燃气管道随桥敷设方案设计及支架设置

佛山市南海燃气发展有限公司 李 攀

燃气管道随桥敷设方案设计及支架设置

佛山市南海燃气发展有限公司 李 攀

燃气管道穿跨越的方式有很多种，属于穿越的有大开挖敷设、顶管敷设、定向钻敷设等，属于跨越的有随桥敷设、管道自跨、桁架敷设、拱管敷设等。文章以佛山谢叠大桥燃气工程为例，阐述燃气管道采用随桥敷设的方式跨越谢叠大桥的设计理念及预埋支架构件失败的补救措施。

燃气管道 随桥敷设 锚固

城镇燃气管道工程在建设过程中往往需要穿跨越，特别是珠三角地区，河流星罗密布，燃气管道穿跨越的设计是城镇燃气管网设计中的一个重要组成部分。燃气管道穿跨越的方式有很多种，属于穿越的有大开挖敷设、顶管敷设、定向钻敷设等，属于跨越的有随桥敷设、管道自跨、桁架敷设、拱管敷设等。

在佛山市行政区划调整、广佛都市圈初步形成以及珠三角区域一体化发展的背景下，佛山市既有交通体系面临着一系列重大机遇和挑战。为实现佛山市建设产业强市、文化名城和现代化大城市的发展目标，佛山市迫切需要大力构筑与区域合作、城市发展、土地利用和环境保护相适应，各种交通方式协调发展的综合交通体系。其中桂丹路，主要承担中心组团与狮山、西南组团之间的快速联系以及广州芳村、南海新区、火车站等沿线功能片区间的联系，对桂丹路的扩宽改造是佛山交通规划的一项重要举措，佛山市谢叠大桥正是位于桂丹路上，天然气的贯通对南海推进西部板块产业强区战略有着重要意义。

1 谢叠大桥燃气管道挂桥工艺设计

1.1 设计方案

架空管道采用厚壁无缝钢管，规格为D325×9。燃气管道从北桥11#桥墩出地(见图1)，沿桥梁架空敷设至北桥28#桥墩(见图2)，再沿28#桥墩桩下行入地。管道沿桥梁轴线长度架空495 m。管道设计采用自然补偿，即增加管道柔性，靠管道自身的柔性来补偿管道的热胀冷缩。在管道两端入土处设水泥锚固墩，架空管道上不设补偿器和固定支架，桥梁上设吊架和托架，管道与支架之间保持滚动和滑动，管道对大桥仅产生重力和滚动滑动摩擦力。

图1 11#桥墩管道上行出地示意

图2 28#桥墩桩下行入地示意图

1.2 管道柔性判断

管道柔性判断采用ANSI简单判断法：

(注：该值小于208.4则表明柔性较好)

式中：D0——管子边外径，mm；

Y——管段总位移，mm；

U——管道两固定点间的直线距离，m；

L——管道两固定点间的展开长度，m；

Δ X+ΔY+ΔZ——管道在x、y、z轴方向上的位移值，mm。

由此判断，管道均有较好柔性，都能满足自然补偿要求。

管道同桥梁的纵坡(3.5%)敷设，在纵坡变化处，为使管道能较好地落到吊架上，吊架标高设置的曲率半径应大于管道重力作用下的弯曲半径，经计算，曲率半径应大于487 m。为减少管道伸缩的移动距离，应根据现场的安装温度，对管道进行冷紧施工。

同时在桥梁两端埋地管上设切断阀，在架空管上设放散阀，架空管需作防雷、防静电接地，架空管道与埋地管道通过绝缘接头相连，架空管道的外壁及支、吊架及托座都应进行防腐处理，用GZ新型高分子防腐涂料，涂防腐涂料前应进行除锈，然后再涂两道底漆两道面漆。埋地钢管采用三层 PE夹克普通级钢管。所有膨胀螺栓均采用植筋技术植入桥体内，外埋植筋结构胶，若能与桥梁部门协调好，能用预埋钢板代替膨胀螺栓则效果最好。所有紧固处均采用弹簧垫片及双螺母。架空管道焊缝均100%射线探伤，质量符合《金属熔化焊焊接接头射线照相》(GB/T 3323—2005)的II级标准。

1.3 支架设计

由于是随桥敷设，本工程的重点难点在于支架的设置，根据桥梁侧面结构的不同，设计方案有A、B、C三种支架(见图3、图4、图5)的制作，管道行至桥梁盖梁上用角钢作支架。管道沿桥梁轴线顺桥梁坡度敷设，用角钢和槽钢设管道吊架，吊架于管道之间设滚动支撑，吊架间距不大于6 m。吊架设置时应充分利用盖梁的凸出部位，即在各桥墩处直接利用盖梁的突出部位作吊架支撑。

图3 A型吊架示意

图4 B型吊架示意

图5 C型吊架示意

2 工程施工中支、吊架的安装

2.1 支、吊架架存在的问题

由于是随桥敷设，本工程的重点难点在于支架的设置，根据桥梁侧面结构的不同，设计方案有A、B、C三种支架的制作，该桥梁为新建桥梁，支架与桥梁的连接都是采用预埋件的方式连接。由于谢叠大桥原桥梁施工单位进行桥梁施工时，没有按照燃气设计图纸要求的数量进行预埋，经排查结果如下：

桥侧面A、B、C型140×140×10(长×宽×厚，下同)预埋钢板69块没预埋，其中包括A型托架支承300×300×10预埋钢板 30块，B 型托架支承300×300×10预埋钢板10块(可利用桥梁托承钢板焊接，钢板厚度 30，不需埋设)，C型托架支承300×300×10预埋钢板4块。此类预埋钢板在支架焊接中因发热变形后与混凝砼脱离松动，稳固性能急降，其中一个预埋件在施焊后可用手晃动，人踩在支架上预埋件已脱出砼面1 cm。个别类似预埋件已不能正常使用。

2.2 整改措施

采用化学锚固技术。采用土建施工的化学锚栓技术在桥梁上钻孔重新固定管道支架。化学锚栓是一种新型的紧固材料，由化学药剂与金属杆体组成。它是继膨胀锚栓之后出现的一种新型锚栓，是通过特制的化学粘接剂，将螺杆胶结固定于砼基材钻孔中，以实现对固定件锚固的复合件。锚固力强，形同预埋，无膨胀应力；边距间距小，安装快捷；凝固迅速，节省施工时间；玻璃管包装，利于目测管剂质量；玻璃管粉碎后充当细骨料，粘接充分，具体如下：

(1)桥侧面ABC型140×140×10预埋钢板规格改为240×240×10，锚固方式采用植筋技术，每块预埋件植入M16(Ⅰ级钢)高强度螺栓4根。

(2)A型300×300×10预埋钢板规格改为350×350×10，锚固方式采用植筋技术，每块预埋件植入植入M16(Ⅰ级钢)高强度螺栓8根。

(3)C型300×300×10预埋钢板规格改为350×350×12，锚固方式采用植筋技术，每块预埋件植入植入M16(Ⅰ级钢)高强度螺栓8根。

根据《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ 145—2013)中拉拔力值检验标准，见表1。

表1 拉拔力值检验标准

钢筋锚固深度≥15d(d为锚固钢筋直径)。

钢管每6 m一个吊架，每6 m钢管净重440 kg，支架自重50 kg，吊架受力F=(440+50)kg=4.8 kN单个预埋件至少植入4根螺栓，因此，单根螺栓最大承载应力大小为f=F/4=1.2 kN。根据拉拔力值检验标准，直径d=16 mm的I级钢设计拉拔值为41 kN，远远大于所需承载的应力，因此该螺栓符合标准。

3 结语

佛山市南海区谢叠大桥燃气主干管工程的实施，实现了南海区东西向燃气大动脉顺利打通，实现了南海区各片区的燃气联网，提高了管网运行工况，提升东西两个调压计量站供气的互通性、稳定性，为国家西气东输二期供气的到来打好坚实的基础，其设计方案和支架化学锚固技术，对日后的随桥敷设施工及管网检修均有较强的经验借鉴。

Gas pipeline Laying along Bridge Project Design and Support Arrangement

Foshan Nanhai Gas Development CO., Ltd. Li Pan

There are many methods in gas pipeline traversing and crossing engineering, and taking the gas pipeline crossing Foshan Xiedie Bridge as an example, the paper describes the design concept of gas pipeline crossing the bridge by laying along the bridge and the remedy for failure of support component embedment.

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