拖拉法安装过桥管道的施工技术

江西建工第二建筑有限责任公司 南昌 330001

1 工程概况及施工难点

曾巩大桥位于江西省抚州市南丰县，东西走向，10跨9墩，桥墩跨度30 m，桥全长300 m，大桥设计起拱，桥中部较两端高约1.00 m（图1）。

图1 曾巩大桥

南丰县自来水公司新建的自来水管网配套工程，计划有2条φ416 mm×8 mm（外径×壁厚）水管要从大桥的盖梁以上、T形梁翼板之下通过，位置见图2。

图2 管道与大桥相对位置剖面示意

若从桥面往下吊装管道的方法，则无法将管道吊到设计要求的位置；若在桥下面搭设脚手架进行安装，则不但工程量巨大，而且脚手架需搭建在湍急的河流之上，难度更大，不能考虑。所以管道如何安装至设计要求的位置，是管道安装工程最大的施工难点[1,2]。

2 施工方法要点

本工程设计的施工方法要点是：采用“拖拉”的方法进行管道的安装。

在大桥的东部9#桥墩与桥近端的桥台之间，搭建管道安装平台，在大桥的西部1#桥墩处搭建张拉平台。平台均用脚手架钢管搭建。平面布置见图3。

图3 施工平面布置示意

张拉采用预应力施工专用的千斤顶，张拉绳采用预应力专用的钢绞线。

桥墩间距是30 m，钢管按15 m长度定制，先将长15 m的钢管从桥面吊装至安装平台，再滚至设计轴线位置，拖拉前进后，装第2根管，焊接完成后，再拖拉前进，再安装第3根管，如此往复循环，直到完成全部管道安装任务。

考虑到桥的中部有起拱，因此可在桥的最高点将桥分为左右两部分，先安装完左半幅后，再将张拉和安装平台互换，安装右半幅，最后再在中部将钢管焊接成一体。

3 施工流程

由于大桥的中部有1.00 m的起拱，钢管通过大桥中部时，有1个弯折点，根据计算，钢管的弯折角是0.76°，为使钢管顺利通过大桥的最高点，决定采用下列方法进行张拉和施工：南面管道安装，先张拉东半段管道，再将张拉与安装位置对调，张拉西半段管道，2段管道安装完成后，再从中部将2管道连接起来。等到南面完成后，再进行北面管道安装。施工流程见图4[3-6]。

图4 施工流程示意

4 关键工序施工工艺

4.1 脚手架

安装脚手架为满堂脚手架，搭设平面尺寸为24.00 m×3.20 m，脚手架的纵横间距均为800 mm，步距1 500 mm，脚手架上部工作面与桥盖梁上表面以上500 mm处持平。脚手架工作面应满铺脚手板，为防止电焊操作可能引发的火灾，脚手板应采用厚4 mm的花纹钢板，工作面四周应搭设高1.20 m的栏杆，并设有高200 mm的踏脚板。

张拉脚手架为满堂脚手架，搭设平面尺寸为24.00 m×3.20 m，脚手架的纵横间距均为800 mm，步距1 500 mm，脚手架上部工作面与桥盖梁上表面持平。脚手架工作面应满铺脚手板。

脚手架搭设之前，应先将场地平整，场地的高低差不得超过1 500 mm。场地要做硬化处理，浇筑1层厚100 mm的C20混凝土，如场地有高低差，则硬化地面应做成台阶形。脚手架应认真搭设剪刀撑，同时尽可能地与桥墩、桥柱、桥栏杆等大桥的永久性建筑进行拉结。除顶部作业平台的栏杆应搭设安全网外，脚手架其他部分的四周不得搭设安全网，以确保河水可以顺畅通过，不对满堂脚手架产生压力，影响安全。

4.2 张拉

4.2.1 张拉力确定

本工程采用的供水管道为φ416 mm×8 mm，每米质量约为82 kg，按300 m计算，总质量为24.60 t，考虑1.20的安全系数，总质量为30 t，为安全计，摩擦因数按1计，张拉力按总质量考虑。选用600 kN以上的预应力专用张拉千斤顶作为张拉设备，安全系数在2以上。

4.2.2 张拉用千斤顶

只要是张拉力在600 kN以上的千斤顶均可，千斤顶需配专用的油泵。在完成1次张拉循环后，钢绞线伸长约200 mm，然后将千斤顶复位，松开锚具，重新安装，进行第2次张拉，直到张拉达到规定的距离。

4.2.3 张拉台座构造

以桥墩作为张拉的支点，设一活动的钢梁，具体构造及位置见图5。

图5 张拉钢梁及位置示意

4.2.4 张拉施工

张拉过程见图6。

图6 张拉过程示意

千斤顶回油与进油反复进行，即可将管道张拉前进。

4.2.5 张拉施工注意事项

1）张拉工人必须持证上岗。

2）由于钢管焊接有较高的要求，管道通过大桥高空，难以进行维修，所以每一根钢管在张拉之前，须等到供水钢管焊接完成，并经过验收后才能进行，确保钢管的焊接符合设计和规范的要求。

3）为保持张拉操作能准确无误和同步进行，张拉端与操作端的操作人员须采用对讲机进行联络和指挥。

4.3 钢绞线

预应力用钢绞线的规格及性能如表1所示。

表1 钢绞线规格及性能

由上表可知，每根钢绞线的最大承受力不小于260 kN，即质量为26 t，故选用2根φ15.20 mm、抗拉强度为1 860 N/mm2的钢绞线，张拉力为520 kN，即质量为52 t＞30 t，完全可以满足要求。

4.4 锚具

锚具采用2～4孔的夹片式锚具。千斤顶与钢管连接大样见图7，在钢管的端部焊了1个厚30 mm的钢板，钢板中部有1个φ40 mm的孔，可穿过钢绞线，在钢绞线的后部用锚具将其紧紧锚住。

图7 钢管端部与钢绞线连接大样示意

张拉端的端部用钢筋做成锥状，这是为了在张拉时容易穿过吊架。张拉端的锚具在装好并夹紧后，锚环与厚30 mm的钢板之间、夹片与锚环之间，必须用点焊焊牢，防止在反复张拉过程中出现锚具松动、高空中无法进行重新安装等现象发生。

4.5 吊架

曾巩大桥的桥墩跨度是30 m，设计要求每5 m从桥面的预应力大桥T形梁的翼板处悬挂φ25 mm的钢筋吊架，固定在翼板处。

供水钢管在张拉时必须穿过这些吊架，为使张拉顺利，减少阻力，在吊架下方设计了一个滚动的套管（图8）。为减少摩擦阻力，套管与吊架钢筋之间应填塞润滑油。吊架应在管道穿过之前安装好，等全部管道安装完成之后，再校正固定。

4.6 桥墩施工安全要求

在安装桥墩上的滚轮及钢管安装完成后、固定钢管时，人员必须到桥墩上去进行必要的操作。这是本项工程施工过程的重大危险源，必须引起特别的重视。

图8 吊架上加装套管

具体的管理措施和规定如下：

1）参与桥墩上工作的人员，主要是焊接工人，除必须具有专业资质的上岗作业证书外，还应身体健康、心理素质好。

2）当六级大风、大雨时，应该停止在桥墩上进行施工作业。

3）参加作业人员由桥上缓缓下到桥墩上时必须系安全带，安全带要在大桥的栏杆上系牢，此外，还应另配1根安全绳，安全绳的拉断力不得小于安全带。采用双保险的方式进行桥墩上的作业。

4）当桥墩上有人作业时，大桥之上必须由专人进行看护，一方面与桥墩上的人进行联络和呼应，另一方面要保护好安全绳，防止被他人移动[7,8]。

5 结语

本方案采用的施工技术安全可靠、操作简便、费用低廉。江西省建筑工程安全质量监督管理局组织专家对本施工方案进行了研究，认为技术上是可行的，施工安全可以得到保障。