用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统及其工艺的制作方法

1.本发明涉及油气管道大型跨越的安装施工技术领域，具体来讲，涉及一种用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统及其工艺。


背景技术：

2.油气管道桁架跨越是一种采用类似桥梁桁架结构的方式承载油气管道通过峡谷、河流等地域的工程结构。
3.通常，油气管道跨越有悬索式、斜拉索式、桁架等主要结构形式，其中，桁架式是国内外应用较为普遍、投资较小的管道跨越结构形式。这种结构主要由下部结构(跨越基础)、上部结构(桁架桥身)、油气管道等构成。其中主要荷载承载结构为桁架式钢结构，桁架式钢结构与管道间采用竖向约束解除结构(滚轮支架)相连，能够确保跨越在受到重力、地震、强风等外部荷载时，桁架结构能够承受绝大部分荷载，保障油气管道的受力安全。
4.由于桁架跨越的三个主要结构构成：即桁架基础、钢结构桁架、油气管道。其中桁架基础位于跨越断面的稳定位置，如山区峡谷的山体或河床稳定区域；钢结构桁架采用矩形断面或三角断面的钢管或型钢构件构成，采用竖向约束的方式跨空放置于桁架基础之上；油气管道利用桁架桥身上的滚轮支架支撑作用通过跨越段。
5.现有的油气管道桁架跨越，待桁架基础完成后，通常桁架在预制场地预制，运输至桁架基础跨越断面位置，采用两台或一台大型吊装设备把桁架逐榀吊装至桁架基础之上，从而完成安装。
6.现有技术只能满足跨越场地较为平坦宽阔的地区实施，对于宽阔带水河流及狭窄深谷地区只能采用单独架设辅助用钢边桥或满堂架管的辅助措施，这类辅助措施安装及拆除投资大、建设时间长、占用区域广，对施工的经济性带来巨大压力，因此也给前期管道路由选取及项目可研带来较大影响。因此采用一种有效快速、经济的油气管道桁架跨越施工方式是山区管道敷设亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.对于山区深v谷及河流地区的单跨或多跨桁架跨越，桁架跨度较大且自身重量也较大，但现场地势狭小且无有效吊装设备站位场地，无法采用桁架直接预制后吊装就位。
8.发明人经研究发现：结合管道桁架跨越自身的结构特点，采用桁架的顶推工艺可以有效解决狭窄山区或宽阔河流地段大跨度桁架无法实现大型吊装设备一次吊装就位的难题，能够有效减小大型设备入场道路及预制就位场地的修筑要求，最终达到快速安全快捷的桁架跨越安装。油气管道桁架整体预制后，通过跨越断面外顶推的方式能够发送通过深谷或宽阔河流。也就是说，整个施工过程只采用小型吊装设备配合桁架整体预制及将桁架安装于发送就位架上即可，不需要采用大型吊装设备进行桁架的吊装就位。
9.此外，发明人还发现：首榀桁架由于自身较重，且发送到跨越断面对面过程中，重心会移动至跨越断面范围，从而产生下坠趋势，影响发送成功。
10.本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够在宽深比小于1:2的狭窄深谷(或称深v峡谷)、桁架跨度较大且自身重量也较大(例如，桁架跨度在50m
‑
90m之间且自身重量在30
‑
100t之间、狭窄深谷中可以设置的桁架支墩不大于90m)、并且现场地势狭小而无有效吊装设备站位场地的地区，快速、经济的进行油气管道桁架跨越施工的管道跨越顶推系统及其工艺。
11.本发明的另一目的在于提供一种能够在宽深比大于1:2的宽阔河流地区、桁架跨度较大且自身重量也较大(例如，桁架跨度在50m
‑
90m之间且自身重量在30
‑
100t之间、宽阔河流中可以设置的桁架支墩不大于90m)、并且现场地势狭小而无有效吊装设备站位场地的地区，快速、经济的完成油气管道桁架跨越施工的管道跨越顶推系统及其工艺。
12.为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统，所述管道跨越顶推系统包括发送平台、顶推轨道、引跨结构、多个临时握手结构、横向顶推装置、铰接装置、多个竖向顶升装置、以及多个发送滚轮，其中，发送平台安装在宽深比小于1:2的狭窄深谷或宽深比大于1:2的宽阔河流的一侧，且发送平台紧邻第一号桁架支墩设置，并具有与第一号桁架支墩的上表面相互平行的工作面；顶推轨道铺设在发送平台上，并能够向跨越桁架提供自发送平台移动至第一号桁架支墩的滑动轨迹；引跨结构具有与第一榀跨越桁架相连接的第一端、以及与桁架支墩相接触的第二端，且引跨结构的高度自所述第一端向所述第二端逐渐减小；临时握手结构能够连接每榀跨越桁架的上弦主肢以传递弯矩；横向顶推装置连接在顶推轨道上，能够向跨越桁架提供向上游方向的水平推力，以使跨越桁架与引跨结构共同沿预定路线依次滑移通过各桁架支墩，还能够向跨越桁架提供向下游方向的水平拉力，以调整跨越桁架与引跨结构在顶推滑移过程中的位置偏移；铰接装置连接在横向顶推装置与最后一榀跨越桁架尾端之间，且在横向顶推装置向跨越桁架提供向上游方向的水平推力的情况下，铰接装置能够传递推力以调整跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上的偏移；多个竖向顶升装置分别设置在每个桁架支墩顶部的左右两侧，并能够向跨越桁架提供竖直向上或向下的推力，以使跨越桁架能够垂直坐落在各桁架支墩的支撑座上；多个发送滚轮分别可拆卸连接在顶推轨道的左右两侧、以及每个桁架支墩顶部的左右两侧。
13.在本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的一个示例性实施例中，所述跨越桁架的跨度可为50m～90m，宽度可小于3m，高度可小于4m，且跨越桁架的自身重量可为30t～100t，在所述宽深比小于1:2的狭窄深谷或宽深比大于1:2的宽阔河流中设置的各桁架支墩间的距离可小于或等于90m。
14.在本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的一个示例性实施例中，所述管道跨越顶推系统可包括多个限位调节滚轮架，多个限位调节滚轮架分别设置在每个桁架支墩顶部的上下游两侧，且能够调整跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上的偏移。
15.在本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的一个示例性实施例中，所述管道跨越顶推系统可包括夹持基座，夹持基座设置在所述顶推轨道上并与所述横向顶推装置连接，且在横向顶推装置向跨越桁架提供向下游方向的水平拉力的情况下，夹持基座能够夹紧顶推轨道以反向稳固跨越桁架。
16.在本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的一个示例性实施例
中，所述管道跨越顶推系统可包括夹紧装置，所述横向顶推装置通过夹紧装置与所述顶推轨道连接，所述夹紧装置能够在横向顶推装置顶推每榀跨越桁架的过程中夹紧顶推轨道，并能够在横向顶推装置将每榀跨越桁架顶推到位后松开顶推轨道。
17.在本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的一个示例性实施例中，所述横向顶推装置可包括顶推千斤顶。
18.在本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的一个示例性实施例中，所述竖向顶升装置可包括顶升千斤顶。
19.在本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的一个示例性实施例中，所述临时握手结构可为无缝钢管或型钢。
20.本发明另一方面提供了一种用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的工艺，所述工艺包括以下步骤：s1、根据跨越桁架的跨度和重量、以及顶推安装阶段的不同工况，设计并计算引跨结构的尺寸和桁架结构在各典型顶推安装过程所需要的顶推力；s2、在发送平台上架设顶推轨道，并安装横向顶推装置，将多个发送滚轮安装在顶推轨道两侧和各桁架支墩顶部，随后，预制跨越桁架和引跨结构，将第一榀跨越桁架放置于顶推轨道的发送滚轮上，将引跨结构吊装与第一榀跨越桁架的前端相连接就位；s3、通过铰接装置将横向顶推装置与第一榀跨越桁架的尾端相连接，启动横向顶推装置，利用横向顶推装置将第一榀跨越桁架和引跨结构共同顶推发送至第一号桁架支墩和第二号桁架支墩之间的跨越断面上；s4、将第二榀跨越桁架放置至顶推轨道的发送滚轮上，并通过临时握手结构与第一榀跨越桁架连接，然后利用横向顶推装置将第二榀跨越桁架顶推发送至第一号桁架支墩和第二号桁架支墩之间的跨越断面上，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生大于30
°
的偏移，利用横向顶推装置将跨越桁架拉回至发送平台并重新顶推发送，待顶推到位后，横向顶推装置沿上游方向移动预定行程；s5、重复步骤s4，继续将其他的跨越桁架依次与上一榀跨越桁架相连接后顶推发送至第一号桁架支墩和第二号桁架支墩之间的跨越断面上，待所有跨越桁架均被顶推发送至预定的跨越断面后，拆除与第一榀跨越桁架相连接的引跨结构、以及连接在每榀跨越桁架之间的临时握手结构；s6、启动竖向顶升装置，利用竖向顶升装置将各桁架支墩上的跨越桁架顶起，拆除各桁架支墩上的发送滚轮，随后，利用竖向顶升装置将跨越桁架垂直坐落在各桁架支墩的支撑座上，并将跨越桁架与支撑座固定连接。
21.在本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的工艺的一个示例性实施例中，所述工艺还可包括以下步骤：
22.s1
′
、根据跨越桁架的跨度和重量、以及顶推安装阶段的不同工况，设计并计算引跨结构的尺寸和桁架结构在各典型顶推安装过程所需要的顶推力；
23.s2
′
、在发送平台上架设顶推轨道，并安装横向顶推装置，将多个发送滚轮安装在顶推轨道两侧和各桁架支墩顶部，随后，预制跨越桁架和引跨结构，通过临时握手结构将每榀跨越桁架的上弦主肢连接以构成全跨越桁架，将全跨越桁架放置于顶推轨道的发送滚轮上，通过铰接装置将横向顶推装置与最后一榀跨越桁架的尾端相连接，并将引跨结构吊装与第一榀跨越桁架的前端相连接就位；
24.s3
′
、启动横向顶推装置，控制夹紧装置夹紧顶推轨道，利用横向顶推装置将第一榀跨越桁架和引跨结构共同顶推发送至第一号桁架支墩和第二号桁架支墩之间的跨越断
面上，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生小于或等于30
°
的偏移，利用限位调节滚轮架调整跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上的偏移，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生大于30
°
的偏移，利用横向顶推装置将第一榀跨越桁架和引跨结构拉回至发送平台并重新顶推发送，待顶推到位后，控制夹紧装置松开顶推轨道，横向顶推装置沿上游方向移动预定行程；
25.s4
′
、重复步骤s3
′
，继续将其他的跨越桁架依次顶推发送至第一号桁架支墩和第二号桁架支墩之间的跨越断面上，待每榀跨越桁架均被顶推发送至指定桁架支墩之间的跨越断面后，拆除与第一榀跨越桁架相连接的引跨结构、以及连接在每榀跨越桁架之间的临时握手结构；
26.s5
′
、启动竖向顶升装置，利用竖向顶升装置将各桁架支墩上的跨越桁架顶起，拆除各桁架支墩上的发送滚轮，随后，利用竖向顶升装置将跨越桁架垂直坐落在各桁架支墩的支撑座上，并将跨越桁架与支撑座固定连接。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果和优点包括以下内容中的至少一项：
28.(1)油气管道桁架跨越具有断面较小(通常宽度小于3m，高度小于4m)的特性，总体的宽跨比(例如，管道桁架跨越的宽跨比为1/100～1/25)大大小于公路及铁路桁架(例如，公路及铁路桁架的宽跨比为大于1/20)，因此油气管道桁架跨越的结构柔性较大，本发明通过引跨结构和横向顶推装置实现了将桁架顺利顶推就位于桁架支墩的设计位置，同时，为了在顶推过程中适应跨越桁架的柔性特点，增加安全控制能力，本发明采用的横向顶推装置除了具有顶推作用外，还能够保持拉的作用，能够根据柔性桁架顶推过程中的上下游方向的偏移进行调整，确保桁架能够准确就位于桁架支墩的设计位置，另外，本发明设置的限位调节滚轮架也能够根据柔性桁架顶推过程中的上下游方向的偏移进行调整，确保顶推过程中桁架始终处于正确方向；
29.(2)本发明能够结合横向顶推装置与顶推轨道连接的夹持基座和横向顶推装置与跨越桁架尾部连接的铰接装置，能够使管道跨越顶推系统在同时具备推力和拉力的作用下，可以在顶推过程中，结合跨越结构的受力状况，起到反向稳固的作用；
30.(3)本发明的管道跨越顶推系统能够在狭窄深谷或宽阔河流中快速、经济的完成油气管道桁架跨越施工，可以有效解决宽深比小于1:2的狭窄深谷或宽深比大于1:2的宽阔河流上架设桁架跨越时，无有效地势供大型吊装设备采用传统方法进行桁架吊装作业的技术难题；
31.(4)本发明既能够满足桁架安全安装需要，又能减少进场道路修筑及临时用地量，降低对环境的影响；
32.(5)本发明能够给项目可研路由选址工作提供参考，扩大山区管道安装的适用性。
附图说明
33.图1示出了本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的结构示意图；
34.图2示出了本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的工艺的流程示意图。
35.附图标记说明如下：
[0036]1‑
发送平台、2
‑
第一号桁架支墩、3
‑
顶推轨道、4
‑
顶推千斤顶、5
‑
发送滚轮、6
‑
第一榀跨越桁架、7
‑
引跨结构、8
‑
顶升千斤顶、9
‑
临时握手结构、10
‑
夹紧装置、11
‑
铰接装置、12
‑
夹持基座、13
‑
限位调节滚轮架。
具体实施方式
[0037]
在下文中，将结合示例性实施例和附图来详细说明本发明的用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统及其工艺。本文中，“第一”和“第二”仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或具有严格的顺序性。
[0038]
本发明采用了一种小断面轻型结构，即管道桁架顶推发送引跨结构，安装于首榀桁架前端，确保首榀桁架发送过程中，重心移动至跨越断面范围之前，引跨结构已经就位于跨越断面前端的桁架支墩之上，后续桁架的就位则可以连续顶推至设计位置。本发明在跨越结构发送全过程均采用桁架特点设计的顶推系统，实现从引跨到桁架本体的安装均在顶推装置的顶力下逐渐就位于设计位置。
[0039]
本发明一方面提供了一种用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统。
[0040]
在本发明的一个示例性实施例中，用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统可包括发送平台、顶推轨道、引跨结构、多个临时握手结构、横向顶推装置、铰接装置、多个竖向顶升装置、以及多个发送滚轮。
[0041]
具体来讲，所述发送平台安装在宽深比小于1:2的狭窄深谷或宽深比大于1:2的宽阔河流的一侧，且发送平台紧邻第一号桁架支墩设置，并具有与第一号桁架支墩的上表面相互平行的工作面。发送平台用于搁置预制的跨越桁架、以及将跨越桁架连续顶推发送至跨越断面对面，因此发送平台所在的位置高度应与桁架支墩的高度保持一致。另外，发送平台可搭建在较为平坦宽阔的地区，以便于施工操作。
[0042]
所述顶推轨道铺设在发送平台上，并能够向跨越桁架提供自发送平台移动至第一号桁架支墩的滑动轨迹。
[0043]
所述引跨结构具有与第一榀跨越桁架相连接的第一端、以及与桁架支墩相接触的第二端，且引跨结构的高度自所述第一端向所述第二端逐渐减小。引跨结构可由型钢现场制作。
[0044]
所述临时握手结构能够连接每榀跨越桁架的上弦主肢以传递弯矩，临时握手结构可采用无缝钢管或型钢焊接的方式。这里，多榀跨越桁架的顶推还需要在每榀跨越桁架间设置临时握手结构是因为：单榀桁架设计使用状态是独立受荷，即每榀跨越桁架独立支撑自身及负责支撑管道部分的重力，以及承担独立的弯曲负荷；而顶推安装施工过程中每榀跨越桁架还需要受到前后榀桁架以及引跨结构附加的弯矩，在此弯矩的影响下，由于管道跨越桁架支撑荷载较小及减重的设计原则，总体刚度较小；因此，每榀独立的跨越桁架间还需要焊接临时握手机构，主要起把每榀桁架上弦主肢连接起来传递弯矩的作用。待每榀跨越桁架顶推完成及竖向安放置支墩永久支座上之前，拆除临时握手结构。
[0045]
所述横向顶推装置滑动连接在顶推轨道上，并能够向跨越桁架提供水平推力，以使跨越桁架与引跨结构共同沿预定路线依次滑移通过各桁架支墩。
[0046]
所述横向顶推装置连接在顶推轨道上，能够向跨越桁架提供向上游方向的水平推力，以使跨越桁架与引跨结构共同沿预定路线依次滑移通过各桁架支墩；还能够向跨越桁
架提供向下游方向的水平拉力，以调整跨越桁架与引跨结构在顶推滑移过程中的位置偏移。横向顶推装置可设置两组，分别安装在顶推轨道的左右两侧。例如，横向顶推装置可以为顶推千斤顶。当跨越桁架预制完成就位于第一号桁架支墩外侧后，顶推千斤顶可与跨越桁架的一端接触并产生推力，使得跨越桁架沿顶推轨道向上游方向移动。这里，上游方向是指跨越桁架从发送平台向前移动到桁架支墩的方向，下游方向是指跨越桁架从桁架支墩向后移动到发送平台的方向。
[0047]
所述铰接装置连接在横向顶推装置与最后一榀跨越桁架尾端之间，且在横向顶推装置向跨越桁架提供向上游方向的水平推力的情况下，铰接装置能够传递推力以调整跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上的偏移。
[0048]
所述多个竖向顶升装置分别设置在每个桁架支墩顶部的左右两侧，并能够向跨越桁架提供竖直向上或向下的推力，以使全跨顶推完成后跨越桁架能够垂直坐落在各桁架支墩的支撑座上。例如，竖向顶升装置可以为顶升千斤顶，顶升千斤顶可以在每个桁架支墩顶部的左右两侧各设置一个，也可以在每个桁架支墩顶部的四个顶点处各设置一个。
[0049]
所述多个发送滚轮分别可拆卸连接在顶推轨道的左右两侧、以及每个桁架支墩顶部的左右两侧。发送滚轮用于减小跨越桁架在滑动过程中与顶推轨道和桁架支墩之间的摩擦，提高顶推施工的速度和效率。
[0050]
在本实施例中，所述管道跨越顶推系统可包括多个限位调节滚轮架。多个限位调节滚轮架分别设置在每个桁架支墩顶部的上下游两侧，且能够调整跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上的偏移。例如，可在每个支墩顶部跨越上下游方向均安装一套限位调节滚轮架，限位调节滚轮架采用弧形聚氨酯滚轮与跨越桁架上下游方向上的下弦钢管主肢相接触，根据柔性桁架顶推过程中的上下游方向的偏移进行调整，确保顶推过程中桁架始终处于正确方向。
[0051]
在本实施例中，所述管道跨越顶推系统可包括夹持基座。夹持基座设置在所述顶推轨道上并与所述横向顶推装置连接，且在横向顶推装置向跨越桁架提供向下游方向的水平拉力的情况下，夹持基座能够夹紧顶推轨道以反向稳固跨越桁架。基于油气管道桁架跨越柔性较大的特点，为了在顶推过程中适应其柔性特点，增加安全控制能力，管道跨越顶推系统除了设置横向顶推装置外，还可结合横向顶推装置与顶推轨道连接的夹持基座和横向顶推装置与跨越桁架尾部连接的铰接装置，这样可在既满足顶的作用外，也能够保持拉的作用，可以在顶推过程中，结合跨越结构的受力状况，起到反向稳固的作用。
[0052]
在本实施例中，所述管道跨越顶推系统可包括夹紧装置。所述横向顶推装置通过夹紧装置与所述顶推轨道连接，所述夹紧装置能够在横向顶推装置顶推每榀跨越桁架的过程中夹紧顶推轨道，并能够在横向顶推装置将每榀跨越桁架顶推到位后松开顶推轨道。夹紧装置松开的状态下，横向顶推装置能够在拉力作用下自动向上游方向移动预定行程。例如，每次移动一个横向顶推装置的预定行程可为800mm，在每榀跨越桁架的顶推过程中，夹紧装置夹紧顶推轨道，待顶推结束后，夹紧装置将松开顶推轨道，横向顶推装置向前移动800mm后重新夹紧顶推轨道，继续下一个顶推步骤。
[0053]
在本实施例中，所述跨越桁架的跨度可为50m～90m，宽度可小于3m，高度可小于4m，且跨越桁架的自身重量可为30t～100t，在所述宽深比小于1:2的狭窄深谷或宽深比大于1:2的宽阔河流中设置的各桁架支墩间的距离可小于或等于90m。例如，狭窄深谷的峡谷
深度可为40m～100m，宽阔河流的河流宽度可为100～1000m。这里，狭窄深谷的宽深比是指安装在两峡谷间跨越桁架的总长度与峡谷的深度之间的比值，宽阔河流的宽深比是指连接河流两岸的跨越桁架的总长度与河流的深度之间的比值。
[0054]
例如，如图1所示，用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统可包括发送平台1、顶推轨道3、顶推千斤顶4、发送滚轮5、引跨结构7、顶升千斤顶8、临时握手结构9、夹紧装置10、铰接装置11、夹持基座12和限位调节滚轮架13。其中，发送平台1紧邻第一号桁架支墩2设置，顶推轨道3铺设在发送平台1上，顶推千斤顶4放置于顶推轨道3上，并与顶推轨道3滑动连接。第一榀跨越桁架6的一端与引跨结构7连接，并放置于顶推轨道3上。顶推千斤顶4位于第一榀跨越桁架6的另一端，用于将跨越桁架顶推发送至跨越断面上。顶升千斤顶8分别设置在每个桁架支墩的顶部，可通过顶升千斤顶8使跨越桁架竖向移动。每个桁架支墩的顶部均安装有发送滚轮5，用于支撑发送过程中的跨越桁架。顶推轨道3的两侧轨道上也安装有多个发送滚轮5，用于减小跨越桁架与轨道间的摩擦阻力。临时握手结构9连接在每榀跨越桁架之间，用于将每榀桁架上弦主肢连接起来传递弯矩。夹紧装置10设置在顶推千斤顶4上，用于在顶推千斤顶4顶推每榀跨越桁架的过程中夹紧顶推轨道3，并在顶推千斤顶4将每榀跨越桁架顶推到位后松开顶推轨道3。铰接装置11连接在顶推千斤顶4和跨越桁架尾部连接之间，夹持基座12设置在顶推轨道3上并与顶推千斤顶4连接，这二者的设置使得顶推系统在满足顶的作用外，也能够保持拉的作用，可以在顶推过程中，结合跨越结构的受力状况，起到反向稳固的作用。同时，在每个桁架支墩顶部的上下游方向均安装限位调节滚轮架13，限位调节滚轮架13与跨越桁架上下游方向上的下弦钢管主肢相接触，能够根据柔性桁架顶推过程中的上下游方向的偏移进行调整，确保顶推过程中跨越桁架始终处于正确方向。
[0055]
本发明另一方面提供了一种用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的工艺。
[0056]
在本发明的一个示例性实施例中，一种用于狭窄深谷或宽阔河流的管道跨越顶推系统的工艺可包括以下步骤：
[0057]
s1、根据跨越桁架的跨度和重量、以及顶推安装阶段的不同工况，设计并计算引跨结构的尺寸和桁架结构在各典型顶推安装过程所需要的顶推力。
[0058]
这里，引跨结构的确定需要根据第一榀跨越桁架的重量、宽度、第一跨越榀桁架顶推过程中从第一个桁架支墩到下一个支墩过程中需要平衡的弯矩来确定。也就是说，引跨结构主要用于在跨越桁架顶推过程中抵抗桁架下坠趋势。
[0059]
引跨结构主要由前端翘头、引跨桁架片、横向联系梁构成。其中前端翘头补偿引跨顶推过程中下挠尺寸，引跨越桁架片以及联系梁则构成引跨主体，对跨越顶推起到主要的引导和重力补偿作用。引跨结构的断面宽度、长度以及构件型材的规格均根据上述计算过程核算。引跨结构的长度通常可以为单榀桁架跨越总长的2/3。根据管道跨越桁架结构的重量轻、构件断面小、单跨柔性大的特点，引跨断面可采用前小后大的梯形方式，在提供抗弯能力的同时，可以有效控制引跨结构的自身重量，以利于削减引跨结构带给整个顶推过程的附加结构受力。管道桁架的引跨通常采用平面钢管桁架的方式来焊接制作，这一过程可采用建模仿真引跨前端从一个支墩脱离顶推到达下一支墩以及跨越桁架从一个支墩脱离顶推至下一支墩的各典型工况来计算。顶推力的核算则可根据跨越顶推过程中，各个典型
工况状态下，全跨与滚轮支撑部位滚动摩擦的总和加上全跨桁架在重力作用下水平方向的分力来确定。
[0060]
s2、在发送平台上架设顶推轨道，并安装横向顶推装置，将多个发送滚轮安装在顶推轨道两侧和各桁架支墩顶部，随后，预制跨越桁架和引跨结构，将第一榀跨越桁架放置于顶推轨道的发送滚轮上，将引跨结构吊装与第一榀跨越桁架的前端相连接就位。
[0061]
s3、通过铰接装置将横向顶推装置与第一榀跨越桁架的尾端相连接，启动横向顶推装置，利用横向顶推装置将第一榀跨越桁架和引跨结构共同顶推发送至第一号桁架支墩和第二号桁架支墩之间的跨越断面上。
[0062]
s4、将第二榀跨越桁架放置至顶推轨道的发送滚轮上，并通过临时握手结构与第一榀跨越桁架连接，然后利用横向顶推装置将第二榀跨越桁架顶推发送至第一号桁架支墩和第二号桁架支墩之间的跨越断面上，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生大于30
°
的偏移，利用横向顶推装置将跨越桁架拉回至发送平台并重新顶推发送，待顶推到位后，横向顶推装置沿上游方向移动预定行程。
[0063]
s5、重复步骤s4，继续将其他的跨越桁架依次与上一榀跨越桁架相连接后顶推发送至第一号桁架支墩和第二号桁架支墩之间的跨越断面上，待所有跨越桁架均被顶推发送至预定的跨越断面后，拆除与第一榀跨越桁架相连接的引跨结构、以及连接在每榀跨越桁架之间的临时握手结构。
[0064]
s6、启动竖向顶升装置，利用竖向顶升装置将各桁架支墩上的跨越桁架顶起，拆除各桁架支墩上的发送滚轮，随后，利用竖向顶升装置将跨越桁架垂直坐落在各桁架支墩的支撑座上，并将跨越桁架与支撑座固定连接。
[0065]
在实施例中，所述工艺还可包括以下步骤：
[0066]
s1
′
、根据跨越桁架的跨度和重量、以及顶推安装阶段的不同工况，设计并计算引跨结构的尺寸和桁架结构在各典型顶推安装过程所需要的顶推力。
[0067]
s2
′
、在发送平台上架设顶推轨道，并安装横向顶推装置，将多个发送滚轮安装在顶推轨道两侧和各桁架支墩顶部，随后，预制跨越桁架和引跨结构，通过临时握手结构将每榀跨越桁架的上弦主肢连接以构成全跨越桁架，将全跨越桁架放置于顶推轨道的发送滚轮上，通过铰接装置将横向顶推装置与最后一榀跨越桁架的尾端相连接，并将引跨结构吊装与第一榀跨越桁架的前端相连接就位。
[0068]
s3
′
、启动横向顶推装置，控制夹紧装置夹紧顶推轨道，利用横向顶推装置将第一榀跨越桁架和引跨结构共同顶推发送至第一号桁架支墩和第二号桁架支墩之间的跨越断面上，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生小于或等于30
°
的偏移，利用限位调节滚轮架调整跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上的偏移，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生大于30
°
的偏移，利用横向顶推装置将第一榀跨越桁架和引跨结构拉回至发送平台并重新顶推发送，待顶推到位后，控制夹紧装置松开顶推轨道，横向顶推装置沿上游方向移动预定行程。
[0069]
s4
′
、重复步骤s3
′
，继续将其他的跨越桁架依次顶推发送至第一号桁架支墩和第二号桁架支墩之间的跨越断面上，待每榀跨越桁架均被顶推发送至指定桁架支墩之间的跨越断面后，拆除与第一榀跨越桁架相连接的引跨结构、以及连接在每榀跨越桁架之间的临时握手结构。
[0070]
s5
′
、启动竖向顶升装置，利用竖向顶升装置将各桁架支墩上的跨越桁架顶起，拆除各桁架支墩上的发送滚轮，随后，利用竖向顶升装置将跨越桁架垂直坐落在各桁架支墩的支撑座上，并将跨越桁架与支撑座固定连接。
[0071]
例如，某管道桁架跨越，需要连续跨越宽阔河面，由于河面宽阔，无法提供大型吊装机械进行传统管道桁架跨越结构的吊装作业，因此采用顶推方式进行作业，通过在河岸边预制、连续顶推的方式实现了5跨共300m桁架的安装。图2示出了油气管道桁架跨越顶推滑移系统的安装工艺的流程示意图，其中，a1表示第一号桁架支墩，a2表示第二号桁架支墩，a3表示第三号桁架支墩，a4表示第四号桁架支墩，a5表示第五号桁架支墩，a6表示第六号桁架支墩，b1表示第一榀跨越桁架，b2表示第二榀跨越桁架，b3表示第三榀跨越桁架，b4表示第四榀跨越桁架，b5表示第五榀跨越桁架，c表示引跨结构。
[0072]
如图2所示，该油气管道桁架跨越顶推滑移系统的安装工艺流程可包括以下步骤：
[0073]
(1)根据跨越桁架的跨度和重量、以及顶推安装阶段的不同工况，设计并计算引跨结构的尺寸和桁架结构在各典型顶推安装过程所需要的顶推力。
[0074]
(2)在发送平台上架设顶推轨道，并安装横向顶推千斤顶，将多个发送滚轮安装在顶推轨道两侧和各桁架支墩顶部，随后，预制跨越桁架和引跨结构，将第一榀跨越桁架b1放置于顶推轨道的发送滚轮上，利用吊装设备将引跨结构c吊装与第一榀跨越桁架b1的前端相连接就位(如图2(a)所示)。
[0075]
(3)通过铰接装置将横向顶推千斤顶与第一榀跨越桁架b1的尾端相连接，启动横向顶推千斤顶，利用横向顶推千斤顶将第一榀跨越桁架b1和引跨结构c共同顶推发送至第一号桁架支墩a1和第二号桁架支墩a2之间的跨越断面上(如图2(b)所示)。在顶推过程中，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生大于30
°
的偏移，利用横向顶推千斤顶将跨越桁架拉回至发送平台并重新顶推发送，待顶推到位后，横向顶推千斤顶向前移动800mm。
[0076]
(4)将第二榀跨越桁架b2放置至顶推轨道的发送滚轮上，并通过临时握手结构与第一榀跨越桁架b1连接，通过铰接装置将横向顶推千斤顶与第二榀跨越桁架b2的尾端相连接，然后利用横向顶推千斤顶将第二榀跨越桁架b2顶推发送至第一号桁架支墩a1和第二号桁架支墩a2之间的跨越断面上，从而使得第一榀跨越桁架b1和引跨结构c被共同顶推发送至第二号桁架支墩a2和第三号桁架支墩a3之间的跨越断面上(如图2(c)所示)。在顶推过程中，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生大于30
°
的偏移，利用横向顶推千斤顶将跨越桁架拉回至发送平台并重新顶推发送，待顶推到位后，横向顶推千斤顶向前移动800mm。
[0077]
(5)将第三榀跨越桁架b3放置至顶推轨道的发送滚轮上，并通过临时握手结构与第二榀跨越桁架b2连接，通过铰接装置将横向顶推千斤顶与第三榀跨越桁架b3的尾端相连接，然后利用横向顶推千斤顶将第三榀跨越桁架b3顶推发送至第一号桁架支墩a1和第二号桁架支墩a2之间的跨越断面上，从而使得第二榀跨越桁架b2被顶推发送至第二号桁架支墩a2和第三号桁架支墩a3之间的跨越断面上、第一榀跨越桁架b1和引跨结构c被共同顶推发送至第三号桁架支墩a3和第四号桁架支墩a4之间的跨越断面上(如图2(d)所示)。在顶推过程中，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生大于30
°
的偏移，利用横向顶推千斤顶将跨越桁架拉回至发送平台并重新顶推发送，待顶推到位后，横向顶推千斤顶向前移
动800mm。
[0078]
(6)将第四榀跨越桁架b4放置至顶推轨道的发送滚轮上，并通过临时握手结构与第三榀跨越桁架b3连接，通过铰接装置将横向顶推千斤顶与第四榀跨越桁架b4的尾端相连接，然后利用横向顶推千斤顶将第四榀跨越桁架b4顶推发送至第一号桁架支墩a1和第二号桁架支墩a2之间的跨越断面上，从而使得第三榀跨越桁架b3被顶推发送至第二号桁架支墩a2和第三号桁架支墩a3之间的跨越断面上、第二榀跨越桁架b2被顶推发送至第三号桁架支墩a3和第四号桁架支墩a4之间的跨越断面上、第一榀跨越桁架b1和引跨结构c被共同顶推发送至第四号桁架支墩a4和第五号桁架支墩a5之间的跨越断面上(如图2(e)所示)。在顶推过程中，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生大于30
°
的偏移，利用横向顶推千斤顶将跨越桁架拉回至发送平台并重新顶推发送，待顶推到位后，横向顶推千斤顶向前移动800mm。
[0079]
(7)将第五榀跨越桁架b5放置至顶推轨道的发送滚轮上，并通过临时握手结构与第四榀跨越桁架b4连接，通过铰接装置将横向顶推千斤顶与第五榀跨越桁架b5的尾端相连接，然后利用横向顶推千斤顶将第五榀跨越桁架b5顶推发送至第一号桁架支墩a1和第二号桁架支墩a2之间的跨越断面上，从而使得第四榀跨越桁架b4被顶推发送至第二号桁架支墩a2和第三号桁架支墩a3之间的跨越断面上、第三榀跨越桁架b3被顶推发送至第三号桁架支墩a3和第四号桁架支墩a4之间的跨越断面上、第二榀跨越桁架b2被顶推发送至第四号桁架支墩a4和第五号桁架支墩a5之间的跨越断面上、第一榀跨越桁架b1和引跨结构c被共同顶推发送至第五号桁架支墩a5和第六号桁架支墩a6之间的跨越断面上(如图2(f)所示)。在顶推过程中，若跨越桁架在顶推滑移过程中在上下游方向上发生大于30
°
的偏移，利用横向顶推千斤顶将跨越桁架拉回至发送平台并重新顶推发送，待顶推到位后，横向顶推千斤顶向前移动800mm。
[0080]
(8)待所有跨越桁架均被顶推发送至预定的跨越断面后，拆除与第一榀跨越桁架b1相连接的引跨结构c、以及连接在每榀跨越桁架之间的临时握手结构(如图2(g)所示)。
[0081]
(9)启动竖向顶升千斤顶，利用各桁架支墩上的各2套竖向顶升千斤顶将各桁架支墩上的跨越桁架顶起，拆除各桁架支墩上的发送滚轮，随后，竖向顶升千斤顶落下，跨越桁架就位于正式支撑座上，并将跨越桁架与支撑座固定连接(如图2(g)所示)。
[0082]
综上所述，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：
[0083]
(1)油气管道桁架跨越具有断面较小的特性，总体的宽跨比(例如，管道桁架跨越的宽跨比为1/100～1/25)大大小于公路及铁路桁架(例如，公路及铁路桁架的宽跨比为大于1/20)，因此油气管道桁架跨越的结构柔性较大，本发明通过引跨结构和横向顶推装置实现了将桁架顺利顶推就位于桁架支墩的设计位置，同时，为了在顶推过程中适应跨越桁架的柔性特点，增加安全控制能力，本发明采用的横向顶推装置除了具有顶推作用外，还能够保持拉的作用，能够根据柔性桁架顶推过程中的上下游方向的偏移进行调整，确保桁架能够准确就位于桁架支墩的设计位置，另外，本发明设置的限位调节滚轮架也能够根据柔性桁架顶推过程中的上下游方向的偏移进行调整，确保顶推过程中桁架始终处于正确方向。
[0084]
(2)本发明能够结合横向顶推装置与顶推轨道连接的夹持基座和横向顶推装置与跨越桁架尾部连接的铰接装置，能够使管道跨越顶推系统在同时具备推力和拉力的作用下，可以在顶推过程中，结合跨越结构的受力状况，起到反向稳固的作用。
[0085]
(3)本发明的管道跨越顶推系统能够在狭窄深谷或宽阔河流中快速、经济的完成油气管道桁架跨越施工，可以有效解决宽深比小于1:2的狭窄深谷或宽深比大于1:2的宽阔河流上架设桁架跨越时，无有效地势供大型吊装设备采用传统方法进行桁架吊装作业的技术难题。
[0086]
(4)本发明既能够满足桁架安全安装需要，又能减少进场道路修筑及临时用地量，降低对环境的影响。
[0087]
(5)本发明能够给项目可研路由选址工作提供参考，扩大山区管道安装的适用性。
[0088]
尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。