管道跨越施工中桥身桁架和悬索同步发送安装技术

2018-02-26寇建峰

石油工程建设 2018年1期

寇建峰

大庆油田工程建设有限公司油建二公司，黑龙江大庆 163114

目前大中型索跨通常采用桥身非对称性安装[1]或荷载逐步转移法[2]施工，这两种施工方法需要先将主索、吊索、抗风索等安装完毕再发送桁架，施工程序较多，且桁架需要在空中进行组焊，高空作业量大，安全风险高。2015年，在长庆油田马惠原油管道安全升级改造工程中，有2处跨度为150 m的管道跨越施工工程。如果采用桥身非对称性安装或荷载逐步转移法，对于中型跨度索跨（100～200 m跨度）来说，安全风险和成本较高，施工周期较长。为此研究了桁架及各索系同步发送技术，可减少高空作业安全风险，优质高效地完成了悬索跨越施工任务。

1 同步发送工艺原理

桁架分段预制完成后，先利用施工索上的发送系统将第一段桁架固定；在地面上将第二段桁架与第一段桁架进行组焊连接，焊接完成后，将连接好的主索、吊索、抗风索放在桁架上通过牵引绳向前发送，并及时将施工索上预留的发送系统与第二段桁架进行连接固定；第二段发送至可与第三段桁架焊接的程度时停止，进行第二段与第三段桁架的焊接、索绳放置，依次进行，即完成整个桁架及索绳的发送。

2 工艺要点

2.1 施工索选型计算

（1）最大荷载计算重量的确定：

式中：q为施工索自重，kg/m，本工程取值9.28；L为跨距，m，本工程取值150；Q为吊具质量（桁架最大质量及发送系统质量等，kg，本工程取值19 600；Kt=K1·K2；K1为动载系数，本工程取 1.2；K2为不均衡系数，本工程取1.33。

（2）施工索垂度：

（3）施工索水平张力：

（4）施工索在塔架顶部支撑点处支座反力：

（5）施工索张力：

（6）钢丝绳安全系数校核：

2.2 施工索安装

先将发送端施工索上端绕过塔顶，下端用绳夹将主缆锚固在锚墩上，另一端先靠人工将φ12 mm白棕绳从发送端拉到接收端，再通过白棕绳把牵引绳拉到接收端，牵引动力可用人工和机械配合。施工索连接方式如图1所示，施工索与锚固座连接方式如图2所示。牵引绳就位后，在跨越发送端将施工索用吊车吊起，牵引绳将施工索牵引到接收端，绕过塔架，通过锚具端固定在锚固座吊耳上面。

2.3 发送系统安装调试

发送系统由发送滑车、手拉葫芦、牵引设备（牵引绳、卷扬机）组成。发送滑车按15 m设置一组，滑车数量公式：n=L/15（L为跨度，本工程取150m），经计算得出应使用发送系统10组。为安全起见，准备15组发送系统（10组使用，5组备用）。

安装前将滑车、葫芦涂抹润滑油脂减少摩擦力，并将滑车与葫芦、滑车与牵引绳连接，使用吊车吊起，配合塔架顶部工作人员，将滑车挂至施工索上。发送系统安装完成后，通过牵引设备进行预牵引，使滑车在施工索上行走，查看是否行走顺畅，若有卡、顿现象，检查滑车，必要时进行更换。

图1 施工索连接

图2 施工索与锚固座连接

2.4 同步发送

（1）桁架预制。第一，桁架预制时根据滑车数量（10个）、桁架总长（150 m）划分为10段，每段15 m。第二，进场钢管长度为6、9 m不等，综合考虑滑车数量，尽量减少对接接头，每段桁架预制长度在15～18 m较为合适，预制的同时按设计图纸要求焊接吊索及抗风索拉索的吊耳。

（2）主索、吊索、抗风索发送。每段预制的桁架配一组发送系统。发送前使用施工索上发送系统固定第一段桁架，在地面施工平台上将第二段桁架与第一段桁架进行组焊连接。在焊接完成后，将主索索夹与吊索上端、抗风索与拉索、拉索与桁架通过相应的锚具、吊耳连接好，并放置桁架上，由对岸的卷扬机牵引滑车组上的牵引绳匀速牵引发送（桁架、主索、吊索、抗风索发送方式如图3、吊装方式如图4所示）。

图3 主索、吊索、抗风索发送

图4 桁架、主索、吊索、抗风索吊装方式

（3）主索吊装。当桁架发送到位后，先在塔架顶端U型槽内涂抹润滑油脂，再使用吊车将主索吊起，平稳放置在U型槽内。吊带与主索起吊点置于塔架中心与主缆锚墩一侧（辅跨），减少主索与U型槽的摩擦。

（4）吊索连接。主索吊装完成后，通过发送系统将桁架吊起，起吊高度达到吊索下端的套筒调节式热铸锚可与桁架吊耳连接的位置，将吊索与桁架吊耳连接。连接完成后缓慢调整手拉葫芦，使桁架降落至桁架两端与桁架基础接触为止，安装桁架铰支。

（5）抗风索连接。抗风索随桁架发送完成后，将锚固端锚锭与抗风索锚固座上配套螺栓临时连接。

（6）管道安装。按桁架组装发送方式进行跨越管段的发送安装，发送前，升降系统下挂吊带，吊带与管道接触位置垫10 mm厚绝缘橡胶板以增大受力面积，保护管道保温层。发送过程中利用升降系统调整好管段中心线，待无损检测合格后对焊口进行防腐保温，管道悬索跨越完成后如图5所示。

图5 管道悬索跨越完成

（7）整体调试及施工索拆除。第一，抗风索安装完成后，使用25 t千斤顶通过调整主索锚固端锚锭与调节螺杆相对位置来控制桁架起拱弧度，调拱时，发送端和接收端的锚锭都需调整，以保证调拱结束后，主索吊索处于竖直状态。第二，当起拱弧度达到设计要求后，调整吊索下端套筒可调式锚具，使全部吊索受力均匀平整，吊索调整完成后，快速紧固主索锚锭螺栓。第三，桁架拱度、吊索调整完成后，按桁架拱度调整方式对抗风索锚锭进行调整，使抗风索达到受力状态。调试完成后方可拆除施工索等辅助设施。