超长大直径PCCP空间弯头整体安装技术

2018-03-17马凌

东北水利水电 2018年3期

马凌

(辽宁省水利厅农村水利建设管理局，辽宁沈阳 110003）

1 工程概况

管线段工程以PCCP管为主，地质条件复杂、工期要求紧的特点。大直径空间弯头的整体安装技术能够同时解决平面转角与垂直转角的问题，可以减少弯头的使用数量，降低工程造价。主要在于工程位于山区及坡度大的特殊地形条件下的多管同槽大直径的空间弯头整体安装技术的首次采用，能够只使用一组空间弯头，解决空间转角处的问题，减少了垂直弯头使用量，节省工程造价，也降低了局部水头损失。

此套整体安装方案，决定将C41+458.039处的空间弯头作为该方案的试点成果具有以下创新点：

1）首次提出多管同槽大直径PCCP空间弯头现场整体安装技术，实现了快速、准确对接安装，确保工程质量。

2）首次采用4点吊装、拉链微调技术，确保了安装精度。

3）新技术实现了PCCP空间弯头在管厂工厂化生产。减少现场拼装焊接，解决了多管同槽安装施工互相干扰的难题。

2 现在施工步骤

在施工中通过测量以履带吊吊带定位为主，以履带吊吊顶动滑轮组和定滑轮组及拉链来控制位微调保证安装精度，基座采用钢桁架支撑来固定，确保空间弯头的空间角度安装能准确调整到设计空间角度，顺利的达到管件准确对接。

2.1 吊点布设研究

1）最佳吊点的选择与布置

在施工中通过测量以履带吊吊带定位为主，以履带吊吊顶动滑轮组和定滑轮组及拉链来控制位微调保证安装精度，在现场安装过程中采用4点起吊，其中一点为承口端可调节吊点，一点为插口端固定吊点，另两点为可调节吊点，内侧可微调，吊点可微调，该吊装模型可为双悬臂简支梁计算：

式中：x——承口至吊点的距离，m；l——承口端长度，m；q——均布荷载，kN。

2）起吊吊索各条线内力计算各项应力分布

根据所吊空间弯头吊索的根数、弯头的重量，以及水平夹角的大小，可计算在塔吊起吊时空间弯头起吊时候各吊索的内力分部，计算图1所示，计算见公式（2）。

图1 空间弯头承口端起吊吊索的内力计算图

式中：α——吊索与水平面的空间夹角，最小不小于30°；n——吊索的数量；Q——所吊弯头承口端的重力，kN；Sb——钢丝绳的应力极限，kN，可由钢丝绳性能表查得，也可近似按Sb=0.5d2计算，其中d为钢丝绳直径，mm；S——单根吊索所承受的内力，kN；k——钢丝绳安全系数，取值范围为5～6。见表1。

表1 钢丝绳破坏拉力极限值表

3）空间弯头吊装最佳吊点的选择

管件捆绑好后，采用履带吊吊起，管件受力后（管件不离开地面），人工调整2，3号吊带吊链，使管件旋转，旋转至管端径向线绳水平位置，即为管件设计安装方向和水平转角。在施工中的定位以履带吊吊带（1号拉线、4号拉线）定位为主，以（2号拉线、3号拉线）履带吊吊顶动滑轮组和定滑轮组控制位微调来确保安装精度，为该技术方案的创新点。见图2。其中图（a）为吊装的1，4号拉线定位布置，图（b）2，3号拉线微调布置。

图2 管件吊装捆绑示意图

2.2 空间弯头底座钢桁架布设研究（仅论单线安装）

1）底座钢桁架布设

管件底座材料是连续的、均匀的、各向同性的等性质，简化桁架的支座如图3（a）所示。

图3 钢桁架支座简化图

2）底座钢桁架拼装

桁架由φ75的钢管组成，每个桁架根据现场情况设定相隔距离为2.9 m。具体如图4所示。

图4 钢桁架支座细部图

3 经济效益分析

成果C41+458.039处进行了成功的试点应用，节省工期25 d，每节空间弯头节省资金约20.45万元，见表2。此段管线安装多处于沟谷及坡地地貌，原地面地势起伏较大，且地势狭窄，管线穿河、穿路段埋深均较大。在复杂地质条件段设计采用空间弯头，来改变管道方向，避开地面或地下构筑物及不利地形，使管道能在满足结构要求的前提下降低工程成本，对施工也更加有利。

表2 整体安装技术和传统安装技术经济对比表

综上所述，空间弯头整体安装技术的运用可以提高工作效率和效果，减少现场管理人员的投入，降低管理成本。另外，建设生产任务的顺利完成可保证工程经济社会效益的有效发挥，由此所带来的直接和间接经济效益巨大。近年来，我国大力发展水利基础工程建设，国内外类似的大型输水工程建设项目众多，研究成果的推广与应用必将为PCCP管道安装工程提供有力支撑。