輕便鋁合金浮橋的研制及在工程搶險(xiǎn)中的應(yīng)用

祁志江++李洪河

摘 要：為了在油氣管道搶險(xiǎn)中快速通過(guò)河流、溝渠，研究設(shè)計(jì)了一種輕便鋁合金浮橋，具有質(zhì)量輕、連接方便、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、架設(shè)速度快等特點(diǎn)，且易于集成撬裝化，大大提高了應(yīng)急響應(yīng)速度和搶修效率，并在工程搶險(xiǎn)實(shí)踐中得到很好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋁合金；浮橋；研制；應(yīng)用

Abstract： In order to rapidly through rivers and ditchesduring oil and gas pipeline emergency， the designeda lightweight aluminium alloy pontoon bridge， it has the advantage oflight quality， convenient connection and stable structure， construction characteristics of fast speed， and ease of integration device prizing， greatly improving the emergency response speed and repair efficiency， and to obtain the very good application in the emergency practice.

Keywords： Aluminum alloy； pontoonbridge； developed； application

中圖分類(lèi)號(hào)：TU395 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

長(zhǎng)輸油氣管道在敷設(shè)過(guò)程中需要穿越一些河流、溝渠，尤其在江南水網(wǎng)密布地段，管道往往需要連續(xù)穿越很多河流、溝渠。當(dāng)管道在運(yùn)行過(guò)程中由于鋼材腐蝕、第三方破壞等原因發(fā)生泄漏時(shí)，往往由于管道附近缺少橋梁，搶修人員、設(shè)備有時(shí)需要繞很遠(yuǎn)的路才能到達(dá)河流對(duì)岸，嚴(yán)重影響了搶修效率。

鋁合金具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，非常適用于輕便浮橋的加工，且易于搶修現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)和安裝。因此研制一種用于長(zhǎng)輸油氣管道搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)的輕便浮橋可行且很有必要。

1.輕便鋁合金浮橋的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

輕便鋁合金浮橋由若干個(gè)鋁合金浮箱和箱體連接件組成。

1.1 鋁合金浮箱

每個(gè)浮箱是一個(gè)中空的長(zhǎng)方形鋁合金殼體，殼體的上表面為5mm厚防滑鋁板，四周由厚10mm、寬115mm鋁板沖壓成型，底部采用2mm厚的鋁板，中間骨架采用5mm厚的鋁合金方管，整個(gè)浮箱殼體內(nèi)填充聚氨酯泡沫（詳見(jiàn)圖1）。浮箱主體采用適合于海水環(huán)境的6061-T6鋁型材，面板選用1060壓花鋁板，底板選用5052防銹鋁板，焊絲選用5356防腐高強(qiáng)度焊材，使用先進(jìn)的TIG或MIB焊機(jī)滿焊而成。

1.2 連接件

浮箱之間通過(guò)連接板和扭簧首尾相接（詳見(jiàn)圖2），連接板和扭簧分別安裝在箱體兩側(cè)的固定螺栓上。另外，箱體兩側(cè)還各安裝兩個(gè)把手，方便人工搬運(yùn)和固定浮箱用。所有連接件材料均采用Aisi316不銹鋼材質(zhì)加工。

1.3 鋁合金浮橋的特點(diǎn)

（1）重量輕，強(qiáng)度高

鋁合金材料的密度為2.7×103kg/m3，大約為鋼材的1/3。經(jīng)計(jì)算，一塊長(zhǎng)2m、寬1.2m，厚度為0.25m的鋁合金浮箱，其質(zhì)量約為83kg。而鋁合金材料比一般的碳素鋼的強(qiáng)度還要高，如浮箱主體采用的6061-T6型鋁合金的屈服強(qiáng)度為245MPa，抗拉強(qiáng)度可達(dá)265MPa，已超過(guò)Q235鋼的指標(biāo)[3]。

（2）耐腐蝕性好

鋁合金在大氣環(huán)境下，其表面能夠自然的形成一層氧化層，這種氧化層可以在很大程度上防止鋁合金材料腐蝕。這種良好的耐腐蝕性可極大地減少日常防腐及維護(hù)費(fèi)用。

（3）連接簡(jiǎn)單、架設(shè)速度快

兩個(gè)浮箱之間通過(guò)2塊連接板和2根扭簧連接，利用普通扳手緊固箱體兩側(cè)的螺栓即可，連接非常簡(jiǎn)單。兩個(gè)工人可在2min內(nèi)緊固完畢，60m浮橋6個(gè)工人（4人搬運(yùn)、2人緊固螺栓）可在1h內(nèi)架設(shè)完成。

（4）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

鋁合金浮箱除了用連接板和扭簧連接外，還可采用鋼管通過(guò)箱體兩側(cè)拉環(huán)予以固定，防止水流將浮橋沖走。

（5）便于集成

輕便鋁合金浮橋由許多塊浮箱和連接配件組成，方便拆卸，便于集成。本例中60m浮橋和連接配件就集成在一個(gè)20吋標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)。

2.工作原理

鋁合金浮橋是應(yīng)用了浮力的原理。阿基米德原理告訴我們浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開(kāi)的液體所受的重力。浮力的定義式為：

F浮=G排=ρ液gV排 （1）

式中：

ρ液：液體密度，單位kg/m3；

g：重力與質(zhì)量的比值g=9.8N/kg，在粗略計(jì)算時(shí)，g可以取10N/kg；

V排：排開(kāi)液體的體積，單位m3。

當(dāng)鋁合金浮橋漂浮在水面上，它受到水的浮力作用，浮橋的最大載重等于它所受到的最大浮力減去自重，考慮到浮橋的安全性，設(shè)計(jì)要求浮橋箱體露出水面為8cm。在本例中，每個(gè)鋁合金浮箱長(zhǎng)2m、寬1.2m，厚0.25m，自重約83kg，設(shè)計(jì)載重量為：

1.0×103×2×1.2×（0.25-0.08）×10-83×10=3250（N）

每個(gè)浮箱可以滿載4人或2人攜帶約150kg的搶險(xiǎn)物資，能夠滿足一般搶險(xiǎn)工作需要。

3.輕便浮橋在管道搶險(xiǎn)中的應(yīng)用

2016年6月末以來(lái)，安徽、湖北等沿江地區(qū)多日連續(xù)強(qiáng)降雨，出現(xiàn)多年罕見(jiàn)汛情。7月1日，安徽省安慶市桐城金神鎮(zhèn)楊公村掛車(chē)河北岸突發(fā)決堤，決堤處距安合成品油管道2m，距儀長(zhǎng)原油管道3m。兩條管道均以爬堤方式通過(guò)河堤，一旦潰口繼續(xù)擴(kuò)大，將導(dǎo)致管道懸空斷裂，造成大量油品泄漏，引發(fā)大面積水體污染。

搶維修中心搶險(xiǎn)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，大堤已被洪水淹沒(méi)，人員、搶險(xiǎn)車(chē)輛無(wú)法靠近潰堤處，利用新研制的鋁合金輕便浮橋迅速搭建了一條搶險(xiǎn)通道，通過(guò)人工將鋼管等搶險(xiǎn)物資運(yùn)送到潰堤位置，利用調(diào)集的船舶和鋁合金浮橋作為施工平臺(tái)，采取打鋼管樁接近、排樁隔離、網(wǎng)樁加固和沙袋填充的方式，連續(xù)作戰(zhàn)72h，完成了潰堤處“裹頭”的設(shè)置工作，防止了潰口進(jìn)一步擴(kuò)大，確保了管道的運(yùn)行安全，消除了重大安全隱患。

結(jié)語(yǔ)

研制的輕便鋁合金浮橋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、架設(shè)速度快，能在沒(méi)有橋梁或橋梁斷裂坍塌時(shí)快速在水面上鋪設(shè)平穩(wěn)的涉水通道，為搶險(xiǎn)救災(zāi)贏得寶貴的時(shí)間，提高工作效率，可以在各類(lèi)工程搶險(xiǎn)時(shí)應(yīng)急跨越河流、溝渠推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳愛(ài)軍，邵旭東.鋁合金在橋梁工程中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2005，32（11）：64-66，77.

[2]祁志江，陳雪華，劉斌，等.輕便浮橋裝置.中國(guó)，ZL 201620168673.2[P]，2016-07-27.

[3]王周松.鋁合金材料在橋梁工程中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（19）：94-95.

[4]陳寶春，楊亞林，孫潮.鋁橋的應(yīng)用與發(fā)展[J].世界橋梁，2004（2）：68-70，77.