多類管線穿越高速公路技術方案研究及應用

張小龍

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，西安710075）

1 引言

隨著城市建設發展速度日益加快，供給民生的市政管線建設和輻射范圍也在不斷外擴，管線與公路交叉穿（跨）越的需求日益增加，安全、科學、合理地進行管線設計與施工，保證新建工程施工不影響既有道路的車輛正常交通，成為亟待解決的技術難題[1]。2011年，國家為加強公路保護，出臺《公路安全保護條例》，形成法律手段，確保公路完好、安全和暢通。

本文以西咸新區灃東新城天臺六路過繞城高速立交工程項目為例，針對該項目特點進行研究，分析多類市政管線穿越高速公路工程方案的合理性和安全性。

2 項目概況

天臺六路位于西咸新區灃東新城科技統籌示范板塊中的科技統籌產業區和三橋綜合商貿板塊中的汽車產業區，是連接繞城東西兩側汽車產業區和統籌科技產業區的重要交通干道。天臺六路沿線由西向東分別與現狀科源東路、規劃繞城高速西輔道、現狀繞城高速、規劃繞城高速東輔道、規劃車城一路等道路相交，主線雙向8車道設置跨線橋依次上跨繞城高速及其東西輔道，主線與起點科源東路及終點車城一路均采用平交，輔道與繞城高速東西輔道平交，項目地理位置如圖1所示。

圖1 項目地理位置示意圖

現狀繞城高速為雙向6車道，道路紅線寬度50 m，現狀道路為路基形式，車輛交通正常運行。天臺六路上跨現狀繞城高速節點段范圍內的市政管線有給水、中水、電力、通信及燃氣共5類管線，以上5類管線同期實施建設。

3 問題研究

根據區域各類管線專項規劃，天臺六路過繞城高速段規劃建設的管線有給水、中水、電力、通信及燃氣，具體為DN 400 mm給水輔管，DN 600 mm給水主管，DN 400 mm中水管道，DN 250 mm次高壓燃氣管道，36回路10 kV電力管線和18波通信管線。對于以上諸類管線，如何經濟、安全、便捷穿越繞城高速公路是項目方案的重點研究內容。

4 技術方案

針對穿越繞城高速節點的管線設計，提出3種技術方案進行研究分析，即：（1）部分管線隨橋敷設穿越與部分管線下穿繞城高速相結合方案；（2）所有規劃管線（除燃氣外）均隨橋敷設穿越繞城高速方案；（3）所有管線均下穿繞城高速。

對于隨橋敷設穿越繞城高速的管線類別，需滿足CJJ 11—2011《城市橋梁設計規范》（2019年版）、GB 50028—2006《城鎮燃氣設計規范》（2020年版）等相關規范條文規定，即不得在橋上敷設污水管、煤氣管和其他可燃、有毒或腐蝕性的液、氣體管[2]；燃氣管道穿越鐵路、高速公路、電車軌道或城鎮主要干道應加設套管，采用定向鉆穿越并取得鐵路或高速公路部門同意可不加套管[3]。對于下穿繞城高速管線類別，需滿足GB 50289—2016《城市工程管線綜合規劃規范》等相關規范條文中規定的各類管線之間及管線與建（構）筑物的凈距要求[4]。綜合以上規范條文規定，燃氣管道穿越繞城高速時應采用下穿方式?，F對以上3種技術方案分別進行簡述。

4.1 方案一

電力管線隨橋敷設于北半幅橋人行道蓋板下；通信管線隨橋敷設于南半幅橋人行道蓋板下；燃氣管道距新建橋梁承臺5 m，單獨定向鉆拖拉方式下穿繞城高速；2根給水、1根中水管道安裝于D 2 800 mm管溝內，距新建橋梁承臺凈距3 m，以頂管施工方式下穿繞城高速。

4.2 方案二

電力管線隨橋敷設于北半幅橋人行道蓋板下；通信管線隨橋敷設于南半幅橋人行道蓋板下；2根給水管道隨橋分別懸掛于南、北半幅橋外側懸臂下。中水管道隨橋懸掛于南半幅橋另側懸臂下；燃氣管道距新建橋梁承臺5 m，單獨定向鉆拖拉方式下穿繞城高速。

4.3 方案三

電力、通信、給水及中水管道敷設于綜合管廊內，依據GB 50838—2015《城市綜合管廊工程技術規范》要求：綜合管廊標準斷面內部凈高不宜小于2.4 m，綜合管廊內兩側設置支架或管道時檢修通道凈寬不宜小于1 m[5]。因此，確定管廊斷面尺寸為（2 200 mm+2 200 mm）×2 400 mm，管廊距新建橋梁承臺5 m，以頂推施工方式下穿繞城高速；燃氣管道距新建橋梁承臺5 m，單獨定向鉆拖拉方式下穿繞城高速。

5 方案比選

針對以上3種管線穿越現狀繞城高速技術方案，從環境、施工難易度、環境及安全性能和工程費用等方面進行比選分析，對比內容如表1所示。

表1 過線穿越高速方案比選分析表

結合現場實際狀況，從安全性、長久適宜性、經濟性、環境影響及后期維護等方面考慮，技術方案一較為合理，因此，推薦技術方案一，即部分管線隨橋敷設+部分管線下穿繞城高速方案。

6 方案優化及分析

對于推薦方案一，結合道路豎向高程、當地電力部門意見及工程實踐經驗，該方案中電力通信隨橋敷設存在以下弊端：（1）電力通信管線數量過多，其從橋頭兩端出地面上橋，后期施工安裝存在極大困難；（2）天臺六路是連接車城區與科統區2個區域的城市主干道，諸多管線上橋影響橋梁的外在景觀效果，從城市風貌及未來區域發展角度分析該方案合理性欠佳；（3）橋梁人行道蓋板下方空間有限，對后期管線擴容不利。對此，在推薦方案基礎上進行優化后，將電力通信管線穿越方案調整為以共同溝形式下穿繞城高速。

對于電力通信管溝、給水中水管溝，考慮管溝內管線數量、管溝施工、后期管線安裝及運營維護等問題，設計管溝斷面形式采用圓形，其具備以下優點：（1）管道成品多，無須現場現澆貨預制；（2）施工便利及施工周期短，管道頂進易于控制糾偏；（3）工程造價相對較低。

因此，管溝斷面形式選用圓形斷面頂管下穿繞城高速方案最優。

7 工程實際應用

經技術方案研究分析及優化，該項目5類市政管線穿越繞城高速的工程方案最終確定均采用非開挖工藝下穿繞城高速。其中，設2處頂管施工段（即D 2 800 mm給水中水管溝、D 2 000 mm電力通信管溝）和1處定向鉆拖拉施工段（DN 250 mm燃氣管）。

此外，對于頂管施工段實際工程應用中需著重考慮以下幾點：一是依據頂管工程勘察規定內容核準頂管施工方案的可實施性。根據項目地勘成果及現場踏勘情況，該項目擬建場地穩定，具備頂管施工條件，因此，管線頂管下穿繞城高速方案可行。二是頂管覆土厚度確定。根據CECS 246—2008《給水排水工程頂管技術規程》條文要求：頂管覆土宜大于管道外徑的1.5倍[6]。該項目結合高速兩側管線規劃高程數據及繞城高速管理部門意見，頂管覆土厚度采取7 m。三是頂管范圍確定。管線穿越高速用地范圍，頂管的工作井及接收井務必出高速用地范圍線（同時還需考慮一定的高速遠期擴建用地空間），并以此范圍線作為界定頂管施工范圍。

結合以上內容研究、分析及工程實際，該項目最終實施方案為：給水中水D 2 800 mm管溝和電力通信D 2 000 mm管溝分別位于道路南、北側綠地下，頂管下穿繞城高速，給水、中水、電力及通信管線施工安裝于管溝內；DN 250 mm燃氣管道位于道路北側綠地下，與D 2 000 mm電力通信管溝凈距3 m，定向鉆拖拉方式下穿繞城高速。其中，頂管工作井、接收井均位于繞城高速兩側現狀綠地下，工程施工便利且對繞城高速及周邊環境干擾小。

8 結語

本文以灃東新城天臺六路過繞城高速立交工程為例，從方案提出、研究、比選分析、優化到方案應用于實際工程，通過一系列過程研究分析，確定出科學、合理、安全的工程方案。該項目目前在建過程中，對高速公路影響小，穿越質量高，出現的施工問題少，完全符合方案預期目標，取得很好的社會、經濟和生態效益。此外，該工程項目的技術研究成果也可為類似工程提供一定的技術借鑒。