唐 鑫，王兴亮，冯鹏程

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 都江堰，611830)

1 工程概况

1.1 工程简介

毗河供水一期工程书永分干渠内遂倒虹管位于四川省资阳市安岳县石桥铺镇戏楼村三组，设计起止桩号为书26+186.546～书26+497.080，全长310.534m，管身为PCCP管，内径为220cm，共计50根，单根长度为5m，单根质量约20t。内遂倒虹管由进出口建筑物、镇墩及管身组成，进出口建筑物、镇墩为钢筋混凝土结构，镇墩共有3个，管身安装完成后采用石渣回填，并碾压密实。

倒虹管桩号书26+227.641～书26+252.641段下穿内遂高速清明桥，根据设计图纸可知，桥下下穿段为4#、5#、6#、7#PCCP管和1号镇墩，总长约25m，管道与内遂高速垂直相交，倒虹管从内遂高速清明桥下两桥墩之间穿过，桥墩基础为桩基，两桩基之间距离为20m，桥底面高程均为306.076m，桥下原始点高程在303.5m，桥下空间仅2.58m，桥下水平段PCCP管道底高程298.516m，管道基坑下挖深度约5m，基槽开挖宽度约14m，基础至桥地面高约7.5m，桥下空间狭小，而PCCP管道施工不得影响高速公路正常运行，该段施工难度大，具体情况详见图1。

图1 PCCP管道下穿内遂高速桥涵段剖面

1.2 工程特点

目前，水利工程渠系倒虹吸结构形式多用PCCP管道。PCCP管道使用寿命长，结构安全、稳定，但其自重大，移动困难，管道表面涂有防腐层，施工过程中禁止剐蹭碰撞，常规情况下运输安装需要采用大型吊装设备配合进行施工，吊装要求高，难度大[1]。本工程PCCP管道下穿桥涵部位的施工，由于桥下空间受限，无法在地面直接采用大型设备进行吊装，若强行开挖降低地面高程后再采用吊车吊装，不仅开挖工程量大，还会影响桥涵的结构稳定，吊装施工空间仍然受限，吊车臂极易与桥下部基础、桥身等结构发生碰撞，造成安全事故，还影响高速公路的正常运行，易造成质量、安全问题。

2 施工方案选择

根据本工程现场情况，该倒虹管下穿段两侧管节可采用汽车吊直接吊装，下穿段的PCCP管道无法直接进行吊装，应重点解决管节的水平运输问题，针对25m的管道，采购大型龙门吊虽可以满足施工要求，但是施工成本高，不宜采用。经多方咨询，现场决定采用工字钢设计制作小型台车，作为水平运输工具，大型吊装设备将管道吊放至桥外侧的基坑内，采用小台车将管道运输至桥涵下部，不仅施工成本较低，还能方便、快速地进行管道安装。

本工程PCCP管道单节重达20t，经强度计算，小型台车计划用I32b工字钢进行制作，采用M24高强螺栓和焊接的方式进行组装制作，配置四个钢轮以及三个20t的手拉葫芦，其中两个手拉葫芦用于起吊PCCP管道，另外一个用于牵引小台车。基坑开挖至设计高程后，对基坑两侧基础采用C30混凝土进行硬化，硬化的同时安装两条台车轨道，作为台车行走轨道的基础，轨道需延伸至桥外10m范围内，便于管道的转运。

图2 台车侧视与正视

图3 台车行走示意

3 施工工艺

3.1 工艺流程

重型PCCP管道下穿桥涵快速施工工艺流程如下所示：

土石方开挖→轨道基座硬化处理→轨道安装→台车制作安装→PCCP管道运输安装→土方回填。

3.2 施工准备

施工前，对作业人员进行技术质量及安全交底，准备好管道运输安装的机具、材料，并对水泥、砂石、PCCP管道等材料进行检验确保其性能指标符合设计施工图及现行施工规程、规范要求，对于不合格产品应予以退货，禁止使用。

3.3 基坑土石方开挖

本工程交叉段倒虹管开挖深度为4m～5m左右，测量人员根据设计图纸完成开挖线放线工作，土方开挖采用挖机自上而下分层分段进行施工，一般2m左右为一层，10m左右为一段，各层分段依次进行。因桥下空间狭小，开挖施工采用60型小挖掘机，同时为避免施工过程设备碰撞桥涵，在桥跨下部和桩基四周搭设双排防护脚手架，并满挂密目网。下穿桥涵段管道为4#-8#，先开挖1#、2#、3#管道基槽，放坡开挖作为进入桥下施工道路，使用挖机完成4#管道和1#镇墩基坑土方开挖；开挖10#、11#、12#管道基槽，放坡开挖作为进入桥下施工道路，使用挖机完成8#、9#、10#管道基坑土方开挖。基槽开挖时先不用开挖至设计高程，预留一定厚度的保护层，作为桥下管道的施工便道，开挖过程中注意挖机高度，严禁触碰桥底面，基槽作为施工便道，底板预留20cm以上保护层，在垫层混凝土施工前由人工配合反铲清除。挖机均采用60型小挖机，挖机全高为2.5m，回转半径为1.6m，满足施工要求。

3.4 轨道基座处理

轨道基座处理采用人工配合反铲式挖掘机进行清理，将底板预留的20cm厚保护层清除，使基础面表面无欠挖、无突出尖角，基坑及轨道基座处理成顺坡，清除基础面表面泥土、积水、松动岩块等。

基坑基础面达到处理要求后，采用C30混凝土浇筑轨道基座，硬化区域为基坑基础两侧，中间部位为PCCP管道安装基础，混凝土硬化前进行测量放样，避免硬化混凝土侵占PCCP管道安放位置，在浇筑过程中注意混凝土振捣及表层找平，以便后续施工。

3.5 轨道安装

使用测量仪器确定轨道安装位置，并使用墨线做出标记，将钢轨平铺在墨线标记位置，利用膨胀螺栓和压板固定轨道，确保在使用过程中钢轨道不会滑移，轨道安装完成后在其末端安装限位器，保证施工安全。

3.6 台车制作安装

台车选择有经验的厂家进行合作制作，加工好的台车部件运至现场进行组装。加工过程须注意，聘请专业的焊工进行焊接施工，焊接部位需进行双边焊接，焊脚高度不小于1cm[2]；螺栓连接的部位必须拧紧，采用扭力扳手对扭矩进行校核，螺栓采用M24高强螺栓；台车行走采用定制钢轮，在轨道上行走，轨道末端需要安装限位器，防止台车行驶出轨道，钢轮必须有制动装置，静停时防止台车意外行走。台车安装完成后需进行试吊，试吊高度控制在2cm～5cm，确定台车整体稳定、安全后方可投入施工。

3.7 PCCP管道运输安装

PCCP管道先使用汽车吊放置在桥涵外侧9#、10#管道基坑内部，将事先停放在桥面下的台车行驶至管道正上方，调整好台车的相对位置，采用钢绞绳配合20t的手拉葫芦将管道吊起，管道吊起离地30cm即可，注意吊起的台车必须处于水平状态，将整个管道处于台车正中心，使台车受力均匀；在开挖完后的基坑上游段安装固定一台20t的手拉葫芦，慢速将台车牵引至安装位置，随后将台车停稳并使其处于制动状态，拉动手拉葫芦放下管道，同时采用小台车作为起吊设备进行管道对接；管道安装、对接到位后，管道安装施工按《预应力钢筒混凝土管道技术规范》(SL 702-2015)的相关规定执行[3]；经接头打压试验满足设计压强要求后，即可将台车移走进行下一节管道安装施工，直至管道安装完成。

图4 PCCP管道使用小型台车进行运输及安装

3.8 土石回填

填筑前保证基础表面无积水及其他杂物，所有需要的填筑料都应在填筑前准备就绪，料源选自邻近建筑物开挖施工的可利用料。选定好的合格填筑料由1.0m3挖掘机装20t自卸车运输到填筑工作面，60型反铲式挖掘机将填筑料转运至桥下进行摊铺，施工时管道两侧应均匀对称回填，局部设备无法达到的部位人工配合夯实。

填筑时应分层、自下而上进行，每层填筑完成后经压实度检测满足设计要求后，方可进行下一层填筑，不允许未进行下层填筑料的压实度检测便在上层堆置、摊铺填筑料；填筑应从低处开始，每层松铺厚度、碾压设备、碾压遍数应根据碾压实验确定[4]；填筑料的分布级配应当均匀，不得出现与周围材料的结构和级配有实质性差别的透镜体、条痕或填筑层，卸料种类应当连续，以使材料处于最好的分布状态。

4 总结

重型PCCP管道下穿桥涵快速施工工艺是在桥涵下部、受空间限制影响的部位，利用自制小型台车进行PCCP管道运输和安装。在PCCP管道基槽内安装轨道，并在轨道上安装布置台车，通过吊车在地面将PCCP管运输吊运至桥涵外部的基坑内，使用台车将PCCP管道沿轨道水平运输至桥涵下部，将PCCP管运输至设计位置并完成对接安装。此工艺既能有效解决桥涵下部管道无法直接采用吊车吊装和移动的问题，也有效控制基坑开挖范围，在不影响管道上部桥涵正常运行的情况下，达到施工目的，确保了施工安全，保证了施工质量，同时加快了施工速度，控制了施工成本。