多类管线穿越高速公路技术方案研究及应用

张小龙

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，西安710075）

1 引言

随着城市建设发展速度日益加快，供给民生的市政管线建设和辐射范围也在不断外扩，管线与公路交叉穿（跨）越的需求日益增加，安全、科学、合理地进行管线设计与施工，保证新建工程施工不影响既有道路的车辆正常交通，成为亟待解决的技术难题[1]。2011年，国家为加强公路保护，出台《公路安全保护条例》，形成法律手段，确保公路完好、安全和畅通。

本文以西咸新区沣东新城天台六路过绕城高速立交工程项目为例，针对该项目特点进行研究，分析多类市政管线穿越高速公路工程方案的合理性和安全性。

2 项目概况

天台六路位于西咸新区沣东新城科技统筹示范板块中的科技统筹产业区和三桥综合商贸板块中的汽车产业区，是连接绕城东西两侧汽车产业区和统筹科技产业区的重要交通干道。天台六路沿线由西向东分别与现状科源东路、规划绕城高速西辅道、现状绕城高速、规划绕城高速东辅道、规划车城一路等道路相交，主线双向8车道设置跨线桥依次上跨绕城高速及其东西辅道，主线与起点科源东路及终点车城一路均采用平交，辅道与绕城高速东西辅道平交，项目地理位置如图1所示。

图1 项目地理位置示意图

现状绕城高速为双向6车道，道路红线宽度50 m，现状道路为路基形式，车辆交通正常运行。天台六路上跨现状绕城高速节点段范围内的市政管线有给水、中水、电力、通信及燃气共5类管线，以上5类管线同期实施建设。

3 问题研究

根据区域各类管线专项规划，天台六路过绕城高速段规划建设的管线有给水、中水、电力、通信及燃气，具体为DN 400 mm给水辅管，DN 600 mm给水主管，DN 400 mm中水管道，DN 250 mm次高压燃气管道，36回路10 kV电力管线和18波通信管线。对于以上诸类管线，如何经济、安全、便捷穿越绕城高速公路是项目方案的重点研究内容。

4 技术方案

针对穿越绕城高速节点的管线设计，提出3种技术方案进行研究分析，即：（1）部分管线随桥敷设穿越与部分管线下穿绕城高速相结合方案；（2）所有规划管线（除燃气外）均随桥敷设穿越绕城高速方案；（3）所有管线均下穿绕城高速。

对于随桥敷设穿越绕城高速的管线类别，需满足CJJ 11—2011《城市桥梁设计规范》（2019年版）、GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》（2020年版）等相关规范条文规定，即不得在桥上敷设污水管、煤气管和其他可燃、有毒或腐蚀性的液、气体管[2]；燃气管道穿越铁路、高速公路、电车轨道或城镇主要干道应加设套管，采用定向钻穿越并取得铁路或高速公路部门同意可不加套管[3]。对于下穿绕城高速管线类别，需满足GB 50289—2016《城市工程管线综合规划规范》等相关规范条文中规定的各类管线之间及管线与建（构）筑物的净距要求[4]。综合以上规范条文规定，燃气管道穿越绕城高速时应采用下穿方式。现对以上3种技术方案分别进行简述。

4.1 方案一

电力管线随桥敷设于北半幅桥人行道盖板下；通信管线随桥敷设于南半幅桥人行道盖板下；燃气管道距新建桥梁承台5 m，单独定向钻拖拉方式下穿绕城高速；2根给水、1根中水管道安装于D 2 800 mm管沟内，距新建桥梁承台净距3 m，以顶管施工方式下穿绕城高速。

4.2 方案二

电力管线随桥敷设于北半幅桥人行道盖板下；通信管线随桥敷设于南半幅桥人行道盖板下；2根给水管道随桥分别悬挂于南、北半幅桥外侧悬臂下。中水管道随桥悬挂于南半幅桥另侧悬臂下；燃气管道距新建桥梁承台5 m，单独定向钻拖拉方式下穿绕城高速。

4.3 方案三

电力、通信、给水及中水管道敷设于综合管廊内，依据GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》要求：综合管廊标准断面内部净高不宜小于2.4 m，综合管廊内两侧设置支架或管道时检修通道净宽不宜小于1 m[5]。因此，确定管廊断面尺寸为（2 200 mm+2 200 mm）×2 400 mm，管廊距新建桥梁承台5 m，以顶推施工方式下穿绕城高速；燃气管道距新建桥梁承台5 m，单独定向钻拖拉方式下穿绕城高速。

5 方案比选

针对以上3种管线穿越现状绕城高速技术方案，从环境、施工难易度、环境及安全性能和工程费用等方面进行比选分析，对比内容如表1所示。

表1 过线穿越高速方案比选分析表

结合现场实际状况，从安全性、长久适宜性、经济性、环境影响及后期维护等方面考虑，技术方案一较为合理，因此，推荐技术方案一，即部分管线随桥敷设+部分管线下穿绕城高速方案。

6 方案优化及分析

对于推荐方案一，结合道路竖向高程、当地电力部门意见及工程实践经验，该方案中电力通信随桥敷设存在以下弊端：（1）电力通信管线数量过多，其从桥头两端出地面上桥，后期施工安装存在极大困难；（2）天台六路是连接车城区与科统区2个区域的城市主干道，诸多管线上桥影响桥梁的外在景观效果，从城市风貌及未来区域发展角度分析该方案合理性欠佳；（3）桥梁人行道盖板下方空间有限，对后期管线扩容不利。对此，在推荐方案基础上进行优化后，将电力通信管线穿越方案调整为以共同沟形式下穿绕城高速。

对于电力通信管沟、给水中水管沟，考虑管沟内管线数量、管沟施工、后期管线安装及运营维护等问题，设计管沟断面形式采用圆形，其具备以下优点：（1）管道成品多，无须现场现浇货预制；（2）施工便利及施工周期短，管道顶进易于控制纠偏；（3）工程造价相对较低。

因此，管沟断面形式选用圆形断面顶管下穿绕城高速方案最优。

7 工程实际应用

经技术方案研究分析及优化，该项目5类市政管线穿越绕城高速的工程方案最终确定均采用非开挖工艺下穿绕城高速。其中，设2处顶管施工段（即D 2 800 mm给水中水管沟、D 2 000 mm电力通信管沟）和1处定向钻拖拉施工段（DN 250 mm燃气管）。

此外，对于顶管施工段实际工程应用中需着重考虑以下几点：一是依据顶管工程勘察规定内容核准顶管施工方案的可实施性。根据项目地勘成果及现场踏勘情况，该项目拟建场地稳定，具备顶管施工条件，因此，管线顶管下穿绕城高速方案可行。二是顶管覆土厚度确定。根据CECS 246—2008《给水排水工程顶管技术规程》条文要求：顶管覆土宜大于管道外径的1.5倍[6]。该项目结合高速两侧管线规划高程数据及绕城高速管理部门意见，顶管覆土厚度采取7 m。三是顶管范围确定。管线穿越高速用地范围，顶管的工作井及接收井务必出高速用地范围线（同时还需考虑一定的高速远期扩建用地空间），并以此范围线作为界定顶管施工范围。

结合以上内容研究、分析及工程实际，该项目最终实施方案为：给水中水D 2 800 mm管沟和电力通信D 2 000 mm管沟分别位于道路南、北侧绿地下，顶管下穿绕城高速，给水、中水、电力及通信管线施工安装于管沟内；DN 250 mm燃气管道位于道路北侧绿地下，与D 2 000 mm电力通信管沟净距3 m，定向钻拖拉方式下穿绕城高速。其中，顶管工作井、接收井均位于绕城高速两侧现状绿地下，工程施工便利且对绕城高速及周边环境干扰小。

8 结语

本文以沣东新城天台六路过绕城高速立交工程为例，从方案提出、研究、比选分析、优化到方案应用于实际工程，通过一系列过程研究分析，确定出科学、合理、安全的工程方案。该项目目前在建过程中，对高速公路影响小，穿越质量高，出现的施工问题少，完全符合方案预期目标，取得很好的社会、经济和生态效益。此外，该工程项目的技术研究成果也可为类似工程提供一定的技术借鉴。