谈老旧管网改造中特殊节点管道的保护

翟 苗 亮

(厦门水务规划设计研究有限公司,福建 厦门　361009)

0　引言

厦门主城区内，不少供水干管建于二十世纪八九十年代，多为混凝土管、灰口铸铁管、镀锌管等落后管材，且口径偏小、管网压力不平衡，再加上城市人口的增长，这些老旧的供水管网已经远远不能满足需求。2006年9月，台风“莫兰蒂”登陆后，由于电力中断等原因，一度出现大面积停水情况，即使电力恢复后，水厂产量充足，供水也仍需要一段时间才恢复正常，问题主要出在供水管网上。

根据《福建省人民政府关于进一步加强城市供水安全保障工作的实施意见精神》，为满足经济发展、人民生活日益增长的用水需求，提高我市供水保障能力，提升城市承载力与宜居度，厦门市政府明确将逐步推动全市老旧供水管网的更新改造工作。

近期实施的管网改造项目均处于城市主干道或交通密集道路，人流、车流集中，改造地点的地下管线密布交错复杂，线位紧张，此外，部分道路施工过程中遇到岩石、淤泥、流砂、跨越排水箱涵等极为不利的条件。

下面从结构设计的角度谈谈特殊情况下管道的保护措施。

1　跨越现状条石箱涵

湖滨南路现状给水管道为DN600灰口铸铁管，本次更新改造为DN800球墨铸铁管。起点为湖滨西路，终点为莲坂。南北两侧改造给水管管径均为DN800，管材采用球墨铸铁管，跨越箱涵等障碍下穿或上跨的管道采用钢管。

DN800管位于现状湖滨南路辅道下，根据地勘资料，路面下1.5～2多为淤泥。且需横跨17道排水箱涵。收集资料显示，排水箱涵全部为干砌条石底板及侧墙，箱涵底部采用抛填处理淤泥。箱涵埋深及尺寸不一，且箱涵顶板覆土多数为1.10 m左右。

因箱涵埋深较深，水量较大，箱涵侧墙及底板为干砌条石，地质条件复杂，DN800下穿箱涵施工难度太大，且容易破坏箱涵地基稳定。因金砖会议前必须完成该路段管网改造，工期紧张。经与箱涵管理部分沟通，采用管道上跨箱涵的方案。

箱涵顶部覆土不足，不满足埋设DN800管道及管顶覆土的要

求。经与箱涵管理部门协商，管理部门同意管道占用箱涵顶板高度空间，即拆除箱涵预制盖板，管底标高同箱涵顶板底相同。因考虑到箱涵为干砌条石，且时间久远，箱涵管理单位不同意管道及管道保护管廊直接作用于箱涵侧壁上。

上跨箱涵处，管道需上弯，设计采用竖直向上22.5°弯头，为避免弯头的水平推力、管廊自重、上部车辆荷载对箱涵干砌条石造成破坏，在箱涵侧壁外设置支撑墩，管道两侧设置梁来传递管廊盖板及上部车辆荷载。为防止路面开裂，在新旧盖板交界处加铺一道玻纤格栅，宽度每侧向外宽出1.0 m。因钢管直接从排水箱涵穿过，钢管有可能与污水接触及受水气影响，为保证管道安全，必须要提高管道防腐要求。本工程钢管除了常规的防腐外，在钢管外侧再缠绕3 mm厚玻璃钢防腐，以提高钢管的抗腐蚀性能。支墩、管廊做法详见管廊、支墩平面布置图见图1，管廊支墩剖面图见图2(支墩大小、梁、板配筋根据自身工程情况计算)。

本条管道自2017年3月投入运行至今，未发现有渗漏及路面开裂情况，运行状况良好。

2　穿越岩石段管道覆土不足保护

嘉禾路现状给水管道为DN1 200钢筋混凝土管，本次更新改造为DN1 400球墨铸铁管。设计起点为石鼓山立交，终点为仙岳路。因管径较大，管线密布交错复杂，线位紧张，DN1 200钢筋混凝土管和DN1 400球磨铸铁管外径相近，有管位路段才用辅道下新铺DN1 400球磨铸铁管，无管位路段采用原位替换。

SM城市广场至南山路段道路西侧，因无新的管位，采用原位替换的方式。现状DN1 200钢筋混凝土管位于嘉禾路辅道下，管道直接铺设于强风化花岗岩上，岩石表面有弧形凹槽。将原有管道拆除，DN1 400球墨铸铁管安装到位后，发现管顶覆土只有200 mm～300 mm。本条管道作为厦门市供水的主干管，金砖会议前必须完成该路段管网改造，工期紧张。向下凿岩石增加埋深满足覆土要求，工期无法满足，只能采用管道保护。

通常情况下，道路下管道覆土不足时，可采用管廊保护，将上部车辆荷载通过盖板、壁板传至管底以下土层。本项目管道覆土太少，不能满足做管廊的空间要求。

根据《给水排水管道结构设计规范》，当地面设有刚性混凝土路面时，一般可不计地面车辆轮压对下部埋设管道的影响，但应计算路基施工时运料车辆和碾压机械的轮压作用影响，计算公式如下：

1)单个轮压传递到管道顶部的竖向压力标准值：

2)两个以上单排轮压综合影响传递到管道顶部的竖向压力标准值：

根据《给水排水管道工程施工及验收规范》，柔性管道的管顶覆土无法满足管道最小覆土厚度时，可采用套管方法，不得采用包封混凝土的处理方法。

结合规范及现场实际情况，本工程不满足做管廊及套管的条件，且本工程为顺着辅道边缘铺设的更新改造项目，不存在路基施工时运料车辆和碾压机械的轮压作用的问题。最终设计采用：管沟采用中粗砂分层夯实至管顶以上50 mm(管沟回填密实度要求见图3)，上部设置双层双向钢筋网，采用C35(fr=5.0 MPa)混凝土浇筑至现状沥青路面标高，后期路面提升改造时加高100 mm做沥青路面。

本条管道自2017年3月投入运行至今，未发现有渗漏及路面开裂情况，运行状况良好。

3　柔性接口给水管道支墩的设置

新建管道，柔性接口管道支墩可参照国标图集《柔性接口给水管道支墩》10S505。本次老旧管网改造的管线基本位于辅道上，地下管线密布交错复杂，线位紧张，不具备按图集施工的条件。

设计只能从措施上尽可能的减小支墩尺寸，降低成本，因受条件现状，本次老旧管道改造中，支墩设计主要采用外包钢筋混凝土的拖拉墩，并通过以下几种方式减小支墩尺寸：

1)在支墩底部铺设级配碎石，增加基底摩擦系数。

2)管径不小于800 mm，弯头角度不小于45°，采用钢制弯头及两侧6 m～12 m钢管提高整体性，确保供水安全。

3)管道变径处支墩在有条件处局部加宽、加深。

4　结语

随着建于二十世纪八九十年代供水干管的日益老旧，管材质量问题凸显，爆管几率增加、水质二次污水、且口径偏小、管网压力不平衡，再加上城市人口的增长，急需对老旧管网改造。如今人们的生活水平越来越高，以前的供水标准已经难以满足人们对供水水质的要求。这就需要从使用要求、卫生标准和投资额度等方面进行综合考虑，经过科学合理的设计来满足管网供水安全与客户对水质的要求。