沙漠地區涵管橋施工技術的探討

摘 要：為了滿足沙漠地區施工過程中的設備運輸需求，本文結合工程實例，詳細介紹了臨時修建跨越河流的涵管橋全過程，為沙漠地區的臨時工程建設積累了經驗。

關鍵詞：涵管橋 強度 焊縫強度 穩定性

中圖分類號：TU71 文獻標志碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0028-01

1 工程概況

為了滿足運輸自備電站工程燃氣輪機發電機組的燃氣輪機、發電機兩個橇體的單獨運輸通過薩曼達斯河。燃氣輪機橇體外形尺寸為：8300×3400×3000mm，橇體毛重量為：41t；發電機橇體外形尺寸為：6800×3400×3300mm，橇體毛重量為：51t（加上運輸車輛自重22t，總重為73t）。

擬修建涵管橋的位置，選在目前新修公路橋導流渠的位置，該處位于現有浮橋上游約300m處，導流渠水面寬約20m，導流渠兩側為開挖棄土堆放區，水深平均約2.0m。涵管橋就是利用鋼管作為主材，將其沉入水中，由于其與河流底部的土壤接觸嚴密，施工簡便、施工時間短的特點，故采用本方案。涵管橋主材采用φ244.5×10mm和φ1067×12.9mm鋼管鋪設。

2 施工材料的選擇

2.1 涵管的強度計算

根據現場的實際情況，可供選擇的鋼管φ914×7.9mm和φ1067×12.9mm兩種管，下面分別對這兩種規格的鋼管進行無套管管線計算復核。

2.1.1 強度計算

（1）土壓力產生的管道環向應力σHe按下式計算：σHe＝KHeBeEeγD=10000×0.2×1.0×18.9×0.914/1000=34.55MPa（28.232MPa）。

（2）車輛荷載產生的管道環向循環應力σHh應按下式計算：σHh＝KHhGHhRL Fiw=20×1.2×1.1×0.65×1.5×580/1000=14.93MPa（14.93MPa）。

所以鋼管所受到的總應力為：σ=σHe+σHh=34.55+14.93=49.48MPa （43.162MPa）<[σ]＝Fφtσs=0.4×1.0×485=194MPa（194MPa）。

（3）車輛荷載產生的管道軸向循環應力σLh應按式7.2.5-2計算：σLh＝KLhG LhRLFiw=15×0.9×1.1×0.65×1.5 ×580/1000=11.2MPa（11.2MPa）。

2.1.2 焊縫強度計算

（1）穿越管道環向焊縫疲勞應按下式進行復核：σFG×F=83×0.4=33.2MPa>σLh =11.2MPa（11.2MPa），滿足要求。

（2）穿越管道軸向焊縫疲勞應按下式進行復核：σFL×F=90×0.4=36MPa>σHh =14.93MPa（14.93MPa），滿足要求。

（3）驗算徑向穩定性。

X≤0.03D=0.03×0.914=0.02742m；X=ZKWDm3/（8EI+0.061EsDm3）

W=W1+W2；I=δn3/12；W1=0.5×20×0.914=9.14kn/m；W2=417.3×0.914/（2.5 ×4）=38.14kn/m

X=ZKWDm3/（8EI+0.061EsDm3）=1.5×0.108×（9.14+38.14）×0.9143/（8×2.06×1011×0.00793/12+0.061×1.0×106× 0.9143）=0.0521m（0.03m）>0.02742m （0.032m）。

通過以上的計算發現，括號中的數據為φ1067×12.9mm的計算結果，φ914×7.9mm和φ1067×12.9mm的鋼管在強度和焊縫強度上均能滿足要求，但φ914×7.9mm鋼管不能滿足穩定性的要求，所以采用φ1067 ×12.9mm是安全可靠的。

2.2 此處主要是考慮管材的選擇問題

根據現場的材料狀況，有三種管材可供選擇：φ914×7.9mm、φ1067×12.9mm、 φ244.5×10mm鋼管。（1）通過計算，φ914×7.9mm鋼管的強度可以滿足要求，但會造成失穩，因此不采用該種鋼管。（2）φ1067×12.9mm鋼管完全滿足建設涵管橋的要求，但考慮到今后需要用這部分管材，要求盡可能減少這些管材的用量。（3）φ244.5×10mm鋼管滿足建設涵管橋的要求，但突出的問題是其管徑小，造成河水的流通能力降低，尤其是當上游有樹枝等機械雜物時，容易造成管線堵塞，增加了涵管橋上、下游的水位差，涵管橋運行存在安全隱患。綜合各方面的考慮，我們同時采用φ1067×12.9mm、φ244.5×10mm二種規格的管子，既確保涵管橋的安全運行，又減少φ1067×12.9mm鋼管的用量。

2.3 施工方案的選擇

根據現場實際情況，從兩岸往河中間分別修筑4m壩體，中間12m寬度使用φ244.5×10mm鋼管底部鋪設3層，中間鋪設φ1067×12.9mm涵管2層。為了使涵管高出水面（保障水位上升時不使橋上部覆土浸泡和涵管有足夠的通水能力），上部使用φ244.5×10mm鋼管鋪設3層。

2.4 施工材料準備

施工用主要材料包括φ1067×12.9mm、φ244.5×10mm鋼管、土方、鋼板、沙袋等提前預制、運輸、堆放在指定的場地。

2.5 施工方案

（1）鋼管運輸：從堆管場運輸至施工現場。（2）平整料場：料場設在東岸，占地面積為100×100m，其中用于存放棄土6000m2，其余用于堆放設備、材料。平整料場時先將表層腐殖土推至指定區域堆放，以備施工完畢后及時恢復。施工中嚴禁破壞植被，注意保護環境。

2.6 導流渠水中布管

（1）為了減少φ1067×12.9mm鋼管用量，在底層鋪設φ244.5×10mm鋼管組16組（約150根），鋼管組在端部套有鋼絲繩，用挖掘機在導流渠上游牽引，利用兩臺50t吊車從兩岸擺管擠緊。（2）鋪設φ1067×12.9mm涵管2層（24根），施工方法同上。（3）為了保證水位上升后涵管橋有足夠的通水能力和保證上部覆土不被浸泡，最上面鋪設三層φ244.5×10mm鋼管（150根），河截流后水位會上升到涵管橋大管頂部（按目前的水位及流量估算）。

2.7 通車試驗

涵管橋試通車及通車，涵管橋鋪設完成后，先通車試驗，重量依次為20t、40t、60t、80t通車，60t以上重載利用現有平板車裝載推土機實現。

車輛緩慢通過，仔細觀察涵管橋是否有異常現象發生，如無異常，正式運輸燃氣輪發電機組。車輛重載試驗時應保證輪壓與通車時輪壓一致。

3 結語

經過嚴密的計算和合理的組織施工，僅用13天就實現涵管橋一次試車成功，保證了施工進度需要，施工時間短，且施工中用的鋼管全部回收，節約了成本，為在沙漠區的臨時工程建設積累了寶貴的施工經驗。