蒸汽管道隨橋架空敷設施工實踐

高永軍， 李 磊

(合肥熱電集團有限公司，安徽合肥230000)

1 工程概況

合肥市蓬萊路跨越派河橋項目作為連接合肥經濟技術開發區與肥西縣的重要交通樞紐工程，以現狀云谷路為起點，經衛星路、王建溝，跨越派河及派河大道后落地，終點接芮祠路，項目全長1.86 km，其中橋梁長1.1 km。蓬萊路蒸汽管道的熱源利用合肥熱電集團在經濟技術開發區內的金源分公司的熱電聯產機組，供熱對象為橋南的新港工業園的熱用戶。

由于供熱規劃問題，導致前期工作滯后，最終選擇此路由敷設蒸汽管道，不可避免地需要進行蒸汽管道跨橋施工作業。該項目初期并沒有規劃過橋蒸汽管道，附近也沒有配套的專用管道橋，受地形、投資因素限制，也不能采取大開挖或定向穿越方式施工。為了保證向新港工業園熱用戶供熱，根據CJJ 34—2010《城鎮供熱管網設計規范》第8.2.13條，供熱管道跨越水面、峽谷地段時，在橋梁主管部門同意的條件下，可在永久性的公路橋梁上架設。經過與合肥市規劃和重點建設部門協調，同意將原有規劃隨橋架空敷設的兩根燃氣管道的管位，調整成一根蒸汽管道和一根燃氣管道。將蒸汽管道的荷載和軸向推力提供給橋梁設計單位，由橋梁設計單位對橋梁的持久狀況承載能力、抗裂驗算、應力計算進行校核，校核的結果滿足橋梁設計要求。由于蓬萊路橋是分離式結構，蒸汽管道和燃氣管道分別位于兩個橋梁上，兩者之間的間距也滿足蒸汽管道和燃氣管道平行敷設的要求，橋梁設計單位同意該變更方案。目前燃氣管道管位僅作為預留，并未開工建設。蓬萊路橋以及隨橋架空蒸汽管道位置見圖1，圖1中紅色的線表示蒸汽管道的平面位置。

圖1 蓬萊路橋以及隨橋架空蒸汽管道位置

2 設計方案

由合肥熱電集團下屬金源分公司出廠蒸汽管道以云谷路與蓬萊路交口為設計起點，蒸汽管道由云谷路原有架空蒸汽管道通過三通接出，沿蓬萊路路東直埋敷設至深圳路，全長約1.9 km。隨橋架空敷設的蒸汽管道設計壓力為0.9 MPa，設計溫度為250 ℃，工作鋼管為螺旋縫焊接鋼管，材質為Q235B，規格為D478×7，長度為1.1 km。蒸汽管道荷載為1.5 kN/m。采用軸向外壓式波紋管補償器進行管道熱補償，補償器緊鄰固定支架安裝。

圖2為滑動支架，滑動支架與滑動支架之間由鋼管制作的水平支撐進行串接，滑動支架垂直柱的上端與檐口下方預埋件進行焊接，滑動支架水平梁一側與橋梁腹板外側預埋件進行焊接，另一側為管道安裝位置。

圖2 滑動支架

圖3為固定支架。每40～54 m設置1個固定支架，固定支架的最大設計軸向推力為71 kN，為了保證支架結構的牢固性，固定支架設計加大了水平梁、垂直柱、水平支撐，增加了交叉支撐。

圖3 固定支架

保溫層采用二氧化硅氣凝膠絕熱氈和耐高溫超細離心玻璃棉復合結構，內層采用2層二氧化硅氣凝膠絕熱氈，單層厚度為10 mm；外層為2層耐高溫離心玻璃棉，單層厚度為70 mm；外纏厚度為0.2 mm的玻璃絲布2道，最外層保護層采用厚度為0.7 mm的彩色鍍鋁鋅鋼板。

3 施工難點

蓬萊路橋采用分離式的結構設計，根據行車方向的不同由2座獨立的橋梁組成，2座獨立橋梁檐口至檐口的間距約為3 m。蒸汽管道的安裝位置在其中一座橋梁檐口下方和腹板外側，具體安裝位置見圖4。

圖4 隨橋架空蒸汽管道的安裝位置

存在以下施工難點：

① 蒸汽管道支架需要與橋梁檐口下方和腹板外側的預埋件先進行焊接，然后再在支架上安裝管道。該蒸汽管道離地面的安裝高度約4～40 m，位于2座橋之間，安裝位置很局限，在檐口下方和腹板外側進行施工，從下部向上施工高度太高，從上部施工吊裝困難，特別是管道在就位過程中不好支撐固定，與管道掛橋梁外部施工相比，施工難度較大。

② 由于橋梁跨越多條道路，根據道路的走向有一定的弧度，橋梁的設計結構也有一定的變化，管道的軸線需要根據橋梁斷面的變化作調整處理，對安裝的角度和精度的要求較高。

（三）充分發揮資本市場作用，促進房地產市場平穩過渡。 資金定價缺乏市場化機制，資產荒及高杠桿是導致資金嚴重趨“炒”避“住”，資金大量涌入制造炒房市場的重要原因。應完善多層次資本市場體系，創造多元化投資渠道和多樣化投資工具，促進資金供求匹配，完善涉及房地產金融工具的杠桿制度。繼續擴大房地產租賃領域資產證券化，綜合考慮REITs（房地產信托投資基金）產權結構、稅務安排、信托（SPV）管理辦法等，實現長租公寓領域金融創新，同時防止實施過程中出現新的風險。

③ 橋梁允許安裝蒸汽管道時已經基本建成，外部支模已經全部拆除，如果恢復橋梁支撐作為管道施工用支撐，施工費用相當昂貴，且必須在河面上設置支撐點，審批手續也較為復雜。

4 施工組織

4.1 工作平臺的設想與實施

4.1.1 工作平臺設計的設想

根據設計圖紙及現場實際勘測，可以充分利用2座橋梁的檐口與檐口之間的空間進行施工作業。制作一個可以上4名施工人員的工作平臺，工作平臺可以伸到檐口下方和腹板外側的管道安裝位置，以便于施工人員進行施工作業。另外制作一個臨時爬梯，臨時爬梯上端搭在橋梁欄桿上，下端放置在工作平臺底部。施工人員通過臨時爬梯從橋上進入工作平臺，從而到達工作區域進行施工作業，完成施工作業后通過臨時爬梯撤出工作平臺，到達橋上。工作平臺上可以放置管道支架、管托、工字鋼、手動葫蘆、其他材料和安裝工具，便于施工。

工作平臺可以移動，一個施工作業面完成，撤出人員、材料和安裝工具后，再利用吊車吊起移動到下一個施工作業面，就位后繼續進行施工作業。

4.1.2 工作平臺設計

工作平臺的荷載組成如下：工作平臺結構荷載27.5 kN，管道支架荷載3.3 kN，施工人員荷載3.0 kN，管托、工字鋼、手動葫蘆、其他材料和安裝工具荷載3.0 kN，合計36.8 kN。

工作平臺見圖5。工作平臺結構全部采用型鋼和鋼管制作，主框架由底層梁和立柱組成，立柱頂端焊接套筒，用支撐鋼管從套筒內部穿接搭設在橋上。支撐鋼管是安裝和固定工作平臺的構件，并不與工作平臺進行焊接，不是工作平臺的結構組成部分，當工作平臺吊裝就位后才從套筒內部穿接搭設在橋上。當需要移動或吊裝工作平臺時，就從套筒內部抽出。設置主欄桿和次欄桿，次欄桿較低，可使工作平臺到達橋梁的檐口下方和腹板外側的管道安裝位置，便于操作人員在管道安裝位置更方便地進行施工作業。底層梁上鋪設花紋鋼板，為施工人員的作業區。四周欄桿上圍上防護網。結構專業采用設計軟件進行設計及校核，符合安全性和穩定性要求。

圖5 工作平臺

4.1.3 工作平臺安裝和固定方法

作業時先進行工作平臺吊裝，通過吊車從引橋底部將工作平臺向上吊起，當套筒高度超過橋面檐口，施工人員將支撐鋼管由橋梁欄桿和檐口之間的位置穿入工作平臺套筒，緩緩下落將支撐鋼管橫擔在兩側橋梁檐口上。由于橋面坡度不大，利用平臺自身重量進行固定后，施工人員和設備進入工作平臺，進行施工操作。等到兩個平臺各自對應的工作面作業結束，施工人員撤場后，采用20 t吊車將工作平臺吊運至下一個工作面，重新安裝固定后，施工人員方可進入工作平臺。管道的運送通道、施工安裝過程中作業區域以工作平臺為圓心、半徑15 m處，四面保持圍擋狀態及采取相關安全防護措施。

4.2 支架吊運與安裝

管道施工作業前，要先將蒸汽管道的支架在橋下預制完成。支架最長約2 800 mm，單個支架最大質量約330 kg。先采用20 t吊車將管道支架從地面吊運至工作平臺上，施工人員在檐口下方預埋件位置焊接掛鉤安裝臨時手動葫蘆，通過5 t手動葫蘆將支架吊運就位，然后施工人員將支架與橋梁檐口下方和腹板外側的預埋件進行焊接。單根支架焊接完成后，按照設計要求，通過鋼管串接(焊接)進行加固。

4.3 蒸汽管道施工步驟

蒸汽管道單根長度為12 m，單根質量為1 t左右。支架焊接完成后，進行蒸汽管道安裝，具體步驟如下。

① 用吊車在橋面上將管道吊運至相應的位置。根據現場情況，有的管道從地面自下而上吊裝，有的管道從橋面自上而下進行吊裝。圖6為從地面自下而上吊裝的現場，吊車在橋面上起吊，為了保持管道的穩定，設置牽拉繩，由施工人員在地面牽拉控制。管道右端為已經在地面上焊接連接的軸向外壓式波紋管補償器。

圖6 管道吊裝現場

② 待蒸汽管道吊運至超過管道支架水平梁的高度時，管道兩端兩個工作平臺上的施工人員利用臨時綁在支架垂直柱上的另外一組手動葫蘆同步協調操作，將管道拉至支架水平梁的上方。

③ 利用吊裝支架時在預埋件上安裝的手動葫蘆，向上牽引管道，兩組手動葫蘆協調操作，從水平方向和豎直方向牽引調整管道位置，逐步將管道移動到安裝位置的上方。此時，為了安全保護，橋上吊車繩索不可解開。

④ 管道到達并穩定在安裝位置的上方后，進行管托與管道的焊接連接，先焊接工作平臺對應位置的管托，再移動工作平臺，逐步焊接整根管道上的管托。在此過程中，相應地在每一個滑動支架水平梁的外側焊接防護擋塊，以防止管道滑落。

⑤ 焊接好單根管道上的所有管托后，再移動工作平臺至單根管道的端頭，利用手動葫蘆將管道緩緩落在支架水平梁上，調整就位。為了保證安全，必須等待焊縫成型固定良好之后，吊車上的繩索方可解開。

⑥ 上一根單根管道安裝好后，移動工作平臺至下一根管道的對應位置，按照上述操作步驟安裝下一根管道，逐步調整管道的位置，管道定位后進行管道間的對口、焊接工作。

⑦ 逐步完成固定支架處的管托底部與固定支架的焊接固定工作。

⑧ 管道焊接工作完成后，進行焊縫探傷檢測，合格后方可進行下一步。

⑨ 進行防腐保溫和外保護層的施工。

4.4 蒸汽管道檢測

蒸汽管道的現場接口焊接應采用手工氬弧焊打底，手工電弧焊罩面。所有焊縫進行100%X射線探傷檢測，焊縫內部質量不得低于GB/T 12605—2008《無損檢測 金屬管道熔化焊環向對接接頭射線照相檢測方法》第8.2節規定的Ⅱ級質量要求。檢測人員在工作平臺上進行現場操作，探傷檢測合格后方可進行下一道工序的作業，以保證管道的施工質量。

5 結語

① 在工程前期，對施工現場的勘察非常重要。本工程充分利用兩座橋梁中間的空間，因地制宜，選擇制作合適大小的工作平臺搭設在橋面上的方案，進行蒸汽管道的隨橋架空敷設施工。該工作平臺的使用節省了造價。

② 工作平臺的結構設計應保證施工過程的安全可靠和操作方便。

③ 應做好詳細的施工組織設計，并嚴格按照施工組織設計進行施工，落實好每一道施工工序。