CN103438273A - 深沟槽pccp管龙门式起重机安装工法 - Google Patents

Abstract

一种深沟槽PCCP管龙门式起重机安装工法，将龙门式起重机横跨沟槽两边和/或设置于沟槽底部，利用龙门式起重机完成PCCP管卸管、就位和/或安装作业。龙门式起重机选自大龙门式起重机、高低跨龙门式起重机和小龙门起重机。适用于沟槽宽度范围为10～30m；沟槽深度范围为8～10m的施工作业。该工法满足应急工期的需要，解决国内大型履带起重设备不足、成本高的现况，提高管道施工安全性。

Description

深沟槽PCCP管龙门式起重机安装工法

技术领域

本发明涉及一种PCCP管安装技术，特别是涉及采用龙门式起重机安装PCCP管技术。

背景技术

预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe)简称PCCP，是一种新型的钢性管材。它是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝，喷以水泥砂浆保护层，采用钢制承插口，同钢筒焊在一起，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构。具有公认的承受内外压较高、接头密封性好、抗震能力强、施工方便快捷、防腐性能好、维护方便等特性，被工程界所关注，广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等。目前国内PCCP产品规格主要涵盖了直径0.4m～3.0m和内压0.4MPa～2.0MPa中以0.2MPa为级差的各个压力等级，PCCP生产应用在我国正处于蓬勃发展阶段。南水北调中线工程北京段4m直径PCCP的首次应用，拉开了超大口径PCCP管在我国应用的序幕，势必推动我国PCCP的发展，同时对生产、运输和安装技术也提出了更高的要求。

目前国内外PCCP管道安装的常用安装工法是依据单节PCCP管重量和吊装距离(吊幅)大小需要的起吊力矩，选用不同起重能力的汽车式起重机或履带式起重机作业。吊装距离取决于PCCP管直径、覆土深度、沟槽开挖边坡、地形地质条件等。管道重量则取决于管节长度、管道直径、管壁厚度，其中管壁厚度依据设计内压和覆土深度等确定。当PCCP管道口径不大、重量较小，起吊幅度在一定范围内，目前市场上的常用的汽车式起重机、履带式起重机即可满足要求。一般来说150t以下的履带式起重机，采购成本不高或在市场上租赁方便，该类设备使用普遍、通用性强、设备资源丰富。为此，可通过投入设备、增加工作面的数量，实现管道的安装不控制工期。常规工法中PCCP工程工期根据生产线的数量和生产能力确定。

随着PCCP管道直径的增大，无论是管道重量还是沟槽深度都随着增大，满足起吊能力要求的设备吨位显著增加，比如利比亚“大人工河”DN4.0mPCCP单节重70～86t，管道埋身2.0m左右，采用德马格450t履带式起重机，单台设备价达4000万元，但该工程施工工期长，接近履带式起重机的经济寿命，设备价基本能在施工期内折旧完成。

然而，对于工期要求紧的应急工程，以上工法设备采购成本极高，前期投入大。例如，南水北调中线工程北京段4m直径PCCP管单节PCCP最大重量达77.6t，管道覆土深5m左右，最大覆土深度控制在10m，最大沟槽深度达30m，工程位于山前丘陵区，沿线地形、地质条件复杂，沟槽开挖边坡坡比变化较大，为1：0.3～1：2.25，为此，沟槽上开口宽度差别较大，采用常规施工工法的吊装设备在槽上进行管道吊装时，起吊幅度都在20m以上，且起吊幅度随地形和边坡的变化差别较大，需要特大型履带式起重机才能满足吊装能力要求。

该工程在距槽底10m布设安装平台后，最大吊幅控制在25～28m，起吊力矩仍达2000多t.m，需要履带式起重起规格为500～600t级左右(带固定底盘250～300t，但其行走移动不便，不符合线路工程施工的特性需要)，汽车式起重机要求起重量在800t以上。

目前国内起吊能力符合使用要求的大型履带式起重机极为少有，起吊吨位大于200t的履带式起重机主要依靠进口，且大型起重机无论是购买和租用设备造价都较高，行业施工单位目前都没有该类设备，300t以上大型吊车运行成本高，适用范围有限。

由于该应急工程工期紧，主体工程施工工期为2年，按生产线控制的安装工期为14.5个月，管道安装约22000节，管道安装强度达1600节/月，工程按正常施工考虑需要5台，若按采购考虑，300t履带式起重机单台价格达2000万元左右，则本工程吊装设备费达1亿元。大型履带式起重机的经济寿命在20年左右，该工程工期仅两年，设备大部分成本难于在施工期完成折旧，需要考虑市场的通用性，降低设备吨位后，便于设备的再利用。

对于上述问题，已有的解决方案是：

1)设计拟在距沟槽底10m高程处设置安装平台，以适应地形的变化，控制起吊幅度在一定范围内。

2)采用增加超配，实现降低起重设备的吨位的目的，以提高设备的通用性。通过对国外多家公司生产的新型的履带式起重机进行调研和性能指标分析研究，初步设计设备选型采用DEMAG CC1800-1型履带式起重机，该设备为在300t履带式起重机基础上增加80～120t超级配重的履带式起重机，通过增加或减少配重来提高设备的起吊能力，把履带式起重机控制在300吨位级，该设备单台造价2000万元左右，与利比亚“大人工河”安装设备相比，设备成本有明显降低。

3)增加配重后，履带式起重机作业时总重量明显增加，履带接地比压加大，通过铺设钢板等分散接地比压，保证软土地质条件下设备的运行。

但是，这些解决方案所存在以下缺点和不足之处：

1)仍需要较大操作用地，满足DEMAG CC1800-1型履带式起重机运行的安装平台宽达22m，在深挖方段增加大量的开挖和回填量，造成工程成本的增加。

2)受拆迁征地等外部因素影响，难以保证平台的及时修建。

3)特殊地质段，受开挖边坡较缓的影响，增加起吊幅度较多，起吊设备能力仍难以适应起吊幅度的较大变化。

4)设备吨位在300t以上，仍属非常规设备，国内目前尚不具备制造能力，需要进口设备，采购周期长。设备采购成本仍然很高，通用性仍然较差，设备运行成本高

5)安装区交叉、平行管线较多，尤其是高压线路的穿越难度大。

6)遇不良地质，吊装设备的运行安全存在一定的风险。

因此，亟需研究适合大口径、深沟槽内PCCP管的安装工法，控制大口径PCCP管安装设备成本。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种深沟槽PCCP管龙门起重机安装工法，满足应急工期的需要，解决国内大型履带起重设备不足、成本高的现况，提高管道施工安全性。

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：

一种深沟槽PCCP管龙门式起重机安装工法，该工法包括将龙门式起重机横跨沟槽两边和/或设置于沟槽底部，利用龙门式起重机完成PCCP管卸管、就位和/或安装作业。

如上所述的工法，优选地，所述龙门式起重机选自大龙门式起重机、高低跨龙门式起重机和小龙门式起重机；其中，该大龙门起重机的跨度为10～30米；该高低跨龙门起重机的跨度为15～30米，小龙门起重机的跨度为3～8米。

如上所述的工法，优选地，所述沟槽宽度范围为10～30m；所述沟槽深度范围为8～10m。

如上所述的工法，优选地，所述工法包括如下步骤：将大龙门式起重机设置于沟槽底部，布置下沟槽坡道后，利用运输设备将PCCP管道运送至沟槽底部，采用大龙门式起重机完成卸管、就位和安装作业。

如上所述的工法，优选地，所述工法包括如下步骤：分别将大龙门式起重机和小龙门式起重机设置于沟槽底部；布置下沟槽坡道后，利用运输设备将PCCP管道运送至沟槽底部，采用大龙门起重机完成卸管、就位，然后采用小龙门起重机完成安装作业。

如上所述的工法，优选地，所述工法包括如下步骤：将大龙门式起重机或高低跨龙门式起重机跨越沟槽安装于沟槽两边，将小龙门起重机设置于沟槽底部；利用运输设备将PCCP管道运至沟边，采用大龙门式起重机或高低跨龙门式起重机卸管，并将管道吊入沟槽内基本就位，然后利用小龙门起重机安装。

如上所述的工法，优选地，所述工法包括如下步骤：将小龙门起重机设置于沟槽底部；利用可自行装、卸管道的驮官车将PCCP管道运输至沟槽底部小龙门起重机附近自行卸管，然后利用小龙门式起重机将管道提升、平移至安装位置并完成管道对接。

本发明的有益效果在于：本发明的工法中将通常用在露天贮料场、船坞、电站、港口和铁路货站等地进行搬运和安装作业的龙门式起重机首次应用于深沟槽PCCP管安装作业中。根据地形、环境条件，采用不同跨度的龙门式起重机满足大口径PCCP管不同安装的条件下的施工需要。深槽段采用槽下大龙门式起重机，无需安装平台，龙门式起重机的型式不受边坡和槽深的影响。对于铁路交叉段，采用小龙门式起重机实现PCCP管道的洞穿管的安装，成为管道穿越道路、桥梁、铁路等建筑物时狭小空间内进行较短隧洞内的洞穿管安装的一种新工法，可作为洞穿管施工工艺的一种补充，无需洞穿管专用设备完成。龙门式起重机为国内通用设备，制造简单，制造周期短，通用性强，设备价格低，特别适用于工期短、强度高的重型管道安装，或工程量不大的重型管道安装。本发明的工法是常规施工方法300t履带式起重机设备价的5％～10％，具有明显的经济性。在具有自装卸功能运输设备的配合下，小龙门起重机工法设备成本进一步降低。

附图说明

图1是槽下大龙门式起重机安装标准断面图。

图2是高低跨龙门式起重机安装标准断面图。

图3是跨沟槽大龙门式起重机安装标准断面图。

图4是2×50t桥式起重机安装标准断面图面图。

图5是槽下小龙门式起重机安装标准断面图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实例对本发明进行进一步详细说明。

实例1南水北调中线工程北京段4m直径PCCP管安装作业

南水北调中线工程北京段沟槽深度(或吊装平台至槽底深度)为10m，安装4m直径PCCP管，为满足应急供水工程的需要，高峰期安装工作面增加至22个，共计使用大小吊装设备43台，其中大型式龙门起重机17台，小型龙门式起重机26台。设备组合情况如下表：

表1     管道安装工作面的施工设备组合配置表

根据地形、环境条件，采用不同的龙门式起重机组合，具体施工工法如下：

(一)槽下大龙门式起重机施工工法：如图1所示，将大龙门式起重机设置于沟槽底部，该方案龙门式起重机主要采用MG100t-12.5m双梁门式起重机11，共计使用9台，门机跨度12.5m左右，高10m左右，为本工程使用较多的同类设备，该设备可以独立完成卸管和安装工作，另配小型龙门起重机12辅助作业。利用有利地形布置下沟槽坡道后，运输设备运管至沟槽内，采用大龙门式起重机完成卸管、就位，然后采用大龙门式起重机或小龙门式起重机完成安装作业。

(二)高低跨龙门式起重机、骑槽大型龙门式起重机施工工法：该方案适用于安装工作段地形平坦、沟槽上口宽度基本一致的条件，其特点是管道由运输设备运至沟边，采用高低跨龙门起重机或跨沟槽大型龙门式起重机卸管、并将管道吊入沟槽内基本就位，然后利用小龙门起重机安装。

图2所示为高低跨龙门式起重机安装标准断面图，高低跨龙门式起重机21设计为固定式，高跨支腿211安装在槽底，低跨支腿212安装在槽边。每次固定后安装一定长度的管道，再进行拆卸、运输和安装，槽深变化时调整支腿和主梁尺寸。安装作业时PCCP管道由平板车23运至槽上，由高低跨龙门式起重机21卸管至槽下。小龙门式起重机22负责将管道提升、平移至安装位置，槽底移动距离≤100m，采用小龙门起重机对接管道。

图3所示为跨沟槽大龙门式起重机安装标准断面图，跨沟槽大龙门式起重机31横跨沟槽，两侧支腿安装在槽边轨道311上。安装作业时PCCP管道由平板车33运至槽上，由跨沟槽大龙门式起重机31卸管至槽下。小龙门式起重机32负责将管道提升、平移至安装位置，槽底移动距离≤100m，采用小龙门式起重机对接管道。

该方案只需要把PCCP管运至沟边，能更好保证沟槽开挖、管基施工、管道安装和土方回填施工的流水作业。

(三)小龙门式起重机施工工法：该方案通过与具有自装卸功能的管道运输设备的配合，完成沟槽内的PCCP管道安装和短距离槽下运输。尤其是在穿越交叉管线限高及铁路交叉防护结构内的PCCP安装较为方便。

图4所示为2×50t桥机安装标准断面图面图。将小龙门起重机41设置于沟槽底部，安装作业时PCCP管道40由平板车43运至桥式起重机移动小车外侧，移动起吊小车移动至沟槽上部卸管至槽底。小龙门式起重机41将管道调运至安装位置后对接管道，槽底移动距离≤100m。

图5所示为槽下小龙门式起重机安装标准断面图。将小龙门式起重机51设置于沟槽底部；利用可自行装、卸管道的驮官车52将PCCP管道运输至沟槽底部小龙门式起重机附近自行卸管，然后利用小龙门式起重机将管道提升、平移至安装位置并完成管道对接，槽底移动距离≤100m。

对于铁路交叉段，采用小龙门起重机实现PCCP管道的洞穿管的安装，成为管道穿越道路、桥梁、铁路等建筑物时狭小空间内进行较短隧洞内的洞穿管安装的一种新工法，可作为洞穿管施工工艺的一种补充，无需洞穿管专用设备完成。

以上南水北调中线工程北京段4m直径PCCP管龙门式起重机安装工法，采用大型龙门起重机17台，小型龙门式起重机26台，总成本约3000万元，仅为常规工法的30％左右，同时满足了高峰安装强度时对设备数量的需求，避免了管道安装作业制约工期。

Claims (7)

1.一种深沟槽PCCP管龙门式起重机安装工法，其特征在于，将龙门式起重机横跨沟槽两边和/或设置于沟槽底部，利用龙门式起重机完成PCCP管卸管、就位和/或安装作业。

2.如权利要求1所述的工法，其特征在于，所述龙门式起重机选自大龙门式起重机、高低跨龙门式起重机和小龙门式起重机；其中，该大龙门起重机的跨度为10～30米；该高低跨龙门起重机的跨度为15～30米，小龙门起重机的跨度为3～8米。

3.如权利要求2所述的工法，其特征在于，所述沟槽宽度范围为10～30m；所述沟槽深度范围为8～10m。

4.如权利要求3所述的工法，其特征在于，所述工法包括如下步骤：将大龙门式起重机设置于沟槽底部，布置下沟槽坡道后，利用运输设备将PCCP管道运送至沟槽底部，采用大龙门式起重机完成卸管、就位和安装作业。

5.如权利要求3所述的工法，其特征在于，所述工法包括如下步骤：分别将大龙门式起重机和小龙门式起重机设置于沟槽底部；布置下沟槽坡道后，利用运输设备将PCCP管道运送至沟槽底部，采用大龙门起重机完成卸管、就位，然后采用小龙门起重机完成安装作业。

6.如权利要求3所述的工法，其特征在于，所述工法包括如下步骤：将大龙门式起重机或高低跨龙门式起重机跨越沟槽安装于沟槽两边，将小龙门起重机设置于沟槽底部；利用运输设备将PCCP管道运至沟边，采用大龙门式起重机或高低跨龙门式起重机卸管，并将管道吊入沟槽内基本就位，然后利用小龙门起重机安装。

7.如权利要求3所述的工法，其特征在于，所述工法包括如下步骤：将小龙门起重机设置于沟槽底部；利用可自行装、卸管道的驮官车将PCCP管道运输至沟槽底部小龙门起重机附近自行卸管，然后利用小龙门式起重机将管道提升、平移至安装位置并完成管道对接。

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