山地城市管线与市政桥隧共建研究

吴予伶、郑荧辉

（重庆市市政设计研究院有限公司，重庆江北区400020）

1 概况

重庆中心城区由于独特的两江四岸地形，分为六个较独立板块，板块间缺乏联动性，资源分布不协调，目前尚未在整个中心城区范围形成系统化、互联互通的能源环网，区域间调节能力较弱，抗击突发事故能力差；随着城市的发展，各板块资源的联动性需求进一步加强，各行业主管部门、管线权属单位部门对互联互通管网的建设期望日益迫切。考虑到互联互通管道单独建设成本过高，通道选择困难，将综合管线与桥梁、隧道合建，是最具经济性、系统性、节约资源的方式。综合管线与市政桥隧共建已有不少应用，相关技术较为成熟，具有很强的工程可行性。港珠澳大桥交通工程考虑预留综合管线，包括供电电缆、通信光缆、供水管道、消火栓管道、消防泡沫水喷雾水管和中央废水泵房排水管等管线。天津市滨海新区中央大道海河隧道，规划将给水管道、电力管道、通信管道和热力管道4 种市政管道通过管廊形式随隧道敷设。相关案例还有上海崇明越江隧道、珠海马骝洲隧道等。

2 综合管线过桥隧方案探讨

综合管线传统建设方式主要包括地下敷设或架空敷设，管线敷设方式包括直埋、保护管、管沟、综合管廊等形式。通过前期资料收集整理，得出不同管线过河形式如下：低压电力、通信、给水等管线通常敷设于桥梁人行道盖板下，燃气管线等多采用单独建设管线桥的形式，高压电力管线则多通过高压铁塔的形式过江。目前，隧道自用管线如通信、电力、消防等管线，常敷设于检修道盖板下，互联互通管线与隧道建设案例较少，高压电力管线采用架空敷设或电力隧道的形式，燃气管道、给水管道则随自然地形敷设[1]。

目前，综合管线过桥隧主要存在两方面因素制约：首先，现行规范条文的限制使得电压高于10kV 配电电缆及压力大于0.4MPa 的燃气管线等能源主干线不能与桥梁共建；隧道内严禁敷设电压高于10kV 配电电缆、燃气管等管线。其次，缺乏管线过桥隧的针对性技术研究、装置研发及风险管控，不能为管线过桥隧提供坚实的理论和技术支撑[2]。

针对以上问题，结合相关设计经验，对综合管线过桥隧形式进行探讨。

2.1 “突破”现行设计规范

针对现行规范限制的管线，主要提出两个解决思路，一是采用综合管廊的形式进行敷设，根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838—2015）给水、雨水、污水、再生水、天然气、热力、电力、通信等城市管线均可纳入综合管廊。二是从材料、结构、装备、风险评估及应急预案等方面开展多层次研究，研发新型材料、新结构等增强保护措施，进行防爆材料、隔热材料研究，进行管线泄漏与监测技术研究等。针对漏电、漏气、火灾等极端情况下，桥隧使用功能及安全性的影响研究，可进行专项技术论证。

以综合管廊形式敷设于桥梁，将综合管廊按三仓建设，依次为高压仓、综合仓和燃气仓，综合管廊可敷设于桥梁箱梁处，其技术难点包括管廊通风问题、燃气及高压电力管线入廊安全隐患问题、桥梁形变问题等；也可以综合管廊的形式单独架设，其技术难点包括投资费用、景观美观以及管廊形变等问题。

以综合管廊形式随隧道形式，综合管廊按三仓建设，依次为高压仓、综合仓和燃气仓，综合管廊可敷设于隧道仰拱下，可通过加大衬砌尺寸调整结构断面，利用停车带等位置考虑管廊通风、消防系统布置等，但管廊排风、排烟等会对隧道空气产生影响，另需进行防爆、消防安全性研究。综合管廊也可敷设于双孔隧道中间，管廊附属构筑物位置可考虑车行、人行横通道位置，但另行开挖会使得成本急剧增加（见表1）。

表1 管廊随桥隧敷设方式比选

2.2 综合管线过桥

原则上对于给水（≤DN600）、通信、电力（≤10kV）、燃气（＜0.4MPa）等管线，随市政桥梁敷设。可根据综合管线规划、桥梁建设形式、建设时序等问题同步考虑。管线敷设位置主要包括桥梁人行道处、桥梁箱梁处、桥梁支架上等。管线敷设形式和等级要遵循现有设计规范，对于新建桥梁，应做到桥梁主体与互联互通管线同步建设，合理安全管线的布置位置，综合景观效果、使用需要、安全运营、经济合理等方面，选择合理的桥梁市政管线布置形式。对于现状桥梁，应对桥梁现行状态进行评估，综合考虑其合理性及施工影响等。

2.3 综合管线过隧

电力（≤10kV）、供水和通信管线可纳入隧道内敷设，其中电力管线需要增加防火措施以及对高压电缆进行独立设仓，供水管线可通过设置伸缩接头、增设电磁阀门等实现自动关闭，通信管线可通过远离高压电缆、信号增强等减少信号干扰。其中，燃气管线不得纳入隧道，其实现措施可参照上一小节。此外，污水管一般不纳入隧道，其经济优势较低。综合管线可敷设于隧道仰拱下，也可通过增加检修通道尺寸敷设其中或增加支架支撑敷设等形式。隧道由于其相对较封闭，结构较为复杂，建议于隧道建设前期充分考虑互联互通管线需求并进行预埋敷设。

3 工程案例分析

3.1 樵坪山隧道互联互通供水管道

项目位于重庆市南岸区，为给水互联互通管工程设计。2017年重庆市供水管理部门已提出与隧道桥梁共建互联互通管道并实施。重庆樵坪山隧道建设DN600 给水管道，全长781m，均采用焊接钢管，为观景口水厂向惠民镇区供水的主要通道。管道主要沿樵坪山隧道左线左侧车行道铺设，管中心距路缘2.0m。管顶距离路面标高0.6m。管道位于隧道内素混凝土回填区内。

3.2 曾家岩大桥互联互通供水管道

重庆曾家岩大桥连接江北和渝中组团，在引桥、隧的设计中均预留给水管道走廊，互联互通给水管道配合曾家岩大桥及其引道工程一并建设实施。曾家岩大桥上设置DN600×2 给水管道，沿轻轨层预留管廊敷设，长约1200m。110kV 高压电力电缆敷设于轨道两侧，因曾家岩大桥设计线位与现状110kV 高压电力电缆线位冲突，经专项论证，现状110kV 高压与大桥共廊道敷设。

4 技术难点

4.1 规划制定与运营维护

为实现城市管线与市政桥隧共建，仍需规划引领，规划先行，应当根据山地城市特殊，在合理调配城市资源的原则下，形成互联互通管线的总体规划，对城市管线的专项总体规划，各个区域详规及小尺度方向的隧道、桥梁过城市管线的具体要求。此外，还应确定管线与市政桥隧共建后的产权归属，并指定完整的运营维护方案，该方面的相关规定仍较为薄弱。

4.2 技术突破

城市管线与市政桥隧共建技术难点包括以下五个方面：研发新型材料、新结构等增强保护措施，大幅提升各类互联互通管线在正常使用状态和极端情况下的安全储备；过桥隧管线及附属保护结构在使用过程中的应力、应变、锈蚀、疲劳、泄露等监测方案及设备，实时评估管线及附属保护结构的可靠度和安全性；过桥隧管线漏电、漏气、火灾等极端情况下，桥梁使用功能及安全性的影响研究，并针对极端情况下的应急管理方案研究；针对山地城市常见的桥梁结构类型，提出综合管廊的合理过桥方式，综合考虑桥梁附属构件与各类管线的结构特点和功能属性，保证桥梁与管线的美观协调；各类管线与桥隧构件的协同施工方案，包括施工工序、施工工艺，解决管廊穿过桥台、管线安装吊装方式等技术问题。

4.3 规范强条限制

现行设计规范主要针对燃气和高压电力管线与桥隧共建作出规定，现行设计应遵循设计规范，但也可结合实际，在保证管线功能性和运营安全性的前提下，进行专项设计。

5 结语

互联互通管线的建设具有很强的必要性，其与桥隧共建具有极大的应用可行性，其应用前景尤其在山地城市已非常明朗。下一步，可结合综合管线互联互通需求及桥隧建设计划，重新调整相关规划，做到综合管线与桥隧同步建设或为后期管线建设预留位置等；针对现行规范限制，从管线敷设形式、管道材料、智能监测、安全论证等方面深入研究，综合管线与桥隧共建的应用对降低成本、提高城市抗风险能力，具有重大意义。