淺談供水管橋支承網架運行工況管理

摘 要： 供水管橋支承網架工程是黃村水庫輸水系統的咽喉段，通過工程運行管理中進行維護及加固，讓最脆弱的區段變得安全，使整個系統工程正常運行得以保障。

關鍵詞：支承網架;加固;維護;管理

一、工程概況

黃村水庫是一座以城市供水為主的中型水庫，是麗水市天寧水廠的水源工程。該工程是浙江省“五自”水利工程，也是麗水市重點基礎設施建設項目.水庫承擔著麗水市北城區塊35萬人口的供水任務。

水庫位于甌江好溪支流嚴溪中游，壩址控制流域面積150.7km2，多年平均年徑流總量1.45億m3。黃村水庫為Ⅲ等中型水利工程，一期建成日供水能力10萬t規模，年供水總量2920萬m3，水庫正常蓄水位149.2m，相應正常庫容1195萬m3，總庫容1876m3，壩高47.5m;2003年工程竣工驗收投入使用。

工程主體工程分攔河壩、溢洪道、放空洞、輸水系統工程。輸水系統全長12.76km，其中隧洞總長12.1km，蒲岸好溪管橋倒虹吸工程級別為4級，按20年一遇洪水設計、100年一遇洪水校核。倒虹吸鋼管設計過水流量2.707m3/s，內徑1.20m，管壁厚度斜坡管段為10mm，水平管段為12mm，管道總長316.69m。其中，跨河水平管段長157.22m，兩岸斜坡管段長159.47m。兩岸斜坡管段采用常規鎮支墩支承型式，跨河水平管段采用鋼網架支承結構，并利用蒲岸電站連拱壩支墩經補強加固后作為支承網架的基座。

二、工程運行管理

（一）管橋支承網架重要性及工程的運行特性

由于管橋網架工程的特殊性、重要性，因此對其維護管理方法極為重要。首先，為了及時掌握現狀，設立監視管理站，配備人員現場24小時值守。要求值守人員加強日常巡視、檢查，隨時觀察工程現場及周圍動態，防止人為因素引發安全事故;再加強定期或不定期的安全檢查，即每月檢查2次及節假日安全檢查，若遇暴雨洪水、冰凍期間增設檢查次數。每次檢查不放過結構表面任何細微的變化，記錄異常變化的部位，為制定年度維護方案提供依據。其次，定期對沉降、位移等變形觀測，根據觀測數據分析工程運行工況，確切掌握結構變位規律和工程運行特性。

根據金屬結構表面防腐特點以及實際檢查的銹蝕情況，對管橋及其支承網架結構進行全面除銹防腐處理，阻止銹蝕擴大，處理效果明顯。

（二）加強建設管橋工程防護

1.建設鋼結構防護欄，有效阻止漂浮物直接沖擊網架

2001年8月投入試運行后，經過洪水期觀察，因河床部位豎向網架支承面高程與蒲岸連拱壩溢流頂高程均為84.0m，當連拱壩泄洪時，河床部位網架遭受洪水直接沖擊，尤其當洪流裹挾漂浮物沖撞網架，或漂浮物擁塞于網架前沿造成阻水時，將會危及管橋安全。因此，基于管橋結構特性及其特殊重要性考慮，在河床中部3#、4#、5#豎向網架前沿采取增設鋼結構防護欄的工程措施。經過實踐該鋼結構防護欄實施，有效阻止漂浮物直接沖擊網架。

2.建設鋼筋混凝土防護墩，徹底阻斷漂浮物對網架沖擊

經過多年行洪觀察，發現好溪洪水水勢兇猛，漂浮物擁堵于防護欄及網架前形成的阻水情況仍然十分嚴重，顯見不容忽視洪水對網架的安全威脅，鋼架防護欄的作用有限。為此，針對工程存在的阻水問題，在已建防護欄上游側增建鋼筋砼防護墩，對連拱壩泄洪時防護墩起分水作用，使連拱壩支墩即管橋網架支座不過水，以保護網架不受洪水沖擊。防護墩建成后，經多年連拱壩泄洪觀察，行洪分水作用達到預期效果。管橋支承網架由上游側防護墩擋水保護不再過水，完全避開了洪水沖擊，使河床段網架防洪安全有了保障。

圖一：

（三）鋼結構格構柱加固工程建設

蒲岸管橋是輸水系統的咽喉段，也是輸水系統全程最脆弱的區段。在多年運行后發現管橋支承結構設計荷載遠小于建成結構實際恒載（水平網架上弦層設計恒載15kN/m，現狀實際恒載19.05kN/m），加之考慮網架結構剛度小、抗風險能力低等特性。運用MST與ANSYS兩套結構分析軟件對管橋支承網架進行應力與變形驗算復核后，其結論是：“黃村水庫供水工程蒲岸管橋支承網架在各類荷載的組合作用下，結構變形在允許范圍內;在未考慮溫度作用時，超應力桿件較少;若考慮溫度作用和材料退化等因素，超應力桿件會明顯增多，不滿足使用要求。”數據結論表明，工程可能存在安全隱患反映了溫度變化對網架桿件內力的影響與網架結構隨溫度變化的變形規律。因此通過多方論證及商討，采用“鋼結構格構柱頂托加固”方案對其進行加固。該方案對本工程原設計7點柱支承的條件不變，即在原豎向網架位置增加鋼架支承結構，而不拆除原豎向網架支承系統。通過對現狀網架桿件投影檢查與“Tekla Structures”軟件三維放樣建模，采用的鋼結構格構柱托換結構可與現狀豎向網架結構同支座協調布置，其桿系空間交叉穿插不相干擾。此方案承受全部管橋荷載的替代結構，管橋橫向穩定則仍由原結構體系保障，并可在正常供水工況下施工。

圖二：

加固工程既在7道網架柱內側增建鋼結構格構柱，每道格構柱由4根弦桿與若干層腹桿系組合而成，采用高強螺栓連接。格構柱對稱于既有網架柱平、立面軸線布置，其平面投影尺寸為1#、7#柱800×500mm，2#～6#柱1050×1650mm。其中，1#、7#格構柱高2.710m，加柱頂供水管支承槽后全高為3.360m，2#、6#格構柱高分別為12.107m和8.745m，加柱頂水管支承槽后全高分別為12.757m和9.395m，3#～5#格構柱高為16.895m， 加柱頂水管支承槽后全高為17.545m。格構柱桿件規格：弦桿為○159×8mm，水平腹桿為○89×5.5mm，斜腹桿為∟90×6mm，合計桿件數618根。材質，圓管、鋼板為Q345B鋼，角鋼為Q235B鋼，焊材E50。

加固時，7道格構柱按6#→7#→5#→4#→3#→2#→1#的順序安裝。

通過3個月緊張有序的開展，管橋支承結構加固圓滿完成，現狀為安全隱患已消除，達到除險加固的預期效果，工程安全正常運行已有保障。

三、結論

供水工程建設過程中要考慮結構特殊性、重要性，要考慮到運行管理是否可以加強安全措施，提高工程安全系數;在工程后期維護要注重加強管橋的維護管理，此仍然是水利工程管理重要的工作，即做好各項檢查、監測、分析、維護等工作，確保市區飲用水供水安全，讓人民群眾喝上放心水。