卡箍式柔性接头在平潭海峡大桥供水管道工程中的应用.pdf

2014年第3期
卡箍式柔性接头在平潭海峡大桥供水管道工程中的应用
林庚,张子坚,郭立,凌云
(福建省水利水电勘测设计研究院,福建福州350001)
摘要:该文阐述卡箍式柔性接头在平潭海峡大桥供水管道工程中的应用。平潭海峡大桥供水钢
管安装在平潭海峡大桥两侧,预留位置空间小,且由于管线长,钢管仲缩量大,无法采用法兰
和焊接方式连接。エ程设计采用卡箍式柔性接头连接,满足了工程特殊的预留空间要求;两辦
式卡箍柔性接头间隙米用40mm的特大间隙,解决了管道自身轴向位移及大桥大仲缩量的难
题,保证了工程的顺利完エ。
关键词:供水管道;卡箍式柔性接头;平潭海峡大桥
中图分类号:TV672.2文献标识码:B文章编号:1002-3011(2014)03-0025-03
工程简介
平潭位于福建省东部海域,陆地面积371km2,
其中主岛海坛面积267km2,为全省第一大岛,福
建省海西建设先行、先试开发区。由于境内无较大
河流,当地水资源十分紧缺,供需矛盾突出。为解
供水钢管
决区域资源性缺水问题,利用平潭海峡大桥供水管
防撞栏杆
道作为引水进岛的通道,通过项目建设,为开发区
建设可持续发展创造条件。
平潭海峡大桥由福建省交通规划设计院(以下
简称省交规院)设计,福建省水利水电勘测设计研
究院介人供水管道设计时,平潭海峡大桥正在进行
混凝土箱梁及部分防撞护栏的施工,大桥接近于合
拢。平潭海峡大桥供水管道工程线路平面轴线长
3.51km,设计引水流量0.476m3/s,采用2根
图1供水钢管布置截面图
DN400钢管。
原设计支墩为混凝士结构,与供水钢管直接接触。
2供水钢管设计
当温度变化引起钢管轴向位移时,钢管表面与混凝
根据省交规院大桥设计布局,引水钢管布置在土表面相互摩擦,将严重损坏供水钢管表面的防腐
平潭海峡大桥防撞护栏外侧悬挑板上。悬挑板设计影响其使用寿命和运行安全。为满足钢管设计要求,
预留宽度500m,由于大桥土建施工误差,现场测已建的每个混凝土支墩(两侧共计800个)加设
量悬挑板宽度均不足500mm(大约450mm)。大桥个不锈钢套座(见图2),用膨胀螺栓固定在混凝土
灯柱下部支墩设计靠在防撞护栏外侧,又极大地压支墩上;未建的混凝土支墩(两侧合计6222个),
缩了钢管空问走向(见图1)。
悬挑板预埋钢板,不锈钢滑动支座(共6222座)
为满足省交规院预留悬挑板的受力要求,每隔与预埋钢板焊接固定
1m设置1个支墩,全程共设置7022个。省交规院
钢管铺设在大桥两侧,为防台风及大车经过时
震动引起钢管脱出支座范围,每隔5m设置1套支
收稿日期:2014-08-06
座固定装置,如图3所示。
2014年第3期
及钢管伸缩问题的解决
不銹钢套座
传统钢管安装通常有2种连接方式:焊接连接
定膨胀螺栓
及法兰连接。
己建混凝土
焊接连接是钢管连接最好的方式,工艺成熟且
支墩轮廓线
施工完钢管供水质量好。但由于存在以下原因,本
图2不锈钢套座
工程钢管连接型式无法采用焊接方式:钢管安装不
是与大桥施工同时进行,而是在大桥整体结构快施
工完毕(整个大桥即将合拢)的情况下才进行;留
预埋钢板-6×12(×200
给管的焊接安装空间极小(理论空间为扣除钢管
与一期插筋焊牢
本身占据的空间,靠近防撞护栏侧仅37mm,实际
钢板
更小);大桥业主及设计单位不允许钢管施工时破
坏防护撞梐的结构;钢管管径较小,无法在钢管里
面焊接;单管管线长达3.51km,大桥建成马上要
投入运行,未留给钢管安装队伍拖管施工的空间及
法兰连接安装较方便,在连接钢管的两头预先
焊好对接的法兰,再在施工现场进行螺栓连接即可。
法兰连接工艺较成熟,日后维修也较方便。但法兰
间配有橡胶止水垫圈,一旦老化,极易引起钢管接
头漏水。本工程供水钢管规格为426×9mm,设
图3支座固定装置
计压力1.6MPa,与之相配套的法兰外型尺寸达
考虑管道放空时能及时补充空气以避免管内发5355mm,超过钢管预留空间,因此也无法采用法
生真空,以及管内充水时能及时排掉管内空气,管兰连接方式。
线隆起处均设置进排气装置,沿程共设26套(1侧
钢管采用明铺,单线长3.51km,加上大桥伸
13套),其中包含10个弥合性水锤预防阀。
缩(大桥伸缩缝设置240-480mm,根据省交规院
考虑大桥伸缩及钢管自身热胀冷缩,钢管连接大桥设计施工图,大桥仲缩缝总间距4080mm)对
施工设计采用柔性卡箍接头,设计压力1.6MPa,钢管的影响,管线上须设置满足钢管伸缩的轴向位
每套卡箍间允许伸缩量40mm,相邻两套间距15m
移补偿设备。一般工程采用套筒式伸缩节或波纹补
或20m,共设置362套。
钢管防腐蚀要求如下:钢管外壁金属结构表面偿器,但内径为400mm、公称压力为16MPa的套
筒式伸缩节或波纹补偿器的轴向补偿量都较小(据
唢砂除锈达Sa3.0级后,喷涂锌铝合金120um,再
相关资料,每个套筒式伸缩节或波纹补偿器最大轴
涂环氧云铁中间漆2道,干膜厚100um,面层采
向补偿量189mm,其中拉伸63mm,压缩126mm,
用丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆,干膜厚300um。钢管
内壁金属结构表面喷砂除銹达Sa2.5级后,采用1000次寿命),也就是说不管钢管采用焊接连接还
841环氧聚酰胺内壁涂料4道(2底2面),干膜厚是法兰连接,都需要配备大量的套筒式仲缩节或波
400pm;焊口处底漆采用无毒耐焊底漆(2道),干纹补偿器,且相匹配的套筒式伸缩节或波纹补偿器
膜厚100μm,面漆采用841环氧聚酰胺內壁涂料2的外形尺寸(外径)均超过500mm,无法满足现
道,干膜厚300pm。内壁喷砂设备必须采用管道内场实际情况的要求。
壁喷砂机,內壁喷凃设备必须采用管道内壁喷涂机。
如何免焊接非法兰安装钢管及解决钢管伸缩问
题成为整个工程施工的关键。设计人员査阅国内大
3设计难点及解决方法
量资料,经研究讨论分析,最终钢管设计采用柔性
整个工程设计难点在于狭小空间内的钢管安装卡箍式连接方式,具体见图4。