2。

2.1.3 推送滚动导轨安装

按图3进行推送滚动导轨安装。在安装导轨时一次性调整好标高，控制好管桥需要的预拱度，限位板纵向保持直线。

图2 管桥发射支架混凝土基础示意/mm

图3 管桥发送滚动导轨设计示意/mm

2.1.4 管桥整体预制

按设计图做好管桥单个构件预制，在滚动导轨上进行管桥组对、焊接、防腐涂漆，经检验为合格，通过验收。

2.2 管桥推送

2.2.1 管桥推送临时支架的施工

管桥推送时临时支架要承受桥体全部重力，同时还要承受一定的纵向推力。因此临时支架要有足够的竖向承载能力，又要有一定的纵向抗弯曲能力。确定在峡谷底部架设四支柱临时支架，支架地面以下为深12 m、直径1.2 m钻孔钢筋混凝土灌注桩，相邻桩孔中心距为6.0 m，同时预埋钢管，钢管接长形成20 m地上支架立柱，四根立柱间用钢管斜向拉撑保证支架稳固性，见图4。

2.2.2 临时支架桩基承载力复核

桩型为钻孔钢筋混凝土灌注桩，安全系数K取2；桩直径D为1 200 mm；截面积As为1.130 4 m2，周长L为3.768 m。

第1土层：可忽略土层阻力，极限侧阻力标准值qsik为0 kPa，层面深度0 m，层底深度2.4 m、土层厚度h为2.4 m，土层液化折减系数ψL取1，则：

图4 管桥临时支架示意

极限侧阻力Qsik=L×h×qsik×ψL=3.768×2.4× 0×1=0（kN）

第2土层：细粉砂（中密），极限侧阻力标准值qsik为40 kPa，层面深度2.4 m，层底深度7.4 m，土层厚度5 m，土层液化折减系数取1，则：

极限侧阻力Qsik=L×h×qsik×ψL=3.768×5× 40×1=753.6（kN）

第3土层：粉土，孔隙比e为0.75≤e≤0.9，极限侧阻力标准值qsik为50 kPa，层面深度7.4 m，层底深度12.6 m，土层厚度5.2 m，浇筑后测得标高，根据实际标高计算各构件尺寸，采用自动等离子切割机下料，土层液化折减系数取1，则：

极限侧阻力Qsik=L×h×qsik×ψL=3.768×5.2× 50×1=979.68（kN）

总极限侧阻力Qsk=∑Qsik=1 733.28（kN）

极限端阻力标准值qpk=550（kN）

极限端阻力Qpk=qpk×As=550×1.130 4= 621（kN）

单桩竖向极限承载力标准值Quk=Qsk+Qpk= 1 733.28+621=2 355（kN）

单桩竖向承载力特征值Ra=Quk/K=2 355/2= 1 177（kN）

管桥质量60 t，管桥临时支架质量32.27 t，总质量92.27 t。最大载荷904.24 kN。

4根12 m桩基能承受的额定载荷为1 177×4= 4 708 kN＞904.24 kN，满足实际需求。

地面以上支架承载力及稳定性（复核安全系数取3.0），经计算满足管桥推送架设要求。

2.2.3 降低管桥推送纵向推力的措施

为了尽可能降低管桥推送时对临时支架产生的纵向推力，采取两个措施保证临时支架的稳定和安全：

（1）临时支架顶端安装滚动导轨。滚动导轨设置与地面滚动导轨相同。

（2）当管桥推送将要接近山谷中心时，由位于山谷底部的60 t吊车配合，起吊管桥搭在临时支架上，继续推送时60 t吊车仍起吊管桥，承受管桥部分重量，从而降低过大的纵向推力导致临时支架弯曲变形甚至垮塌。

2.2.4 管桥推力计算及推送设备选择

圆锥滚子轴承摩擦系数f为0.001 7~0.002 5，取0.002 5，共11组24套轴承，管桥自身质量G为60 t，重力加速度g取10 m/s2，则总摩擦力F为：

F=Ggf=60×1000×10×0.0025=1.5（kN）

SHANTUI-SD32推土机最大牵引力为318 kN，远大于推送时产生的阻力。结合现场条件，决定选用SHANTUI-SD32推土机推送。

2.2.5 管桥推送就位

管桥按以下5个步骤推送就位。

（1）推土机就位，并开始缓慢推进，速度控制在2 m/min。

（2）当管桥将要接近山谷中心时，位于山谷底部的60 t吊车配合起吊，把管桥搭在临时支架上，见图5。

图5 60t吊车配合起吊管桥上临时支架

（3）推土机和60 t吊车协作连续推进管桥。

（4）当管桥推进至接近3/4跨度时，另外两台30 t、25 t吊车在对岸起吊管桥，协作推进管桥到达对岸，并搁置在桥墩上，见图6。

（5）两台吊车协助调整管桥位置，确保管桥位置在管道中心线上，完成管桥推送架设。

图6 对岸两台30 t、25 t吊车配合起吊管桥上桥墩

3 结束语

经过21 d的周密组织、精心施工，我们按预定工期顺利地完成管桥架设施工任务，经新西兰项目监理检查验收，工程施工质量符合规定要求。肯尼亚KENGEN地热管道项目工程于2012年8月动工，2014年2月一次投产成功，获得肯尼亚国家领导人的高度赞誉。该工程的成功实施，为江苏油建积累了地热发电管道工程项目方面的施工经验。

[1]王健恺.不停输更换悬索管道桥悬索和吊杆的施工方法[J].石油工程建设，2014，40（3）：77-79.

[2]张云彩，马志敏，齐晋章，等.关于长输管道跨越工程施工的改进建议[J].石油工程建设，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

戚国顺（1967-），男，江苏泰州人，高级工程师，1992年毕业于西南石油学院油气储运专业，主要从事石油建设工程项目和技术管理工作。

2015-02-09