沙漠地区涵管桥施工技术的探讨

摘　要：为了满足沙漠地区施工过程中的设备运输需求，本文结合工程实例，详细介绍了临时修建跨越河流的涵管桥全过程，为沙漠地区的临时工程建设积累了经验。

关键词：涵管桥 强度 焊缝强度 稳定性

中图分类号：TU71 文献标志码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0028-01

1 工程概况

为了满足运输自备电站工程燃气轮机发电机组的燃气轮机、发电机两个橇体的单独运输通过萨曼达斯河。燃气轮机橇体外形尺寸为：8300×3400×3000mm，橇体毛重量为：41t；发电机橇体外形尺寸为：6800×3400×3300mm，橇体毛重量为：51t（加上运输车辆自重22t，总重为73t）。

拟修建涵管桥的位置，选在目前新修公路桥导流渠的位置，该处位于现有浮桥上游约300m处，导流渠水面宽约20m，导流渠两侧为开挖弃土堆放区，水深平均约2.0m。涵管桥就是利用钢管作为主材，将其沉入水中，由于其与河流底部的土壤接触严密，施工简便、施工时间短的特点，故采用本方案。涵管桥主材采用φ244.5×10mm和φ1067×12.9mm钢管铺设。

2 施工材料的选择

2.1　涵管的强度计算

根据现场的实际情况，可供选择的钢管φ914×7.9mm和φ1067×12.9mm两种管，下面分别对这两种规格的钢管进行无套管管线计算复核。

2.1.1　强度计算

（1）土压力产生的管道环向应力σHe按下式计算：σHe＝KHeBeEeγD=10000×0.2×1.0×18.9×0.914/1000=34.55MPa（28.232MPa）。

（2）车辆荷载产生的管道环向循环应力σHh应按下式计算：σHh＝KHhGHhRL　Fiw=20×1.2×1.1×0.65×1.5×580/1000=14.93MPa（14.93MPa）。

所以钢管所受到的总应力为：σ=σHe+σHh=34.55+14.93=49.48MPa　（43.162MPa）<[σ]＝Fφtσs=0.4×1.0×485=194MPa（194MPa）。

（3）车辆荷载产生的管道轴向循环应力σLh应按式7.2.5-2计算：σLh＝KLhG　LhRLFiw=15×0.9×1.1×0.65×1.5　×580/1000=11.2MPa（11.2MPa）。

2.1.2　焊缝强度计算

（1）穿越管道环向焊缝疲劳应按下式进行复核：σFG×F=83×0.4=33.2MPa>σLh　=11.2MPa（11.2MPa），满足要求。

（2）穿越管道轴向焊缝疲劳应按下式进行复核：σFL×F=90×0.4=36MPa>σHh　=14.93MPa（14.93MPa），满足要求。

（3）验算径向稳定性。

X≤0.03D=0.03×0.914=0.02742m；X=ZKWDm3/（8EI+0.061EsDm3）

W=W1+W2；I=δn3/12；W1=0.5×20×0.914=9.14kn/m；W2=417.3×0.914/（2.5　×4）=38.14kn/m

X=ZKWDm3/（8EI+0.061EsDm3）=1.5×0.108×（9.14+38.14）×0.9143/（8×2.06×1011×0.00793/12+0.061×1.0×106×　0.9143）=0.0521m（0.03m）>0.02742m　（0.032m）。

通过以上的计算发现，括号中的数据为φ1067×12.9mm的计算结果，φ914×7.9mm和φ1067×12.9mm的钢管在强度和焊缝强度上均能满足要求，但φ914×7.9mm钢管不能满足稳定性的要求，所以采用φ1067　×12.9mm是安全可靠的。

2.2　此处主要是考虑管材的选择问题

根据现场的材料状况，有三种管材可供选择：φ914×7.9mm、φ1067×12.9mm、　φ244.5×10mm钢管。（1）通过计算，φ914×7.9mm钢管的强度可以满足要求，但会造成失稳，因此不采用该种钢管。（2）φ1067×12.9mm钢管完全满足建设涵管桥的要求，但考虑到今后需要用这部分管材，要求尽可能减少这些管材的用量。（3）φ244.5×10mm钢管满足建设涵管桥的要求，但突出的问题是其管径小，造成河水的流通能力降低，尤其是当上游有树枝等机械杂物时，容易造成管线堵塞，增加了涵管桥上、下游的水位差，涵管桥运行存在安全隐患。综合各方面的考虑，我们同时采用φ1067×12.9mm、φ244.5×10mm二种规格的管子，既确保涵管桥的安全运行，又减少φ1067×12.9mm钢管的用量。

2.3　施工方案的选择

根据现场实际情况，从两岸往河中间分别修筑4m坝体，中间12m宽度使用φ244.5×10mm钢管底部铺设3层，中间铺设φ1067×12.9mm涵管2层。为了使涵管高出水面（保障水位上升时不使桥上部覆土浸泡和涵管有足够的通水能力），上部使用φ244.5×10mm钢管铺设3层。

2.4　施工材料准备

施工用主要材料包括φ1067×12.9mm、φ244.5×10mm钢管、土方、钢板、沙袋等提前预制、运输、堆放在指定的场地。

2.5　施工方案

（1）钢管运输：从堆管场运输至施工现场。（2）平整料场：料场设在东岸，占地面积为100×100m，其中用于存放弃土6000m2，其余用于堆放设备、材料。平整料场时先将表层腐殖土推至指定区域堆放，以备施工完毕后及时恢复。施工中严禁破坏植被，注意保护环境。

2.6　导流渠水中布管

（1）为了减少φ1067×12.9mm钢管用量，在底层铺设φ244.5×10mm钢管组16组（约150根），钢管组在端部套有钢丝绳，用挖掘机在导流渠上游牵引，利用两台50t吊车从两岸摆管挤紧。（2）铺设φ1067×12.9mm涵管2层（24根），施工方法同上。（3）为了保证水位上升后涵管桥有足够的通水能力和保证上部覆土不被浸泡，最上面铺设三层φ244.5×10mm钢管（150根），河截流后水位会上升到涵管桥大管顶部（按目前的水位及流量估算）。

2.7　通车试验

涵管桥试通车及通车，涵管桥铺设完成后，先通车试验，重量依次为20t、40t、60t、80t通车，60t以上重载利用现有平板车装载推土机实现。

车辆缓慢通过，仔细观察涵管桥是否有异常现象发生，如无异常，正式运输燃气轮发电机组。车辆重载试验时应保证轮压与通车时轮压一致。

3 结语

经过严密的计算和合理的组织施工，仅用13天就实现涵管桥一次试车成功，保证了施工进度需要，施工时间短，且施工中用的钢管全部回收，节约了成本，为在沙漠区的临时工程建设积累了宝贵的施工经验。

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