浅谈综合管线过桥过河方案

秦祖松

摘要：随着社会的不断进步，人们对于水环境、节能环保等格外重视，在城市规划建设中，原有的河流、湖泊及沼泽地逐步得到保护，越来的越多高架桥梁、下穿隧道等在市政交通项目中广泛采用。市政管线工程是城市建设必要的配套，是城市正常运转的关键。当市政管线在遇到河流时，就要考虑如何跨越河流，结合现行的规范、管养使用、安全运行等要求，如果能够利用桥梁这个路由通道，就能大大降低工程造价、便于日后运行管养。而桥梁空间有限，如何合理地预留管廊空间，成为城市桥梁设计需充分考虑的问题，否则将会引起不必要的重复建设，不符合集约高效的城市建设发展目标。

关键词：综合管线；过桥过河；方案

引言

随着我国城镇化发展加快，城市基础设施建设也得到了长足发展，其中城市综合管线建设尤其引起人们的关注。普通道路管线建设一般采取埋地敷设，当管线跨越河沟、渠道时由于各方面条件限制，必须采取特殊处理措施。本文简要介绍管线过河方式，并以榆佳工业园老汉沟大桥为例详细介绍管线过桥的方法及注意事项。

1、管线过桥方法的对比

（1）矩形截面平行析架。这种析架高度通常在1.s m左右戴是跨度的1 6/～1 1/O。这种过桥优点是结构形式规格整齐，结构的整体刚度大、应力分布均匀、稳定性好，有足够维修空间，适合于多根管线集中跨渠；缺点是用钢量大、投资高、施工周期长。由于角钢析架施工质量不易保证，现场施工尺寸容易偏差，使析架局部变形，导致应力分布不均，整体刚度的可靠性降低，这种形式过桥应用较少。（2）三角形截面平行析架。这种析架高度较小，一般仅为0.8一1.O m戴为跨度的1/20，截面是等边三形。这种过桥优点是结构的整体刚度大、应力分布均匀、稳定性好，结构尺寸较为紧凑，用料节省，投资少，适合于单根管线跨渠的情况；缺点是施工繁琐、维修空间不足。由于倒三角形截面平行析架是从基础墩顶开始向下，所以一旦渠内水面抬高，这种过桥就会档水。（3）矩形截面梯形析架。严格地说，这种析架不是梯形衍架，而是两个简支的矩形截面平行析架，因为它们都铰支在一个柱支座上并起拱，所以看起来是梯形。这种过桥具备防滑桥面和两侧护栏，具有真正的巡检功能。管线是通过两侧护栏下的支架跨越干渠的，一般适合于两根管线集中跨越干渠。这种过桥的优点是既是管线的过桥又是行人的过桥，一举两得，投资相对少，节省钢材；缺点是跨中设柱，局部档水，给施工造成一定难度，处于水中的柱易发生倾斜。通过对以上各种现有管线过桥的优缺点及现场应用情况对比发现，过桥选材上以钢管为好，结构形式上以单跨简支平行衍架为好，截面形式以矩形为好。

2、综合管线过河常见处理方法

2.1管线直埋过河方式

通常情况下，直埋方式合适运用于各种管线，直埋管线在过河时需进行防冲刷加固处理。管线过河时为减小下游埋深一般采取倒虹吸形式，倒虹吸设置时应满足一定的流速要求，否则需设置冲洗装置。当河沟过深时，考虑到压力管线在最低点处压力过大易爆管等因素，一般建议采取其他方式过河。

2.2单独架设管线桥方式

管线桥方式适用于规范规定不允许设置在道路桥梁上的管线、不适合直埋过河管线及因管径过大无法在现有桥梁上通过的管线，单独架设管线桥时有利于管线的施工，检修维护较方便。缺点是造价高，对景观有影响。

2.3管线随道路桥梁一起通过

管线随桥一起通过又分在人行道板下穿过、桥梁外侧架设支架通过、盖梁上架设管线通过等多种方案，在确定采用哪种方式过桥时要综合考虑管道的性质与管径，桥梁结构与经济因素及管道的施工维护难易程度。新建桥梁在设计时如充分考虑了管线的荷载因素，则管线所放位置较灵活，可以与桥梁结构整体考虑，对桥梁的美观影响也能降低。在条件允许的情况下，管线随桥过河是最简单经济的方式。

2.4吊索过桥设计要点

吊索过桥设计要素包括管线跨度、管径、充液重最、允许跨度及允许挠度。设计中可参照“管道支吊架设计手册进行查询戴计算，其中有两个关于管线允许跨度的计算公式最为重要。通过公式计算确定管线允许跨度，也就是绳索的节点，吊索过桥的计算简图就容易完成了，再通过内力计算求出各杆件和节点内力，确定材料截面尺寸及规格。在构造上有以下几点需要注意：首先应根据有关要求满足基础顶面标高要求，以避免出酬氏于可能的最高水位；其次由于悬索结构横向刚度差（指抗风性及抵抗横向变形能力），因此需加侧向支撑（地锚桩）即可；为避免绳索强大拉力破坏管线防腐保温层，需在绳索接触管线部位加稍大面积的钢板保护。

3、常用管线过桥的设置形式

3.1 管线敷设于桥梁人行道及绿化带

把市政管线敷设于的人行道及绿化带等设施内；优势是随桥敷设的管线与桥梁人行道及绿化带综合考虑，不影响桥梁整体景观效果；缺点是人行道及绿化带空间有限，对于较大管径（给水≥DN800）管线无敷设条件。对于部分交通桥梁，桥梁断面未布设绿化带设施，市政管线沿桥敷设，原则上电力及通信布设于两侧人行道下，给水管则需要通过设置外挑梁或预埋管道支架进行敷设。给水管在桥梁的外挑梁上布设，满足给水管敷设要求，后期管道维护管养相对方便，但桥梁整体性、景观效果差，侧面给水管挡住了桥梁的线型。

3.2管线敷设于管廊内

一些交通桥梁，无人行及绿化设施，从管线敷设的需求着手，经过拓宽桥梁断面，设置单独的管廊，满足过桥管线敷设的需要。优点是随桥敷设的管线与桥梁综合考虑，不影响桥梁整体景观效果；缺點是设置了单独的管廊，增加桥梁的断面结构，增加桥梁工程造价。

3.3 设置管道支架

一些工程往往因为桥梁投资束缚，不可以通过加大桥梁断面设立单独的管廊，解决管线过桥的需要；同时考虑到管线随桥敷设，对日后运行、管养的便利，通过相应的管线过河方案（管道支架、沉管、顶管、管线隧道等）比选，从造价、运行、管养等方面综合考虑，设置管道支架也是常用的管线过桥方式。通过设置管道支架，有效的解决了管道过桥的路径；缺点是管道支架外露，影响桥梁整体美观，对于景观要求高的桥梁工程不适用，同时管道支架一般采用钢构件，后期的防锈防护成本高、难度大。

3.4管线桥

由于城市化进程的不断深入，地块开发，新建市政管线不可以由现状公路桥梁上通过，经方案比选（改造公路桥梁、设置单独的管线桥等），确定建设专用的管线桥供管线过桥使用，因此管线桥的布置一般要跟附近桥梁的布跨一致，不影响通航或排涝等要求。另对于管径为 DN300～DN1800m m 、工作压力≤1.0M Pa 室外给排水管道，通过管材自身的挠度、强度，采用自承式平直形架空布设。给水排水标准图集《自承式平直形架空钢管（05S506-1）》有详尽的做法及规定，可根据具体的工程项目及跨度进行选用。

3.5其他管线跨河方式

部分市政管线，例如给水管、污水压力管、电力、通信等，还能够从河底通过，污水重力管通过设置倒虹管；随着施工方法的不断创新，过河也越来越方便，如今比较成熟的有牵引、顶管、沉管等施工方式穿越河道。

4、综合管线过桥过河方案

4.1工程概况及过桥管线种类

某大桥，全长490m，单幅桥宽25.3m，双向8车道，两侧各有3.5m宽人行道，主桥采用单跨130m连续刚构体系，悬臂长4.1m。老汉沟最深处达70m，宽400m，根据管线专项规划，通过某大桥的市政规划管线有：DN400给水管、DN250给水管、DN150再生水管、两排DN600热力管、24CPVC160电力管、16HDPE110电信管，无雨水管线、污水管线和燃气管线 。

4.2管线过桥方案的确定

《城市桥梁设计规范》中对市政管线在桥上的设置做了相应的规定：不得在桥上敷设污水管、压力大于0.4MPa的燃气管和其他可燃、有毒或腐蚀性的液、气体管。条件许可时，在桥上敷设的电信电缆、热力管、给水管、电压不高于10kV 的配电电缆、压力不大于0.4 MPa的燃气管必须采取有效地安全防护措施；口径较大的管道不宜在桥梁立面上外露；不宜设置在机动车道下；妥善安排各类管线，要求在敷设、养护、检修时不得损坏桥梁。刚性管道宜与桥梁上部结构分离；电力电缆与燃气管道不得布置在同一侧；各项设施和管线，不得侵入桥面净空限界和桥下通航净空。通过分析跨越老汉沟处管线可以看出：过沟管线管径较小，无高压、可燃、有毒或腐蚀性的液、气体管线通过，过沟管线均符合上桥条件。其中电力电信线缆可以敷设在人行道板。人行道下设置电力电信管线是通用做法，本文不再赘述，下面对其余管线在桥上的设置进行讨论。（1 ）方案一：桥梁外侧架设支架，管线悬挂在桥梁悬臂下通过，采用此方案架设过桥管线，不需增加多少造价即可实现，施工箱梁时在悬臂端部预埋竖向的吊筋，并在外侧腹板处预埋钢板；后期每隔一段距离设置一根横向的工字钢，并与腹板外预埋钢板焊接，吊筋通过螺栓与工字钢衔接，这样在箱梁懸臂下就形成了一个框架，各种管线可以架设其上，实现管线过桥。此方案在管道重量不是很重时对结构受力影响不大，只要在结构计算时考虑管道荷载即可。事实上城市内很多桥梁都采用了这种方式实现管线过桥，优点是造价低，容易实现。但是本项目桥梁所跨山沟很深，最深处达70多 m ，并且沟谷宽400m ，如采用悬臂下架设管线的方式，那么施工时不容易实现，后期维修时也非常困难，并且高空作业也充满了风险，对作业人员的人身安全构成很大威胁。且本项目属于当地一处重要的景观工程，管线采取管道支架形式过桥对桥梁景观影响较大，因此本项目综合考虑此方案的优缺点后决定不采用悬臂下架设管线的方式。（2 ）方案二：两幅桥梁中间单独架设综合管桥。这种方案将管线与桥梁主体彻底分开，另外选择地方新建一座综合管桥，将各种管线放置其上。避免了管线与桥梁的相互干扰，管道设置的空间更加富余，施工起来没有太大难度，同时后期维修起来也非常容易，即使更换管道也有操作空间，对管线设置非常有利。但是这种方案的突出缺点就是造价高昂，以本项目为例，如果要在如此规模的深沟上另建一座综合管桥，那么造价至少要增加3 000万元，对于本项目而言是一个不能承受的数字，因此需要另外考虑一种性价比较高的方案。（3 ）方案三：加宽桥面，在桥面板上设置管线。将每幅桥加宽1.8m ，在桥梁内侧桥面板之上为管道预留出相应空间，将热力管道、给水管道、再生水管道铺设在此处过桥。管道外侧设置护墙，并在此护墙与护栏上架设预制盖板，盖板可以掀起，平时保护管道免受日晒雨淋，需要检修时揭开盖板即可，盖板上放置花盆美化桥面管廊。此方案无须架设专门的管桥，并且避免了在悬臂下施工及检修管道的风险，无论从经济性和操作性上都是最优，因此项目最终选择了这种管线过桥方案。

结语

综以上文章的解析，我们必须要在具体设计作业中，经过对方案比选，确定最切合具体状况的管线过桥设计方案。同时某些特定项目，需要同步采选几种管线管桥设计方案组合，才可以让全部管线顺利通过，应该经过方案比选，从造价、经济、运用管养安全等角度，择定科学合理的管线过桥组合方案。

参考文献：

[1]CJJ 11-2011 城市桥梁设计规范[S].

[2]GB 50289-98 城市工程管线综合规划规范[S].

[3]GB 50217-2007 电力工程电缆设计规范[S].