貝雷桁架在管道搶修加固保護中的應用

林志軍

(泉州臺商投資區城市建設發展有限公司)

1 工程概況

某區市政道路拓寬改造工程，是城市快速路系統中內層環灣快速路的重要組成部分，對區道路功能的完善和城市景觀的提升有著非常重要的意義。拓寬改造的舊道路右側路基內，布設有給水管道，該給水管道沿著道路走向布設，是提供整個城區供水的唯一管道，施工過程應保護好給水管道，避免破壞，意義重大。

路線YK2+600～YK2+700段給水管道現狀:沿著右幅道路路肩縱向走向，埋深約1.89m，管徑D800mm。給水管道每節長6m，管材為球墨鑄鐵管(K9級)，管節接頭采用橡膠圈承插式，管道基礎為路基填方層。在YK2+640處即有道路增加橫向排水涵洞，涵洞的走向和給水管道交叉。根據實地測量給水管道管底標高，對比設計涵洞頂板標高，該設計涵洞從給水管道管底部穿過，交叉空間距離3.35m，增設涵洞下穿給水管道17.5m。涵洞的開挖、洞身的施工過程如何確保給水管道的安全，避免給水管道遭到破壞，成為該工序的關鍵。

給水管道每節長6m，管材為球墨鑄鐵管(K9級)，管節接頭采用橡膠圈承插式，管道基礎為路基填方層。

2 方案選擇

結合給水管道的現場情況，在保證管道的安全，又不影響涵洞的基坑開挖施工和涵洞的施工作業，對給水管道采取保護的方案進行綜合的比選。

方案一:遷移管道。需在附近增加較長給水管，也需另外征地，并且要停水改道，影響附近城區的生產生活，成本高，工期長，征地較困難。

方案二:涵洞兩側打樁保護，樁頂加型鋼支撐。采用振動錘在給水管接頭兩側打入鋼板樁，工字鋼作為橫梁焊接在鋼板樁樁身上，形成一個“門”字形后用鋼絲繩吊住給水管，但原來填土較密實，且有石塊，鋼板樁難以打入，需要大量的鋼板樁及型鋼支撐，若有少量變形則造成管道變形，乃到漏水甚至斷管。成本較高，工期很長，安全不易保證。

方案三:管道兩側就近打鋼板樁，涵洞預留2m暫不施工，管道兩側涵洞施工完成后，在涵洞頂加設支撐，頂住管道，最后施工剩下的2m涵洞。此方案雖可行，同樣存在鋼板樁難以打入的問題，且涵洞會增加施工縫，最后剩下的2米涵洞施工場地狹小，開挖基坑困難，成本高，長期長，鋼板樁若變形，也影響管道的安全使用。

方案四:采用雙排貝雷桁架作為縱梁，縱梁上掛手拉葫蘆，鋼絲繩捆綁管道臨時起吊管道，臨時加固保護管道。

經過綜合考慮，對比方案的施工工期、方案的經濟性、對涵洞的影響等方面，決定采取方案四。

3 桁架設計

給水管道:管道每延米2.108kN，注滿水或水流經過產生的重量為4.92kN/m。根據涵洞開挖斷面，給水管道需懸空長16.3m。手拉葫蘆起重量為50kN。

雙排貝雷片主梁:貝雷片型號“321”型，單排8片，采用插銷組拼。采用90cm支撐架將兩排拼成一組，每3m設置一道，總長24m，貝雷主梁支點間距23m。單排貝雷桁架自重 q=1.1kN/m(含插銷、支撐架等)，偏載系數取1.2。

單排貝雷桁架承受管道荷載:

計算簡圖如下。

圖1 貝雷主梁受力圖

按簡支梁進行驗算，貝雷主梁的跨中最大設計彎矩為M=323kN·m，遠小于貝雷桁架的許用彎矩[M]=788.5kN·m，滿足要求。

貝雷主梁的梁端最大設計剪力為V=42.1kN，遠小于貝雷桁架的許用剪力[V]=245.2kN·m，滿足要求。

貝雷主梁的跨中最大撓度為ω=27mm，遠小于貝雷桁架的許用撓度[ω]=23000/500=46mm，滿足要求。

單吊點最大荷載為P1=15.4kN，遠小于手拉葫蘆最小起重量50kN，滿足要求。

基礎設計:底基礎為路基填方層(壓實度96％)，C15混凝土底墊層(350×200×20cm)，C30混凝土支墩(250×100×30cm)，安全系數均大于2.0，滿足要求。

4 施工工藝

4.1 測量放樣

放樣涵洞開挖線，預留150cm凈邊。放樣支墩方向和尺寸，方向和給水管道走向一致。人工配合挖機開挖基礎，人工整平，測量支墩標高，確保兩個支墩基礎水平標高相同，打夯機夯實表面松散層。

4.2 基礎施工

放樣C15混凝土墊層尺寸，安裝模板，澆筑墊層混凝土。澆筑過程混凝土必須振搗密實，表面收面平整，采用覆蓋養護混凝土。間隔兩天后，澆筑C30混凝土支墩，支墩面層收面平整，采用水平尺測量平整度，覆蓋養護混凝土。養護周期為7d。

4.3 桁架施工

(1)人工配合吊車拼裝貝雷片主梁，并架設至支墩。架設橫梁過程，保證橫梁的平穩牢固，以及主梁和支墩的接觸面，確保主梁完全與支墩接觸。

(2)給水管道外露有三個承插式接頭。給水管道的吊點設置在管道接頭處。采用鋼絲繩加手拉葫蘆組合吊繩。貝雷片主梁下桁采用I16工字鋼做小橫梁，手動葫蘆掛在小橫梁上。鋼絲繩纏繞給水管道后掛在手拉葫蘆掛鉤上，人工用手拉葫蘆拉緊鋼絲繩，使鋼絲繩完全受力繃緊，為避免鋼絲繩受力損傷管體，管體采用木條貼緊保護。

4.4 基坑開挖

(1)開挖給水管道底部土方時，采用人工配合，避免機械開挖破壞管體。開挖過程，由中間向兩側方向順序開挖。安排技術員用儀器進行給水管道管體的沉降觀測，同時調整鋼絲繩的松緊，保證管頂標高始終保持±5mm，防止因撓度過大造成供水管管節脫管或斷裂。

(2)進行供水管道下涵洞的施工，安排專人間隔時間段監測，保證供水管的沉降處于要求范圍之內。貝雷片主梁上設置安全警示標牌和標示，避免涵洞施工碰撞供水管道和貝雷片主梁。

4.5 基坑回填

(1)涵洞施工完畢后進行涵背回填作業，采用人工配合打夯機分層填筑夯實。涵頂填筑填方，采用控制填方厚度(厚度25cm)，給水管兩側2m的范圍外，采用壓路機低頻振幅碾壓成型;給水管兩側2m的范圍內，采用人工配合打夯機夯實。

(2)填筑至管底部20cm，采用枕木或方木做枕梁，設置在吊點兩側和管道中部，用三角木托契緊，放松鋼絲繩并解除吊點，保證給水管道的完整。

5 結束語

本方案采用貝雷片加固保護方案，支墩基礎承載力滿足要求是關鍵，勤觀測給水管道的變形情況是保障。而低成本的投入、加固工期短、安全性能高、施工工藝成熟，取得了良好的效果，給類似的工程提供一定的參考借鑒作用。

[1] 鋼結構設計規范(GB50017-2003)[S].

[2] 黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使作手冊[M].人民交通出版社.