摘要：文章介紹了港珠澳大橋給水管道安裝工程施工技術(shù)難點及解決辦法，希望給橋梁建設(shè)者提供有意義的借鑒。

關(guān)鍵詞：港珠澳大橋；給水管道；施工技術(shù)；機(jī)械設(shè)計；消防工程；安全管理

1工程基本情況及施工技術(shù)難點

1.1工程基本情況

港珠澳大橋交通工程給排水工程給水系統(tǒng)，采用生活、消防合用給水系統(tǒng)。供水管道位于橋梁兩側(cè)翼緣下，采用管徑為DN250熱鍍鋅內(nèi)外涂塑鋼管，橋梁段管道施工長度約為46000m，單側(cè)23000m，海底沉管隧道段中間管廊DN200和DN300管道（含生活和消防用供水管道）26800m。港珠澳大橋橋梁長距離消防管道安裝工程存在多個施工技術(shù)難題，橋梁普通段管道吊裝在橋梁兩側(cè)翼緣下側(cè)，安裝非常困難，在國內(nèi)外沒有類似案例可鑒；橋梁段布置DN250的兩條并列干管，中間設(shè)3處連通管；青州航道管道安裝工作平臺必須跨越斜拉索；西島連接橋管道安裝設(shè)計為橋梁中間部位下側(cè)安裝；海底隧道中間管廊管道轉(zhuǎn)運的等難題，這些難題需要研發(fā)定制特殊施工機(jī)械。管道安裝存在高處作業(yè)、臨邊作業(yè)、吊裝作業(yè)、工作平臺側(cè)翻等多種高危風(fēng)險；施工作業(yè)平臺存在與橋面通行車輛發(fā)生碰撞風(fēng)險，平臺作業(yè)落物存在對海面通航船只造成人員傷害和財產(chǎn)損失的風(fēng)險；施工屬于露天作業(yè)，極易受臺風(fēng)天氣、雨水天氣、炎熱天氣等不良?xì)夂蛞蛩氐挠绊憽?/p>

1.2施工技術(shù)難點

我們針對港珠澳大橋給水管道安裝工程施工的特點，港珠澳大橋橋梁段消防供水管道大約有46000mDN250熱鍍鋅內(nèi)外涂塑鋼管（管道標(biāo)準(zhǔn)單根尺寸長6m，重310kg）需要安裝，安裝需要跨越1.6m高的大橋兩側(cè)護(hù)欄，并且安裝橋梁兩側(cè)下緣或中間下側(cè)，施工作業(yè)屬于海域高空作業(yè)，施工存在較大風(fēng)險和困難。難點1：普通橋梁段管道安裝。管道在橋梁安裝的位置包括江海直達(dá)船航道橋、跨崖13-1氣田管線橋、深水區(qū)非通航孔橋、85M組合橋、九州航道橋、口岸連接橋。普通段橋梁長總計約21000m，橋底管道安裝位置距離橋邊為1.98～3.78m。為解決這一管道安裝難題，需研發(fā)制作普通型作業(yè)平臺進(jìn)行管道安裝。難點2：青州航道橋管道安裝。K17+633~K18+783，橋梁長度約為1150m，橋底兩側(cè)管道安裝位置距離橋邊為6.86m，橋梁兩側(cè)有鷹嘴外延斜面平臺，且拉索在橋梁兩側(cè)，青州航道橋不同于其他位置橋型，采用普通型作業(yè)平臺不能實現(xiàn)管道安裝，需要研發(fā)新型作業(yè)平臺進(jìn)行管道安裝。難點3：西島連接橋管道。K13+413~西島，橋梁長度約為300m，管道安裝位置為橋梁中間欄桿下方，橋梁左右幅中間空隙最小處只有50cm，管道需要從這空隙吊裝下去。需研制跨吊式平臺進(jìn)行管道安裝作業(yè)。難點4：橋上給水連通管安裝。橋梁段K19+113、K24+833及K30+427處，有3處給水管道連通管，經(jīng)箱梁底部左右連通，橫向跨度有34m，需采用普通作業(yè)平臺車和橋梁檢測車輔助，并搭設(shè)腳手架完成管道安裝。難點5：海底沉管隧道中間管廊管道轉(zhuǎn)運。港珠澳大橋海底沉管隧道段中間管廊長6700m，有DN200、DN300、鋼管管道26800m需要安裝在里面的3層支架上，海底沉管中間管廊里面施工作業(yè)面狹窄，管道進(jìn)入受隧道安全門尺寸限制，轉(zhuǎn)運難度大、運輸任務(wù)繁重，單純依靠人力運入和安裝是非常困難的，必須研制隧道中間管廊轉(zhuǎn)運機(jī)構(gòu)。

2施工技術(shù)難點解決辦法

2.1普通橋梁段管道安裝解決的辦法

普通橋梁段管道安裝解決的辦法是，研發(fā)普通型作業(yè)平臺進(jìn)行管道安裝。普通型作業(yè)平臺的主要設(shè)計思想是：設(shè)計的平臺機(jī)械能沿橋梁兩側(cè)行走安裝，管道通過卷揚機(jī)吊裝跨越護(hù)欄，并放到橋下作業(yè)平臺，作業(yè)平臺上設(shè)計平推機(jī)構(gòu)和管道頂升機(jī)構(gòu)，將管道移送到吊架安裝位置，根據(jù)普通型作業(yè)平臺HSE專項方案配備相應(yīng)安全設(shè)施。平臺機(jī)構(gòu)設(shè)計和施工方案經(jīng)過專家評審后生產(chǎn)（方案含詳細(xì)計算書及安全驗算），管道安裝機(jī)械作業(yè)平臺工廠監(jiān)造、平臺制作完成后，需經(jīng)具備資質(zhì)的國家第三方質(zhì)量安全檢測機(jī)構(gòu)檢驗合格；平臺安裝完畢后要進(jìn)行工廠和施工現(xiàn)場荷載試驗，檢驗全部合格后,方可投入使用。2.1.1管道安裝工作平臺主要組成①機(jī)械部分：吊臂梁架、垂直吊梁、平臺梁、結(jié)構(gòu)主梁架、主動輪、從動輪、吊臂架側(cè)梁、云梯、作業(yè)平臺、行走軌道、液壓升降機(jī)、防護(hù)欄、永磁輔助裝置等。②電機(jī)部分：平臺行走電機(jī)（含擺線針減速機(jī)）、管道吊裝卷揚機(jī)、制動電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)。③電控部分：PLC集成系統(tǒng)、顯示屏、視頻監(jiān)控器、聲光警示器、運行指示燈、控制柜、電路、線控手柄等。2.1.2普通管道安裝作業(yè)平臺主要設(shè)計參數(shù)①管道安裝作業(yè)移動平臺自重及承重：管道安裝作業(yè)移動平臺鋼構(gòu)自重7500kg；其中，作業(yè)平臺重900kg；單臺作業(yè)配重5000kg；下部工作平臺作業(yè)人員4人；管道安裝作業(yè)平臺，作業(yè)載荷不超過1500kg。②作業(yè)平臺抗風(fēng)能力設(shè)計：結(jié)構(gòu)按16級抗風(fēng)能力設(shè)計；平臺踏板采用50%孔板結(jié)構(gòu)，抗風(fēng)能力為16級；橋面風(fēng)速達(dá)到8級應(yīng)停止所有作業(yè)。③橋梁管道安裝作業(yè)工作平臺主結(jié)構(gòu)梁參數(shù)：懸臂主梁250×250工字梁；懸臂與橋欄桿距離1.5m，承載能力5t。2.1.3普通型作業(yè)平臺示意圖普通型作業(yè)平臺示意圖，如圖1所示。

2.2青州航道橋管道安裝跨斜拉索解決的辦法

青州航道橋管道安裝跨斜拉索解決的辦法：研發(fā)新型作業(yè)平臺進(jìn)行管道安裝，新型作業(yè)平臺的主要設(shè)計思想是，設(shè)計的新型平臺機(jī)械能沿橋梁兩側(cè)行走，并且能夠穿越青州航道斜拉索，管道通過裝卷揚機(jī)吊裝跨越護(hù)欄、斜拉索過道和鷹嘴，并放到橋下作業(yè)平臺，作業(yè)平臺上設(shè)計平推機(jī)構(gòu)和管道頂升機(jī)構(gòu)將管道移送到吊架安裝位置，平臺機(jī)構(gòu)伸出的作業(yè)平臺在橋梁鷹嘴上設(shè)計軌道，確保支撐安全，根據(jù)新型作業(yè)平臺HSE專項方案配備相應(yīng)安全設(shè)施。新型平臺機(jī)構(gòu)設(shè)計及施工方案的評審，監(jiān)造及驗收程序同普通型平臺機(jī)構(gòu)。①青州航道管道安裝作業(yè)平臺主要組成：主要由五部分組成：行走機(jī)構(gòu)（驅(qū)動臺車）；作業(yè)平臺懸臂主梁桁架機(jī)構(gòu)（左、右橋面主機(jī)體結(jié)構(gòu)架，上橋面機(jī)體連接架，上下橋面機(jī)體連接架、管道吊裝及移動機(jī)構(gòu)、鷹嘴軌道）；配重欄架機(jī)構(gòu)（配重欄架，配重塊）；管道安裝吊裝機(jī)構(gòu)（電動移動機(jī)構(gòu)、卷揚機(jī)、吊鉤及滑輪組）；工作平臺機(jī)構(gòu)（橋外機(jī)體垂直吊架梁，左右平臺1字梁、左右平臺三角大梁、龍骨架、中間格柵、前后左右欄桿、內(nèi)踏板、外踏板、移動頂升機(jī)構(gòu)）。②新型作業(yè)平臺技術(shù)參數(shù)：管道安裝作業(yè)平臺自重16000kg；單臺作業(yè)配重6000kg；下部工作平臺作業(yè)人員不超過4人；管道安裝作業(yè)平臺，作業(yè)載荷不超過1000kg；結(jié)構(gòu)按16級抗風(fēng)能力設(shè)計；踏板使用網(wǎng)狀或孔板敷設(shè)，減少受風(fēng)面積和風(fēng)荷載；平臺踏板采用1.5mm鋁板結(jié)構(gòu)，抗風(fēng)能力為16級；懸臂主梁250×250工字鋼；懸臂承載能力2000kg，如圖2所示。圖2新型作業(yè)平臺車③新型作業(yè)平臺車移動方式：平臺車行走形式為電驅(qū)齒輪傳動；單臺行走電機(jī)功率3.5kW；平臺車底盤采用16軸鋼實心32輪，齒輪傳動；電機(jī)為變頻調(diào)速；平臺車設(shè)計最大移動速度7m/min；平臺移動跨越斜拉索的實現(xiàn)，平臺車橋上部分和橋下部分共用4個插銷連接，當(dāng)任意其中1個插銷需要跨越斜拉索時，將這個插銷打開，保持其他3個插銷不打開，這樣平臺車可前后移動穿越。④新型作業(yè)平臺示意圖，如圖3、圖4所示。

2.3西島連接橋管道安裝解決的辦法

西島連接橋管道安裝解決的辦法：研制跨吊式作業(yè)平臺進(jìn)行管道安裝作業(yè)，跨吊式作業(yè)平臺的主要設(shè)計思想是，設(shè)計的平臺機(jī)械行走機(jī)構(gòu)跨在橋梁中間空隙護(hù)欄橋內(nèi)側(cè)，管道通過卷揚機(jī)吊裝跨越一側(cè)護(hù)欄，通過空隙吊到橋下作業(yè)平臺，作業(yè)平臺上設(shè)計平推機(jī)構(gòu)和管道頂升機(jī)構(gòu)，將管道移送到吊架安裝位置。道安裝作業(yè)平臺自重及承重：管道安裝作業(yè)平臺鋼構(gòu)自重3500kg；其中作業(yè)平臺重500kg；下部工作平臺作業(yè)人員不超過2人；管道安裝作業(yè)平臺，作業(yè)載荷不超過800kg；平臺踏板采用1.5mm帶孔鋁板結(jié)構(gòu)。②管道安裝作業(yè)平臺行走臺車平行移動方式：行走臺車行走形式為電驅(qū)齒輪傳動；單臺行走電機(jī)功率不小于3.5kW；臺車底盤采用8軸鋼實心16輪，角齒輪傳動；電機(jī)為變頻調(diào)速；臺車設(shè)計最大移動速度7m/min。③西島連接橋平臺車示意圖，如圖5所示。

2.4橋上給水連通管安裝

橋上給水連通管安裝解決辦法：我們用普通作業(yè)平臺車、橋梁檢測車輔助并搭設(shè)腳手架完成管道安裝。將管道切割成不大于3m，減少對橋檢車的荷載，利用普通管道安裝平臺車吊至橋梁翼緣下側(cè)，利用橋檢車把管道吊架安裝完成，管道安裝根據(jù)工作實際情況搭設(shè)一定腳手架完成。

2.5海底沉管隧道中間管廊管道轉(zhuǎn)運

海底沉管隧道中間管廊管道轉(zhuǎn)運解決辦法：研制隧道中間管廊轉(zhuǎn)運機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)運機(jī)構(gòu)主要設(shè)計思想是，在主車道隧道設(shè)計三角起吊機(jī)構(gòu)和隧道轉(zhuǎn)運軌道，在安全門隧道中間管廊設(shè)計行走軌道和單雙梁行車主機(jī)構(gòu)。在安全門外面的主車道，用三角起吊機(jī)構(gòu)將管道吊到隧道轉(zhuǎn)運軌道，通過軌道很輕松將管道推人安全門，然后，通過單雙梁行車主機(jī)構(gòu)和軌道將管道運入中間管廊，最后，利用行吊電機(jī)和人工輔助將管道放到管廊橋架上。①轉(zhuǎn)運機(jī)構(gòu)主要組成部件：機(jī)械部分路面三角起吊機(jī)構(gòu)，路面轉(zhuǎn)運軌道，中管廊轉(zhuǎn)運軌道，轉(zhuǎn)運小車，單雙梁行車，螺旋升降機(jī)，三角支撐架和液壓運輸安裝管道小車等。電機(jī)部分行吊行走電機(jī)2套，行吊電機(jī)2套。電控部分控制箱、電路、控制手柄。②主要設(shè)計參數(shù)：總體轉(zhuǎn)運機(jī)構(gòu)自重1000kg；轉(zhuǎn)運機(jī)構(gòu)卷揚機(jī)在安裝動滑輪時最大載重為800kg，不配動滑輪配重重量為400kg；行走電機(jī)正常運行承載不超過1000kg。

3結(jié)語

港珠澳大橋給水管道安裝工程，一共設(shè)計4種不同工況的施工作業(yè)平臺（還有一種簡易快捷安裝消火栓的平臺和普通型作業(yè)平臺類似不再介紹）和海底沉管隧道中間管廊轉(zhuǎn)運機(jī)構(gòu)，在施工實際中取得了很好的效果。我們還生產(chǎn)了數(shù)十臺多功能型作業(yè)平臺（產(chǎn)值1500萬）應(yīng)用于港珠澳大橋的其他施工項目，受到了港珠澳大橋管理局的好評。港珠澳大橋給水管道安裝研發(fā)的多種型號的施工作業(yè)平臺和沉管隧道中間管廊轉(zhuǎn)運機(jī)構(gòu)，在港珠澳大橋建設(shè)工程中是一個施工技術(shù)創(chuàng)新的亮點。在實際中，我們還總結(jié)了一些過程經(jīng)驗：①機(jī)械平臺的設(shè)計在作業(yè)平臺抗臺風(fēng)、起重吊裝、施工人員高處作業(yè)、臨時用電設(shè)計、安全警示設(shè)施設(shè)計、配套防火安全設(shè)計時，要把滿足安全性能放在第一位。如使用永磁器防臺發(fā)揮了重要作用，組件設(shè)計盡量減少風(fēng)的阻力，數(shù)十臺作業(yè)平臺車在大橋上經(jīng)歷2017年15級“天鴿”臺風(fēng)后完好無損，作業(yè)平臺的防臺風(fēng)設(shè)計值得借鑒。②機(jī)械設(shè)計平臺的組件，要嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行激光切割，并做好標(biāo)記，這樣遠(yuǎn)距離運送到現(xiàn)場后，裝配起來很輕松，沒有偏差。③優(yōu)化平臺機(jī)構(gòu)的設(shè)計，如普通平臺管道安裝平臺，我們將最先設(shè)計的軌道移動改為橡膠輪胎移動，并且設(shè)計了可移向功能；橋下作業(yè)平臺分部吊裝改成整體吊裝；青州航道平臺將跨越斜拉索插銷電動氣改成手動氣動控制；優(yōu)化鏈條傳動改齒輪傳動，避免電機(jī)底座受力過大而損壞的問題。通過優(yōu)化，大大提高了設(shè)備的工作效率、安全系數(shù)和設(shè)備壽命。

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