淺談綜合管線過橋過河方案

秦祖松

摘要：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于水環(huán)境、節(jié)能環(huán)保等格外重視，在城市規(guī)劃建設(shè)中，原有的河流、湖泊及沼澤地逐步得到保護(hù)，越來的越多高架橋梁、下穿隧道等在市政交通項(xiàng)目中廣泛采用。市政管線工程是城市建設(shè)必要的配套，是城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。當(dāng)市政管線在遇到河流時(shí)，就要考慮如何跨越河流，結(jié)合現(xiàn)行的規(guī)范、管養(yǎng)使用、安全運(yùn)行等要求，如果能夠利用橋梁這個(gè)路由通道，就能大大降低工程造價(jià)、便于日后運(yùn)行管養(yǎng)。而橋梁空間有限，如何合理地預(yù)留管廊空間，成為城市橋梁設(shè)計(jì)需充分考慮的問題，否則將會(huì)引起不必要的重復(fù)建設(shè)，不符合集約高效的城市建設(shè)發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：綜合管線；過橋過河；方案

引言

隨著我國城鎮(zhèn)化發(fā)展加快，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也得到了長足發(fā)展，其中城市綜合管線建設(shè)尤其引起人們的關(guān)注。普通道路管線建設(shè)一般采取埋地敷設(shè)，當(dāng)管線跨越河溝、渠道時(shí)由于各方面條件限制，必須采取特殊處理措施。本文簡(jiǎn)要介紹管線過河方式，并以榆佳工業(yè)園老漢溝大橋?yàn)槔敿?xì)介紹管線過橋的方法及注意事項(xiàng)。

1、管線過橋方法的對(duì)比

（1）矩形截面平行析架。這種析架高度通常在1.s m左右戴是跨度的1 6/～1 1/O。這種過橋優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)形式規(guī)格整齊，結(jié)構(gòu)的整體剛度大、應(yīng)力分布均勻、穩(wěn)定性好，有足夠維修空間，適合于多根管線集中跨渠；缺點(diǎn)是用鋼量大、投資高、施工周期長。由于角鋼析架施工質(zhì)量不易保證，現(xiàn)場(chǎng)施工尺寸容易偏差，使析架局部變形，導(dǎo)致應(yīng)力分布不均，整體剛度的可靠性降低，這種形式過橋應(yīng)用較少。（2）三角形截面平行析架。這種析架高度較小，一般僅為0.8一1.O m戴為跨度的1/20，截面是等邊三形。這種過橋優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的整體剛度大、應(yīng)力分布均勻、穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)尺寸較為緊湊，用料節(jié)省，投資少，適合于單根管線跨渠的情況；缺點(diǎn)是施工繁瑣、維修空間不足。由于倒三角形截面平行析架是從基礎(chǔ)墩頂開始向下，所以一旦渠內(nèi)水面抬高，這種過橋就會(huì)檔水。（3）矩形截面梯形析架。嚴(yán)格地說，這種析架不是梯形衍架，而是兩個(gè)簡(jiǎn)支的矩形截面平行析架，因?yàn)樗鼈兌笺q支在一個(gè)柱支座上并起拱，所以看起來是梯形。這種過橋具備防滑橋面和兩側(cè)護(hù)欄，具有真正的巡檢功能。管線是通過兩側(cè)護(hù)欄下的支架跨越干渠的，一般適合于兩根管線集中跨越干渠。這種過橋的優(yōu)點(diǎn)是既是管線的過橋又是行人的過橋，一舉兩得，投資相對(duì)少，節(jié)省鋼材；缺點(diǎn)是跨中設(shè)柱，局部檔水，給施工造成一定難度，處于水中的柱易發(fā)生傾斜。通過對(duì)以上各種現(xiàn)有管線過橋的優(yōu)缺點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況對(duì)比發(fā)現(xiàn)，過橋選材上以鋼管為好，結(jié)構(gòu)形式上以單跨簡(jiǎn)支平行衍架為好，截面形式以矩形為好。

2、綜合管線過河常見處理方法

2.1管線直埋過河方式

通常情況下，直埋方式合適運(yùn)用于各種管線，直埋管線在過河時(shí)需進(jìn)行防沖刷加固處理。管線過河時(shí)為減小下游埋深一般采取倒虹吸形式，倒虹吸設(shè)置時(shí)應(yīng)滿足一定的流速要求，否則需設(shè)置沖洗裝置。當(dāng)河溝過深時(shí)，考慮到壓力管線在最低點(diǎn)處壓力過大易爆管等因素，一般建議采取其他方式過河。

2.2單獨(dú)架設(shè)管線橋方式

管線橋方式適用于規(guī)范規(guī)定不允許設(shè)置在道路橋梁上的管線、不適合直埋過河管線及因管徑過大無法在現(xiàn)有橋梁上通過的管線，單獨(dú)架設(shè)管線橋時(shí)有利于管線的施工，檢修維護(hù)較方便。缺點(diǎn)是造價(jià)高，對(duì)景觀有影響。

2.3管線隨道路橋梁一起通過

管線隨橋一起通過又分在人行道板下穿過、橋梁外側(cè)架設(shè)支架通過、蓋梁上架設(shè)管線通過等多種方案，在確定采用哪種方式過橋時(shí)要綜合考慮管道的性質(zhì)與管徑，橋梁結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)因素及管道的施工維護(hù)難易程度。新建橋梁在設(shè)計(jì)時(shí)如充分考慮了管線的荷載因素，則管線所放位置較靈活，可以與橋梁結(jié)構(gòu)整體考慮，對(duì)橋梁的美觀影響也能降低。在條件允許的情況下，管線隨橋過河是最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方式。

2.4吊索過橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

吊索過橋設(shè)計(jì)要素包括管線跨度、管徑、充液重最、允許跨度及允許撓度。設(shè)計(jì)中可參照“管道支吊架設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行查詢戴計(jì)算，其中有兩個(gè)關(guān)于管線允許跨度的計(jì)算公式最為重要。通過公式計(jì)算確定管線允許跨度，也就是繩索的節(jié)點(diǎn)，吊索過橋的計(jì)算簡(jiǎn)圖就容易完成了，再通過內(nèi)力計(jì)算求出各桿件和節(jié)點(diǎn)內(nèi)力，確定材料截面尺寸及規(guī)格。在構(gòu)造上有以下幾點(diǎn)需要注意：首先應(yīng)根據(jù)有關(guān)要求滿足基礎(chǔ)頂面標(biāo)高要求，以避免出酬氏于可能的最高水位；其次由于懸索結(jié)構(gòu)橫向剛度差（指抗風(fēng)性及抵抗橫向變形能力），因此需加側(cè)向支撐（地錨樁）即可；為避免繩索強(qiáng)大拉力破壞管線防腐保溫層，需在繩索接觸管線部位加稍大面積的鋼板保護(hù)。

3、常用管線過橋的設(shè)置形式

3.1 管線敷設(shè)于橋梁人行道及綠化帶

把市政管線敷設(shè)于的人行道及綠化帶等設(shè)施內(nèi)；優(yōu)勢(shì)是隨橋敷設(shè)的管線與橋梁人行道及綠化帶綜合考慮，不影響橋梁整體景觀效果；缺點(diǎn)是人行道及綠化帶空間有限，對(duì)于較大管徑（給水≥DN800）管線無敷設(shè)條件。對(duì)于部分交通橋梁，橋梁斷面未布設(shè)綠化帶設(shè)施，市政管線沿橋敷設(shè)，原則上電力及通信布設(shè)于兩側(cè)人行道下，給水管則需要通過設(shè)置外挑梁或預(yù)埋管道支架進(jìn)行敷設(shè)。給水管在橋梁的外挑梁上布設(shè)，滿足給水管敷設(shè)要求，后期管道維護(hù)管養(yǎng)相對(duì)方便，但橋梁整體性、景觀效果差，側(cè)面給水管擋住了橋梁的線型。

3.2管線敷設(shè)于管廊內(nèi)

一些交通橋梁，無人行及綠化設(shè)施，從管線敷設(shè)的需求著手，經(jīng)過拓寬橋梁斷面，設(shè)置單獨(dú)的管廊，滿足過橋管線敷設(shè)的需要。優(yōu)點(diǎn)是隨橋敷設(shè)的管線與橋梁綜合考慮，不影響橋梁整體景觀效果；缺點(diǎn)是設(shè)置了單獨(dú)的管廊，增加橋梁的斷面結(jié)構(gòu)，增加橋梁工程造價(jià)。

3.3 設(shè)置管道支架

一些工程往往因?yàn)闃蛄和顿Y束縛，不可以通過加大橋梁斷面設(shè)立單獨(dú)的管廊，解決管線過橋的需要；同時(shí)考慮到管線隨橋敷設(shè)，對(duì)日后運(yùn)行、管養(yǎng)的便利，通過相應(yīng)的管線過河方案（管道支架、沉管、頂管、管線隧道等）比選，從造價(jià)、運(yùn)行、管養(yǎng)等方面綜合考慮，設(shè)置管道支架也是常用的管線過橋方式。通過設(shè)置管道支架，有效的解決了管道過橋的路徑；缺點(diǎn)是管道支架外露，影響橋梁整體美觀，對(duì)于景觀要求高的橋梁工程不適用，同時(shí)管道支架一般采用鋼構(gòu)件，后期的防銹防護(hù)成本高、難度大。

3.4管線橋

由于城市化進(jìn)程的不斷深入，地塊開發(fā)，新建市政管線不可以由現(xiàn)狀公路橋梁上通過，經(jīng)方案比選（改造公路橋梁、設(shè)置單獨(dú)的管線橋等），確定建設(shè)專用的管線橋供管線過橋使用，因此管線橋的布置一般要跟附近橋梁的布跨一致，不影響通航或排澇等要求。另對(duì)于管徑為 DN300～DN1800m m 、工作壓力≤1.0M Pa 室外給排水管道，通過管材自身的撓度、強(qiáng)度，采用自承式平直形架空布設(shè)。給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集《自承式平直形架空鋼管（05S506-1）》有詳盡的做法及規(guī)定，可根據(jù)具體的工程項(xiàng)目及跨度進(jìn)行選用。

3.5其他管線跨河方式

部分市政管線，例如給水管、污水壓力管、電力、通信等，還能夠從河底通過，污水重力管通過設(shè)置倒虹管；隨著施工方法的不斷創(chuàng)新，過河也越來越方便，如今比較成熟的有牽引、頂管、沉管等施工方式穿越河道。

4、綜合管線過橋過河方案

4.1工程概況及過橋管線種類

某大橋，全長490m，單幅橋?qū)?5.3m，雙向8車道，兩側(cè)各有3.5m寬人行道，主橋采用單跨130m連續(xù)剛構(gòu)體系，懸臂長4.1m。老漢溝最深處達(dá)70m，寬400m，根據(jù)管線專項(xiàng)規(guī)劃，通過某大橋的市政規(guī)劃管線有：DN400給水管、DN250給水管、DN150再生水管、兩排DN600熱力管、24CPVC160電力管、16HDPE110電信管，無雨水管線、污水管線和燃?xì)夤芫€ 。

4.2管線過橋方案的確定

《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)市政管線在橋上的設(shè)置做了相應(yīng)的規(guī)定：不得在橋上敷設(shè)污水管、壓力大于0.4MPa的燃?xì)夤芎推渌扇?、有毒或腐蝕性的液、氣體管。條件許可時(shí)，在橋上敷設(shè)的電信電纜、熱力管、給水管、電壓不高于10kV 的配電電纜、壓力不大于0.4 MPa的燃?xì)夤鼙仨毑扇∮行У匕踩雷o(hù)措施；口徑較大的管道不宜在橋梁立面上外露；不宜設(shè)置在機(jī)動(dòng)車道下；妥善安排各類管線，要求在敷設(shè)、養(yǎng)護(hù)、檢修時(shí)不得損壞橋梁。剛性管道宜與橋梁上部結(jié)構(gòu)分離；電力電纜與燃?xì)夤艿啦坏貌贾迷谕粋?cè)；各項(xiàng)設(shè)施和管線，不得侵入橋面凈空限界和橋下通航凈空。通過分析跨越老漢溝處管線可以看出：過溝管線管徑較小，無高壓、可燃、有毒或腐蝕性的液、氣體管線通過，過溝管線均符合上橋條件。其中電力電信線纜可以敷設(shè)在人行道板。人行道下設(shè)置電力電信管線是通用做法，本文不再贅述，下面對(duì)其余管線在橋上的設(shè)置進(jìn)行討論。（1 ）方案一：橋梁外側(cè)架設(shè)支架，管線懸掛在橋梁懸臂下通過，采用此方案架設(shè)過橋管線，不需增加多少造價(jià)即可實(shí)現(xiàn)，施工箱梁時(shí)在懸臂端部預(yù)埋豎向的吊筋，并在外側(cè)腹板處預(yù)埋鋼板；后期每隔一段距離設(shè)置一根橫向的工字鋼，并與腹板外預(yù)埋鋼板焊接，吊筋通過螺栓與工字鋼銜接，這樣在箱梁懸臂下就形成了一個(gè)框架，各種管線可以架設(shè)其上，實(shí)現(xiàn)管線過橋。此方案在管道重量不是很重時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響不大，只要在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)考慮管道荷載即可。事實(shí)上城市內(nèi)很多橋梁都采用了這種方式實(shí)現(xiàn)管線過橋，優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，容易實(shí)現(xiàn)。但是本項(xiàng)目橋梁所跨山溝很深，最深處達(dá)70多 m ，并且溝谷寬400m ，如采用懸臂下架設(shè)管線的方式，那么施工時(shí)不容易實(shí)現(xiàn)，后期維修時(shí)也非常困難，并且高空作業(yè)也充滿了風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)作業(yè)人員的人身安全構(gòu)成很大威脅。且本項(xiàng)目屬于當(dāng)?shù)匾惶幹匾木坝^工程，管線采取管道支架形式過橋?qū)蛄壕坝^影響較大，因此本項(xiàng)目綜合考慮此方案的優(yōu)缺點(diǎn)后決定不采用懸臂下架設(shè)管線的方式。（2 ）方案二：兩幅橋梁中間單獨(dú)架設(shè)綜合管橋。這種方案將管線與橋梁主體徹底分開，另外選擇地方新建一座綜合管橋，將各種管線放置其上。避免了管線與橋梁的相互干擾，管道設(shè)置的空間更加富余，施工起來沒有太大難度，同時(shí)后期維修起來也非常容易，即使更換管道也有操作空間，對(duì)管線設(shè)置非常有利。但是這種方案的突出缺點(diǎn)就是造價(jià)高昂，以本項(xiàng)目為例，如果要在如此規(guī)模的深溝上另建一座綜合管橋，那么造價(jià)至少要增加3 000萬元，對(duì)于本項(xiàng)目而言是一個(gè)不能承受的數(shù)字，因此需要另外考慮一種性價(jià)比較高的方案。（3 ）方案三：加寬橋面，在橋面板上設(shè)置管線。將每幅橋加寬1.8m ，在橋梁內(nèi)側(cè)橋面板之上為管道預(yù)留出相應(yīng)空間，將熱力管道、給水管道、再生水管道鋪設(shè)在此處過橋。管道外側(cè)設(shè)置護(hù)墻，并在此護(hù)墻與護(hù)欄上架設(shè)預(yù)制蓋板，蓋板可以掀起，平時(shí)保護(hù)管道免受日曬雨淋，需要檢修時(shí)揭開蓋板即可，蓋板上放置花盆美化橋面管廊。此方案無須架設(shè)專門的管橋，并且避免了在懸臂下施工及檢修管道的風(fēng)險(xiǎn)，無論從經(jīng)濟(jì)性和操作性上都是最優(yōu)，因此項(xiàng)目最終選擇了這種管線過橋方案。

結(jié)語

綜以上文章的解析，我們必須要在具體設(shè)計(jì)作業(yè)中，經(jīng)過對(duì)方案比選，確定最切合具體狀況的管線過橋設(shè)計(jì)方案。同時(shí)某些特定項(xiàng)目，需要同步采選幾種管線管橋設(shè)計(jì)方案組合，才可以讓全部管線順利通過，應(yīng)該經(jīng)過方案比選，從造價(jià)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)用管養(yǎng)安全等角度，擇定科學(xué)合理的管線過橋組合方案。

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