橋梁上跨水源保護區(qū)大型復合排水鋼管施工技術研究

馬希平MA Xi-ping

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，太原 030024）

0 引言

橋梁一般跨越山谷、河道、水庫，而如果所跨越水域為水源保護區(qū)，則瀝青路面匯水及路面事故水（含化學品）不能排入橋梁所跨越的水源保護區(qū)，甚至受地形限制，只能從橋梁排水系統(tǒng)將路面水跨橋排放。

考慮到水量隨瀝青路面長度、橋梁長度的增加而增加，及PVC 等材質的耐久性影響，一般設計橋梁兩側采用雙桿吊架掛設內(nèi)襯PVC 等摩擦系數(shù)小的材質的復合鋼管，將鋼管掛設在梁體翼緣板下方。雖然鋼管耐久性好，但重量較大，例如，一根6m 長的DN400 復合鋼管重500kg，傳統(tǒng)設計雙桿吊架因吊桿材質、規(guī)格及絲牙影響，已無法滿足重型鋼管安裝需求，且受狹小安裝空間限制，將大型復合鋼管安裝至橋梁翼緣板下方設計位置，施工難度極大，同時，因狹小空間高空作業(yè)，施工風險極大。[1-2]

本文依托大豐華高速公路三渡水大橋進行研究，并應用于三渡水左、右線大橋大型復合鋼管安裝作業(yè)，可為今后類似工程提供一定的參考和經(jīng)驗。

1 工程概況

廣東省大豐華高速公路三渡水大橋，右線大橋橋長230.6m，左線大橋橋長207.8m，三渡水右線大橋位于直線和A=561 的緩和曲線上，主橋橫坡為-2%，三渡水左線大橋位于A=641 緩和曲線及R=1866m 圓曲線上，左線主橋橫坡由-0.94%變化至-3%。

三渡水大橋上跨三渡水水庫、省道S228，大橋上坡方向為路基及鴻圖特長隧道，鴻圖特長隧道內(nèi)路面形式為瀝青路面，三渡水水庫為II 級水源保護區(qū)，瀝青路面匯水及路面事故水（含化學品）不能排入三渡水水庫，受地形限制，只能從橋梁排水系統(tǒng)將路面水跨橋排放。一根6m 長的DN400 復合鋼管重500kg，原設計為雙桿吊架，無法滿足鋼管重量要求。傳統(tǒng)大型機械設備施工方案，租賃費用較高，適應性、操作靈活性差。三渡水大橋橋位見圖1。

圖1 三渡水大橋橋位圖

2 技術原理

橋梁掛管所用鋼管為內(nèi)襯PVC 的DN400 復合鋼管，PVC 的作用是減少水體流動的摩擦力。鋼管通過吊架進行懸掛，吊架由吊桿、吊環(huán)、鋼板等組成。因橋梁現(xiàn)澆或預制施工均需要安裝模板，故在澆筑梁體混凝土時，在翼緣板預定位置預埋吊桿墊板及相應預留孔，待混凝土澆筑完成后，再安裝吊桿、吊環(huán)，然后按順序安裝鋼管。

采用手拉葫蘆及研制的簡易橋梁護欄作業(yè)平臺配合汽車吊的方式，將大型復合鋼管擺放、粗調(diào)至橋梁翼緣板下方設計高度位置，研制了公路橋梁排水鋼管單桿吊架，可進行分部安裝，通過預埋精軋螺紋鋼吊桿、吊架分部安裝實現(xiàn)大型復合鋼管安裝高度精調(diào)，再進行橋頭彎頭安裝、PVC 排水管、滲水檢測及鋼管防銹處理等施工，從而完成復合鋼管排水系統(tǒng)的施工。[3]

3 大型復合排水鋼管施工技術

3.1 預留孔及安裝墊板

在梁板現(xiàn)澆或預制過程中，按4m 間距進行孔位預留，橋梁下方跨道路段落按3m 間距加密布置。預留孔位置設置在橋梁護欄內(nèi)側約10cm 處，應與橋面泄水孔、橫向張拉預應力束位置錯開布置。掛管按DN400 內(nèi)襯PVC復合鋼管，單節(jié)鋼管長6m，單節(jié)鋼管重約500kg，吊桿采用?25 精軋螺紋鋼，墊板下部預留孔采用安裝直徑?40PVC 管預留，安裝?25 精軋螺紋鋼配套墊板，并在墊板下方配置雙層?10 錨下加強鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格尺寸6×6cm，受梁體鋼筋位置限制，鋼筋網(wǎng)采取現(xiàn)場加工安裝。梁體澆筑混凝土及預制梁段施工橋面鋪裝混凝土時，于墊板上方埋設直徑?90PVC 管，用于安裝?25 精軋螺紋鋼配套螺母。

3.2 標記孔位號

橋面鋪裝及橋梁護欄施工完成后，于橋梁護欄頂部或側面用記號筆標記每個預留孔的位置編號，用以區(qū)別安裝不同長度的吊桿。

3.3 計算吊桿長度

因橋面設計存在橫坡、縱坡變化，而掛管縱坡坡度為按流水方向的單一下坡，同時根據(jù)掛管偏距計算掛管與橋梁擋塊、加高塊的橫向位置及高程的關系，避免擋塊與掛管位置沖突，綜合橫坡、縱坡、擋塊及加高塊等因素，計算確定掛管管道坡度，然后根據(jù)預留孔位置，結合橋梁設計高程數(shù)據(jù)，計算每個預留孔對應的每根吊桿的長度，并編制孔位號與精軋螺紋鋼長度對應表。

以橋面面層結構為“混凝土整體化層（或現(xiàn)澆T 構混凝土梁面）+10cm 瀝青面層”為例，吊桿長度計算公式：

式中，

a-整體化層頂實測標高；

b-吊桿伸出整體化層頂面，用于安裝螺帽的預留長度，取0.07m；

c-管道內(nèi)設計底標高；

D-管道內(nèi)徑；

d-管道單側壁厚；

l-管道頂距吊桿底部預留空間。

計算示意圖見圖2。

圖2 吊桿長度計算示意圖

單桿吊架[4]，由吊桿、吊環(huán)組成，吊桿采用精軋螺紋鋼筋，并配套相應的墊板及螺母，精軋螺紋鋼、墊板、螺母均需采用熱鍍鋅或發(fā)黑處理等工藝實現(xiàn)防腐防銹，墊板厚2cm。吊環(huán)采用鋼板制作，由頂板、耳板、內(nèi)外側腹板、加強板及銷軸構成，鋼板均采用Q235 鋼，鋼板厚均為6mm，鋼板間均采用角焊縫連接，焊腳尺寸hf取5mm。銷軸采用45 號鋼。吊環(huán)見圖3。

圖3 吊環(huán)

3.4 安裝吊架上部

因10cm 厚度瀝青面層分上、下兩次攤鋪，下面層壓實厚度低于精軋螺紋鋼吊桿高出橋面混凝土頂面高度，為保證下面層碾壓施工，需待下層瀝青層攤鋪、碾壓后，方可根據(jù)標記孔位號將預留孔鑿出，再安裝吊桿及上螺母。

按孔位號對應的精軋螺紋鋼長度對應安裝吊桿，將吊桿安裝螺母，精軋螺紋鋼出露3cm，穿入預留孔，利用簡易橋梁護欄作業(yè)平臺將吊環(huán)上部安裝到吊桿上，并安裝螺母，精軋螺紋鋼出露3cm。

利用簡易橋梁護欄作業(yè)平臺[5]在橋下配合汽車吊進行作業(yè)。在伸縮縫位置于橋梁掛管節(jié)段間設置伸縮器，于伸縮縫位置開始安裝首節(jié)掛管。

3.5 鋼管擺動粗調(diào)就位

將兩節(jié)鋼管在橋面上通過高強螺栓將法蘭連接，法蘭間用膠水粘貼1mm 厚橡膠墊圈，同時兩節(jié)鋼管的其中一端法蘭粘貼橡膠墊圈。用25t 汽車吊將連接好的兩節(jié)鋼管起吊，運送到護欄外側底部，然后將2t 手拉葫蘆的鏈條穿過下一處相鄰的兩個預留孔吊住鋼管，汽車吊鋼絲繩慢慢放長，通過手拉葫蘆將鋼管吊住慢慢擺送到預留孔下方位置，然后通過手拉葫蘆將鋼管升降粗調(diào)至設計高度，通過高強螺栓與已經(jīng)安裝好的鋼管連接牢固。鋼管擺動粗調(diào)就位示意圖見圖4。

圖4 鋼管擺動粗調(diào)就位示意圖

3.6 安裝吊架下部

在吊架下部內(nèi)側用膠水粘貼1mm 厚橡膠墊。鋼管就位后，通過手拉葫蘆微調(diào)鋼管位置，將吊架下部通過銷軸與上部進行固定，并檢查吊架下部是否與鋼管底部密貼，如果有空隙，通過手拉葫蘆將鋼管向下微調(diào)。鋼管安裝作業(yè)見圖5。

圖5 鋼管安裝作業(yè)

3.7 安裝彎頭

橋頭、橋尾每側均設置了兩個90°彎頭，直管安裝完成后，通過彎頭連接鋼管，將鋼管引出橋梁外側，接入橋頭排水水系，彎頭與鋼管法蘭通過高強螺栓連接。

3.8 安裝PVC 排水管

橋面匯水面積較小，采用?150PVC 排水管進行引排，按單跨距離設置一處三通可伸縮橡膠接頭將PVC 排水管引入DN400 內(nèi)襯PVC 復合鋼管內(nèi)，鋼管上部接口現(xiàn)場加工切割形成。

3.9 滲水檢測

全橋管路安裝完成后，應進行灌水檢測管路滲水情況，發(fā)現(xiàn)滲水應進行封閉處理。

3.10 防銹處理

掛管安裝完成后，將吊架、鋼管等所有外露部分再均勻涂刷3 層防銹漆，做防銹處理。

4 結論

依托大豐華高速公路三渡水大橋，對上跨水源保護區(qū)大型復合排水鋼管施工技術進行了研究并應用，得到了如下結論：

①根據(jù)排水鋼管設計縱坡、橋面實測高程及吊架構造尺寸等數(shù)據(jù)，計算每根吊桿長度并下料、編號，以達到排水管路縱坡滿足設計要求。

②研制了公路橋梁排水鋼管吊架，為單桿吊架，吊架結構合理，所用材料均為耐候鋼，可通過預埋精軋螺紋鋼吊桿、吊架分部安裝實現(xiàn)大型復合鋼管安裝高度精調(diào)，與傳統(tǒng)雙吊桿吊架安裝方法相比，操作簡易，效率高。

③采用手拉葫蘆及研制的簡易橋梁護欄作業(yè)平臺配合汽車吊的方式，將大型復合鋼管擺放、粗調(diào)至橋梁翼緣板下方設計高度位置，施工方法簡單靈活。

該技術解決了梁體翼緣板下高空、狹小空間環(huán)境下安裝大型鋼管施工難題，是一種簡易施工技術，工作量小、代價低，極大程度地降低了施工難度，降低了狹小空間高空作業(yè)風險，施工安全及質量受控，節(jié)約了大量施工成本。