蒸汽管道随桥架空敷设施工实践

2020-09-08高永军

煤气与热力 2020年8期

高永军，李磊

(合肥热电集团有限公司，安徽合肥230000)

1 工程概况

合肥市蓬莱路跨越派河桥项目作为连接合肥经济技术开发区与肥西县的重要交通枢纽工程，以现状云谷路为起点，经卫星路、王建沟，跨越派河及派河大道后落地，终点接芮祠路，项目全长1.86 km，其中桥梁长1.1 km。蓬莱路蒸汽管道的热源利用合肥热电集团在经济技术开发区内的金源分公司的热电联产机组，供热对象为桥南的新港工业园的热用户。

由于供热规划问题，导致前期工作滞后，最终选择此路由敷设蒸汽管道，不可避免地需要进行蒸汽管道跨桥施工作业。该项目初期并没有规划过桥蒸汽管道，附近也没有配套的专用管道桥，受地形、投资因素限制，也不能采取大开挖或定向穿越方式施工。为了保证向新港工业园热用户供热，根据CJJ 34—2010《城镇供热管网设计规范》第8.2.13条，供热管道跨越水面、峡谷地段时，在桥梁主管部门同意的条件下，可在永久性的公路桥梁上架设。经过与合肥市规划和重点建设部门协调，同意将原有规划随桥架空敷设的两根燃气管道的管位，调整成一根蒸汽管道和一根燃气管道。将蒸汽管道的荷载和轴向推力提供给桥梁设计单位，由桥梁设计单位对桥梁的持久状况承载能力、抗裂验算、应力计算进行校核，校核的结果满足桥梁设计要求。由于蓬莱路桥是分离式结构，蒸汽管道和燃气管道分别位于两个桥梁上，两者之间的间距也满足蒸汽管道和燃气管道平行敷设的要求，桥梁设计单位同意该变更方案。目前燃气管道管位仅作为预留，并未开工建设。蓬莱路桥以及随桥架空蒸汽管道位置见图1，图1中红色的线表示蒸汽管道的平面位置。

图1 蓬莱路桥以及随桥架空蒸汽管道位置

2 设计方案

由合肥热电集团下属金源分公司出厂蒸汽管道以云谷路与蓬莱路交口为设计起点，蒸汽管道由云谷路原有架空蒸汽管道通过三通接出，沿蓬莱路路东直埋敷设至深圳路，全长约1.9 km。随桥架空敷设的蒸汽管道设计压力为0.9 MPa，设计温度为250 ℃，工作钢管为螺旋缝焊接钢管，材质为Q235B，规格为D478×7，长度为1.1 km。蒸汽管道荷载为1.5 kN/m。采用轴向外压式波纹管补偿器进行管道热补偿，补偿器紧邻固定支架安装。

图2为滑动支架，滑动支架与滑动支架之间由钢管制作的水平支撑进行串接，滑动支架垂直柱的上端与檐口下方预埋件进行焊接，滑动支架水平梁一侧与桥梁腹板外侧预埋件进行焊接，另一侧为管道安装位置。

图2 滑动支架

图3为固定支架。每40～54 m设置1个固定支架，固定支架的最大设计轴向推力为71 kN，为了保证支架结构的牢固性，固定支架设计加大了水平梁、垂直柱、水平支撑，增加了交叉支撑。

图3 固定支架

保温层采用二氧化硅气凝胶绝热毡和耐高温超细离心玻璃棉复合结构，内层采用2层二氧化硅气凝胶绝热毡，单层厚度为10 mm；外层为2层耐高温离心玻璃棉，单层厚度为70 mm；外缠厚度为0.2 mm的玻璃丝布2道，最外层保护层采用厚度为0.7 mm的彩色镀铝锌钢板。

3 施工难点

蓬莱路桥采用分离式的结构设计，根据行车方向的不同由2座独立的桥梁组成，2座独立桥梁檐口至檐口的间距约为3 m。蒸汽管道的安装位置在其中一座桥梁檐口下方和腹板外侧，具体安装位置见图4。

图4 随桥架空蒸汽管道的安装位置

存在以下施工难点：

① 蒸汽管道支架需要与桥梁檐口下方和腹板外侧的预埋件先进行焊接，然后再在支架上安装管道。该蒸汽管道离地面的安装高度约4～40 m，位于2座桥之间，安装位置很局限，在檐口下方和腹板外侧进行施工，从下部向上施工高度太高，从上部施工吊装困难，特别是管道在就位过程中不好支撑固定，与管道挂桥梁外部施工相比，施工难度较大。

② 由于桥梁跨越多条道路，根据道路的走向有一定的弧度，桥梁的设计结构也有一定的变化，管道的轴线需要根据桥梁断面的变化作调整处理，对安装的角度和精度的要求较高。

（三）充分发挥资本市场作用，促进房地产市场平稳过渡。资金定价缺乏市场化机制，资产荒及高杠杆是导致资金严重趋“炒”避“住”，资金大量涌入制造炒房市场的重要原因。应完善多层次资本市场体系，创造多元化投资渠道和多样化投资工具，促进资金供求匹配，完善涉及房地产金融工具的杠杆制度。继续扩大房地产租赁领域资产证券化，综合考虑REITs（房地产信托投资基金）产权结构、税务安排、信托（SPV）管理办法等，实现长租公寓领域金融创新，同时防止实施过程中出现新的风险。

③ 桥梁允许安装蒸汽管道时已经基本建成，外部支模已经全部拆除，如果恢复桥梁支撑作为管道施工用支撑，施工费用相当昂贵，且必须在河面上设置支撑点，审批手续也较为复杂。

4 施工组织

4.1 工作平台的设想与实施

4.1.1 工作平台设计的设想

根据设计图纸及现场实际勘测，可以充分利用2座桥梁的檐口与檐口之间的空间进行施工作业。制作一个可以上4名施工人员的工作平台，工作平台可以伸到檐口下方和腹板外侧的管道安装位置，以便于施工人员进行施工作业。另外制作一个临时爬梯，临时爬梯上端搭在桥梁栏杆上，下端放置在工作平台底部。施工人员通过临时爬梯从桥上进入工作平台，从而到达工作区域进行施工作业，完成施工作业后通过临时爬梯撤出工作平台，到达桥上。工作平台上可以放置管道支架、管托、工字钢、手动葫芦、其他材料和安装工具，便于施工。

工作平台可以移动，一个施工作业面完成，撤出人员、材料和安装工具后，再利用吊车吊起移动到下一个施工作业面，就位后继续进行施工作业。

4.1.2 工作平台设计

工作平台的荷载组成如下：工作平台结构荷载27.5 kN，管道支架荷载3.3 kN，施工人员荷载3.0 kN，管托、工字钢、手动葫芦、其他材料和安装工具荷载3.0 kN，合计36.8 kN。

工作平台见图5。工作平台结构全部采用型钢和钢管制作，主框架由底层梁和立柱组成，立柱顶端焊接套筒，用支撑钢管从套筒内部穿接搭设在桥上。支撑钢管是安装和固定工作平台的构件，并不与工作平台进行焊接，不是工作平台的结构组成部分，当工作平台吊装就位后才从套筒内部穿接搭设在桥上。当需要移动或吊装工作平台时，就从套筒内部抽出。设置主栏杆和次栏杆，次栏杆较低，可使工作平台到达桥梁的檐口下方和腹板外侧的管道安装位置，便于操作人员在管道安装位置更方便地进行施工作业。底层梁上铺设花纹钢板，为施工人员的作业区。四周栏杆上围上防护网。结构专业采用设计软件进行设计及校核，符合安全性和稳定性要求。

图5 工作平台

4.1.3 工作平台安装和固定方法

作业时先进行工作平台吊装，通过吊车从引桥底部将工作平台向上吊起，当套筒高度超过桥面檐口，施工人员将支撑钢管由桥梁栏杆和檐口之间的位置穿入工作平台套筒，缓缓下落将支撑钢管横担在两侧桥梁檐口上。由于桥面坡度不大，利用平台自身重量进行固定后，施工人员和设备进入工作平台，进行施工操作。等到两个平台各自对应的工作面作业结束，施工人员撤场后，采用20 t吊车将工作平台吊运至下一个工作面，重新安装固定后，施工人员方可进入工作平台。管道的运送通道、施工安装过程中作业区域以工作平台为圆心、半径15 m处，四面保持围挡状态及采取相关安全防护措施。

4.2 支架吊运与安装

管道施工作业前，要先将蒸汽管道的支架在桥下预制完成。支架最长约2 800 mm，单个支架最大质量约330 kg。先采用20 t吊车将管道支架从地面吊运至工作平台上，施工人员在檐口下方预埋件位置焊接挂钩安装临时手动葫芦，通过5 t手动葫芦将支架吊运就位，然后施工人员将支架与桥梁檐口下方和腹板外侧的预埋件进行焊接。单根支架焊接完成后，按照设计要求，通过钢管串接(焊接)进行加固。

4.3 蒸汽管道施工步骤

蒸汽管道单根长度为12 m，单根质量为1 t左右。支架焊接完成后，进行蒸汽管道安装，具体步骤如下。

① 用吊车在桥面上将管道吊运至相应的位置。根据现场情况，有的管道从地面自下而上吊装，有的管道从桥面自上而下进行吊装。图6为从地面自下而上吊装的现场，吊车在桥面上起吊，为了保持管道的稳定，设置牵拉绳，由施工人员在地面牵拉控制。管道右端为已经在地面上焊接连接的轴向外压式波纹管补偿器。

图6 管道吊装现场

② 待蒸汽管道吊运至超过管道支架水平梁的高度时，管道两端两个工作平台上的施工人员利用临时绑在支架垂直柱上的另外一组手动葫芦同步协调操作，将管道拉至支架水平梁的上方。

③ 利用吊装支架时在预埋件上安装的手动葫芦，向上牵引管道，两组手动葫芦协调操作，从水平方向和竖直方向牵引调整管道位置，逐步将管道移动到安装位置的上方。此时，为了安全保护，桥上吊车绳索不可解开。

④ 管道到达并稳定在安装位置的上方后，进行管托与管道的焊接连接，先焊接工作平台对应位置的管托，再移动工作平台，逐步焊接整根管道上的管托。在此过程中，相应地在每一个滑动支架水平梁的外侧焊接防护挡块，以防止管道滑落。

⑤ 焊接好单根管道上的所有管托后，再移动工作平台至单根管道的端头，利用手动葫芦将管道缓缓落在支架水平梁上，调整就位。为了保证安全，必须等待焊缝成型固定良好之后，吊车上的绳索方可解开。

⑥ 上一根单根管道安装好后，移动工作平台至下一根管道的对应位置，按照上述操作步骤安装下一根管道，逐步调整管道的位置，管道定位后进行管道间的对口、焊接工作。

⑦ 逐步完成固定支架处的管托底部与固定支架的焊接固定工作。

⑧ 管道焊接工作完成后，进行焊缝探伤检测，合格后方可进行下一步。

⑨ 进行防腐保温和外保护层的施工。

4.4 蒸汽管道检测

蒸汽管道的现场接口焊接应采用手工氩弧焊打底，手工电弧焊罩面。所有焊缝进行100%X射线探伤检测，焊缝内部质量不得低于GB/T 12605—2008《无损检测金属管道熔化焊环向对接接头射线照相检测方法》第8.2节规定的Ⅱ级质量要求。检测人员在工作平台上进行现场操作，探伤检测合格后方可进行下一道工序的作业，以保证管道的施工质量。