管道穿越河流施工

管道穿越河流施工,WaterSupplyEngineering,目錄,WaterSupplyEngineering,Partzero基本概念,Partone管道過河方法的選擇,Parttwo管道水下鋪筑倒虹管,Partthree管道過河方法的選擇,什么是管道穿越河流施工？,概念,管道穿越河流施工,給水排水管道可采用河底穿越與河面跨越兩種形式通過河流。以倒虹管作河底穿越的施工方法可采用管頂；圍堰，河底開挖埋置；水下挖泥，拖運，沉管鋪筑等方法。河面跨越的施工方法可采用沿公路橋附設；管橋架設等方法。,早在公元1600年前后，中國四川就出現(xiàn)了穿越河流的竹制鹵水管道。1888年美國曾使用浮筒浮運的方法敷設過水下管道。中國自1958年以來，在長江、黃河、黃浦江、嫩江、嘉陵江等主要河流中敷設了多種管徑的水下穿越管道。管道穿越河流一般選擇在水流平緩、河床平直、地質穩(wěn)定、兩岸有一定施工場地的地點。管道穿越河流時，如果管道裸敷在水下河床上，由于水流沖擊、河床沖刷、冰凌和河道變遷的影響而容易遭到破壞，在通航的河道還可能遭受船錨等機械損傷。如果管道在水下懸浮或局部懸空，水流不僅沖擊管道，還會因水流繞過管道而產生交變渦流，以一定周期的脈沖壓力作用在管道上，使管道在交變應力作用下產生振動和疲勞損壞。因此，管道通過河流必須防止水流引起的損害。,Partone,河床斷面的寬度、深度、水位、流量、地質等條件；過河管道水壓、管材管徑；河岸工程地質條件；施工條件及作業(yè)機具布設的可能性等。,管道過河方法的選擇,一些管道穿越河流施工方法,虹管過河,頂管過河法：施工方便，節(jié)省人力物力，但安全度尚差，易由管頂口流水，用于河底較高，土質好以及過河管徑小的情況。圍堰過河法：施工技術較高，工作量大，多種管道適用，適合河面不寬，水流不急且不通航的河道。沉浮法過河：適用面寬，不影響通航與河水正常流動，水下施工難度較大，需要機械施工技術，但只要河床不受水流影響即可采用。,沿公路橋過河：簡單，節(jié)省人力物力，但露天敷設管道需考慮防凍問題，具有永久性公路跨越河流的條件。管橋過河法：施工難度不大，能在無公路橋的條件下架設過河，但較費人力物力，只適用于河面不寬且兩岸土質較好時。,管道架空過河,Parttwo,排水管道河底埋管的設施要求與施工方法與給水管道河底埋管基本相同。倒虹管通常采用鋼管、塑料類管道等。小管徑、短距離的倒虹管也可采用鑄鐵管，但宜采用軟性接口；重力管線上的倒虹管也可采用鋼筋混泥土管。當采用金屬管道時，應對金屬管加強防腐措施。選用管壁厚度須考慮腐蝕因素。,水下鋪筑倒虹管,給水管道河底埋管，為保證不間斷供水，過河段一般設置雙線，其位置宜設在河床、河岸不受沖刷的地段；兩端設置閥門井、排氣閥與排水裝置。為了防止河底沖刷而損壞管道，不通航河流管頂距河底高差不小于05m；通航河流其高差不小于01m,將帶穿越部位的河床斷面尺寸與河底工程地質、水文地質資料實地勘測準確，然后采用直接頂進法將管道自河底頂過去。頂進中，管道埋深、防腐措施均應滿足頂管施工要求。在河床兩岸設置的頂管作業(yè)井，可作為倒虹管運行時的檢修井。,頂管法施工,頂管施工就是非開挖施工方法，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設施工技術。頂管法施工就是在工作坑內借助于頂進設備產生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土中，并將土方運走。,非開挖技術是近幾年才開始頻繁使用的一個術語，它涉及的是利用少開挖，即工作井與接收井要開挖，以及不開挖，即管道不開挖技術來進行地下管線的鋪設或更換，頂管直徑DN8004500。通過工作井把要頂進的管子頂入接收井內，一個工作井內的管子可在地下穿行1500米以上，并且還能曲線穿行，以繞開一些地下管線或障礙物。,將帶穿越部位的河床斷面尺寸與河底工程地質、水文地質資料實地勘測準確，然后采用直接頂進法將管道自河底頂過去。頂進中，管道埋深、防腐措施均應滿足頂管施工要求。在河床兩岸設置的頂管作業(yè)井，可作為倒虹管運行時的檢修井。,頂管法施工,該技術在我國沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)廣泛用于城市地下給排水管道、天然氣石油管道、通訊電纜等各種管道的非開挖鋪設。它能穿越公路、鐵路、橋梁、高山、河流、海峽和地面任何建筑物。采用該技術施工，能節(jié)約一大筆征地拆遷費用、減少對環(huán)境污染和道路的堵塞，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。,在一些條件適合的淺水域開展鉆探工作時,采用構筑堤壩的方法在孔位附近圍出一定面積的隔水帶,將其中的水排出,使水下地面出露,直接安置設備進行鉆探工作。,圍堰法施工,管道埋設至河岸處，先攔截一半河寬的河流修筑圍堰，再用水泵抽出堰中河水，在堰中開挖溝槽，鋪筑管線，管線鋪筑后，塞住管端管口，回填溝槽。再拆除第一道圍堰，回填砂土，使水流在此河床上部通過。然后攔截另一半河寬的水流，建筑第二道圍堰，再用水泵抽去第二道圍堰中的水，開挖溝槽并接管，完工后清除第二道圍堰。,圍堰是臨時建筑物，導流任務完成后，要按設計要求進行拆除，避免影響永久建筑物的施工及使用。土石圍堰相對來說斷面較大，拆除工作一般是在運行期限最后一個汛期過后，隨上游水位的下降，逐層拆除圍堰的背水坡和水上部分。土石圍堰的拆除常用挖掘機火爆坡開挖等方法進行。鋼板樁格型圍堰的拆除，首先要用抓斗或吸石器將填料清除，然后用拔樁機起拔鋼板樁，混凝土圍堰一般只能用爆破法炸除，但要注意必須保證主體建筑物及其它設施不收影響。,沉管法是在水底建筑隧道的一種施工方法。沉管隧道就是將若干個預制段分別浮運到海面（河面）現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在已疏浚好的基槽內，以此方法修建的水下隧道。,浮運沉管施工,沉管法是預制管段沉放法的簡稱，是在水底建筑隧道的一種施工方法。其施工順序是先在船臺上或干塢中制作隧道管段（用鋼板和混凝土或鋼筋混凝土），管段兩端用臨時封墻密封后滑移下水（或在塢內放水），使其浮在水中，再拖運到隧道設計位置。,沉管法是在水底建筑隧道的一種施工方法。沉管隧道就是將若干個預制段分別浮運到海面（河面）現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在已疏浚好的基槽內，以此方法修建的水下隧道。,浮運沉管施工,定位后，向管段內加載，使其下沉至預先挖好的水底溝槽內。管段逐節(jié)沉放，并用水力壓接法將相鄰管段連接。最后拆除封墻，使各節(jié)管段連通成為整體的隧道。在其頂部和外側用塊石覆蓋，以保安全。水底隧道的水下段，采用沉管法施工具有較多的優(yōu)點。50年代起，由于水下連接等關鍵性技術的突破而普遍采用，現(xiàn)已成為水底隧道的主要施工方法。用這種方法建成的隧道稱為沉管隧道。,水下溝槽/浮運與沉管,水下溝槽開挖,浮運與沉管,水下管道是敷設在江、河、湖、海的水下用來輸送液體、氣體或松散固體的管道。水下管道不受水深、地形等條件限制，輸送效率高、耗能少。大多數(shù)埋于水下土層中，因而檢查和維修較困難。登陸部分常處于潮差段或波浪破碎區(qū)，易受風浪、潮流、冰凌等影響，在規(guī)劃和設計時要考慮預防措施。,浮運法是將陸上制作好的頭部（沉箱），用滑道或靠漲水使沉箱自行浮起的方法移運下水，浮運至下沉地點，下沉就位。茅以升在建造錢塘江大橋時，巧妙利用自然力的“浮運法”，潮漲時用船將鋼梁運至兩墩之間，潮落時鋼梁便落在兩墩之上，省工省時，進度大大加快。適合于沉管法施工的主要條件是：水道河床穩(wěn)定和水流并不過急。前者不僅便于順利開挖溝槽，并能減少土方量；后者便于管段浮運、定位和沉放。,Partthree,跨越河道的架空管道常采用鋼管，有時亦可采用鑄鐵管或預應力鋼筋混凝土管。管距較長時，應設置伸縮節(jié)，于管線高處設自動排氣閥；為了防止冰凍與震害，管道應采取保溫措施，設置抗震柔口；在管道轉彎等應力集中處應設置鎮(zhèn)墩。,河面修建架空管,管道附設于橋梁上,管道附設于橋梁上，管道跨河應盡量利用原建或擬建的橋梁鋪設?？刹捎玫醐h(huán)法、托架法、橋臺法或管溝法架設。,支柱式架空管(如圖),，設置管道支柱時，應事前征得有關航運部門、航道管理部門及農田水利規(guī)劃部門的同意，并協(xié)商確定管底標高、支柱斷面、支柱跨距等。管道宜選擇于河寬較窄，兩岸地質條件較好的老土地段。,支柱可采用鋼筋混凝土樁架式，或預制支柱。連接架空管和地下管之間的橋臺部位，通常采用S彎部件。若地質條件較差時，可于地下管道與彎頭連接處安裝波形伸縮節(jié)，以適應管道不均勻沉陷的需要。若處強震區(qū)地段，可在該處加設抗震柔口，以適應地震波引起管道沿軸向波動變形的需要。,雙曲拱桁架,桁架式架空管的一些形式,可避免水下操作，但應具備良好的吊裝設施。施工地段應具有良好的地質條件及穩(wěn)定的地形。修筑時，可于兩岸先裝置桁架，再由桁架支承管道過河。,桁架拱橋是指中間用實腹段，兩側用拱形桁架片構成的拱橋。桁架拱片之間用橋面系與橫向聯(lián)結系(橫向撐架、剪刀撐)連接成整體。特點是實腹段與兩側拱形桁架片起著拱的受力作用，拱腳有水平推力可減小跨中彎矩；這種橋比一般帶拱上建筑的肋拱橋受力合理，可節(jié)省材料，減小自重，適用于地基較差的場合。,懸索橋，又名吊橋指的是以通過索塔懸掛并錨固于兩岸（或橋兩端）的纜索（或鋼鏈）作為上部結構主要承重構件的橋梁。其纜索幾何形狀由力的平衡條件決定，一般接近拋物線。從纜索垂下許多吊桿，把橋面吊住，在橋面和吊桿之間常設置加勁梁，同纜索形成組合體系，以減小荷載所引起的撓度變形。,懸索橋架,斜拉索架空管,拱管過河,斜拉索架空管作為一種新型的過河方式，斜拉索架空管是采用高強度鋼索或粗鋼筋及鋼管本身作為承重構件，可節(jié)省鋼材。采用河兩岸的塔架進行施工安裝。,拱管過河是利用鋼管自身供作支承結構，起到了一管兩用的作用。由于拱是受力結構，鋼材強度較大，加上管壁較薄，造價經(jīng)濟，因此用于跨度較大河流尤為適宜。,幾種鋼管拱肋彎制方法的對比及其技術的探討,廣西邕寧邕江大橋直縫鋼管手工拼焊工藝,邕寧邕江大橋為SRC特大跨徑拱橋,跨徑312m,大橋以鋼管砼拱肋為勁性骨架,鋼管直徑為800mm直縫鋼管。鋼管拱肋的加工采用“以直代曲”方法,用多段較短的直縫鋼管和手工電弧拼接,鋼管長度24m,在滿足精度要求范圍內構造出懸鏈線拱肋。輕微緩慢地釋放,從而確保橋梁的質量。雖然采用“以直代曲”方法加工鋼拱肋能夠滿足結構設計的要求。但是,還存在一些弊病。由于每一個節(jié)段的鋼拱肋骨架由多段較短的直縫鋼管拼接而成,焊接工作量大,存在著對接引起的錯邊和焊接產生的收縮變形等問題。采用此方法將增加焊接工作量、成本和工期等,最終將使拱肋加工的精度和焊接質量受到一定程度的影響,所以,“以直代曲”的鋼管拱肋加工方法不宜使用在精度要求高的大跨徑、大直徑鋼管拱橋上。此方法的優(yōu)點是:施工原理簡單,對施工設備和加工場地的要求都不高。用于中小跨徑、等級不高用途一般的橋梁比較合適。,1990年我國第一座鋼管砼拱橋四川旺蒼東河大橋建成以來,鋼管砼拱橋在我國得到了很大的發(fā)展。大型鋼管拱肋的整體加工制作工藝,也一直在探索與發(fā)展中,特別是鋼管拱肋的彎制工藝,其線形精度和焊縫質量直接影響到鋼拱肋的整體質量,并影響到后期鋼拱肋的吊裝對接精度?，F(xiàn)對廣西邕寧邕江大橋、廣西三岸大橋、武漢市江漢五橋三座特大跨徑鋼管拱橋的鋼管拱肋彎制加工方法簡單的介紹,并對鋼管拱肋彎制技術進行初步探討。,邕江大橋,幾種鋼管拱肋彎制方法的對比及其技術的探討,廣西三岸大橋無縫鋼管熱煨彎工藝,三岸邕江大橋為南寧(三岸)至南間段上的一座特大型公路橋梁,全長352m,主橋為單孔270m的鋼管混凝土中承式雙肋拱橋,鋼管拱肋采用自動化生產的16Mn1000mm的螺旋焊接鋼管,鋼管本身的焊縫質量得到了充分的保證,而且12段鋼管對接成一個拱肋節(jié)段的弦管,從而減少了交叉焊縫,大大提高了焊縫的整體質量。三岸大橋鋼管拱肋采用熱煨彎技術加工,按照GB50205-95鋼結構工程施工及驗收規(guī)范及TB10212-98鐵路鋼結構制造規(guī)范4.3的有關要求:當零件采用熱加工成形時,加熱溫度宜控制在9001000;碳素結構鋼在溫度下降到700之前、低合金結構鋼溫度下降到800之前,應結束加工;低合金鋼應緩慢冷卻”。其基本原理是:使鋼管加熱到一定溫度時,在外力作用下鋼管整體發(fā)生塑性變形,從而達到煨彎目的。鋼管拱肋制作方法采用火焰噴槍加熱煨彎,每段拱肋鋼管單根在胎位上作整體彎制。使用本方法與“以直代曲”相比,其優(yōu)點在于:大大減少鋼管拼接工作量,減少了交叉焊縫,不但保證了焊縫質量,而且縮短了制作工期;整體彎制成形,線形圓順,無明顯拼接折凸現(xiàn)象,整體質量較好;焊縫殘余應力減少(在煨彎過程,由于加熱作用,焊接區(qū)域分子活動加強,殘余應力得到釋放),受人為和環(huán)境影響鋼管桁架變形的因素減少。,三岸大橋,幾種鋼管拱肋彎制方法的對比及其技術的探討,武漢市江漢五橋彎管機機械彎管技術,江漢五橋為武漢市中環(huán)線西段跨越漢江的一座特大城市橋梁,橋型為中承式鋼管砼系桿拱橋,凈跨徑240cm。江漢五橋主拱肋鋼管采用無縫鋼管,并用2種不同的機械設備彎制。上游拱肋采用紅外陶磁片加熱,液壓彎管機彎制;下游拱肋采用了中頻彎管機一次性定型彎制。由于采用了機電設備控制,鋼管彎制的加工質量和速度有很大的提高。紅外線陶磁片加熱彎管機原理及其結構:將待煨彎的鋼管放置于加工臺座上,利用紅外陶磁片加熱及溫度控制裝置使鋼管達到可塑狀態(tài),通過液壓力臂對鋼管施工作用力,達到煨彎目的。采用紅外陶磁片加熱彎管時,具體方法:首先在彎管機胎架上建立坐標系統(tǒng),按線形回彈量調整反力板高度,在胎架上形成加工線形。把鋼管放置在胎架后,再按照劃分好的加熱區(qū)域每隔50cm布置紅外線陶瓷加熱片和溫控裝置,加熱片寬度為300mm。然后,將鋼管預熱到800900,啟動油泵,在鋼管兩端對稱施壓,油泵表壓從0逐漸增至5MPa,管端頂壓速度35mm/min。完成第一次頂壓后,持荷5min,然后油缸壓力遞增一次,增量為25MPa,頂壓速度不變,最后施工加壓的大小保持在810MPa,待管體溫度冷卻至150以下,才使油缸卸壓。完成一個區(qū)域熱煨彎之后,調整壓力點至第2個加熱彎制區(qū)域,重新布置加熱片和溫控裝置,重復以上彎制步驟。,幾種鋼管拱肋彎制方法的對比及其技術的探討,武漢市江漢五橋彎管機機械彎管技術,完成鋼管的熱煨彎之后,需進行管體檢測校驗。檢測內容包括:彎制前后鋼管壁厚度變化情況;鋼管直徑變化情況;實測回彈量與