浅谈管道跨越河道施工技术

[摘 要]随着我国城市化进程加快及城市建设的快速发展，对城市管网建设的要求也越来越高，给水管道是城市中必不可少的基本公共设施，其施工质量直接关系到人们的日常生产生活。随着科技的进步，我国的水利施工技术也获得了飞速发展，同时，管道跨河施工技术及施工质量问题更是引起了人们的广泛关注。管道跨河施工技术是影响市政管道施工质量的关键因素。但由于当前市政管道施工过程影响因素较多，且管道工程属于城市的隐藏工程设施，跨河管道施工情况比较复杂，所以管道跨河施工提出了更为复杂的技术性要求。基于此，本文首先探讨目前管道跨河道施工中存在的问题，结合以前的研究成果分析管道跨河道施工所采用的主要方法，并分析各方法的优缺点，以期为后续施工提供参考。

[关键词]城市化，管道，跨河施工，优缺点

中图分类号：TV52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0206-01

1.前言

随着城市化进程的快速发展，人民群众对生活品质的要求越来越高。而与每个人密切相关的水的质量越来越被人关注，而供水管道的安全是确保优质安全供水中必不可少的环节。给水管道在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。随着城市规模和人口的不断增加，跨河管道施工将越来越频繁[1，2]。

跨河管道施工需要立足于完善的城市规划，这就需要相关部分在开展施工之前对城市进行全面的调查，内容不仅要涉及到城市的经济情况还要准确了解到城市的市政现状，因此市政给水管道的施工具有一定程度的全局性特征[3]。由于受到现代化社会观念及科学技术大踏步发展的影响，市政给水管道的施工在一定程度上还具有战略性特征，科学、先进的施工技术是市政给水管道施工的重要组成部分[4]。

2.管道跨河施工方法

给水管道跨河施工方法对给水管道的施工及后期管理起着至关重要的作用。管道跨河施工质量的提高，对给水管道设施维护、运行管理将带来很大的益处。因为在移交后发现问题要处理，大多数情况涉及到道路开挖、绿化迁移、停水等情况。所以在施工中确保质量就显得意义重大，目前管道跨河施工技术重点和难点主要涉及合理的管位问题、接口的处理及支墩地基等处理、遇到不具备开挖条件时顶管的实施，而作为给水管道施工最难之一便是顶管，其中曲线顶管更是难点中的难点。目前管道跨河施工常用的方法主要有做管桥、随桥敷设及做倒虹管，三种方法各有优缺点及适用范围。

2.1 做管桥法

给水管道建设中遇到河流、湖泊、山谷、公路、铁路等自然障碍物或人工构筑物时，不得不采用穿越或跨越形式敷设。但在通常情况下，采用空中跨越要比水下（或地下）穿越更为合理。常采用的跨越结构形式包括梁式跨越、桁架式跨越、单管拱（组合拱跨越）、桁架式跨越、悬索、斜拉索及其组合式跨越等，其中梁式跨越是最基本也是最常用的桥管做法，适用于跨越较窄的河道、湖泊，悬索和斜拉索两种结构形式是近年得到较快发展的新技术。由于地理原因和现代科学技术的发展，国内先后出现了众多大跨度的管桥，这些管桥在结构上大多数采用了悬索结构或斜拉索结构，因而表现出高柔性的特点。在大型跨越工程设计中，对于大口径管道，目前仍以斜拉索管桥和悬索管桥为主要型式。

2.2 随桥敷设法

给水管道施工前期，大部分地区都有已建桥梁，具备随桥敷设的条件，且随桥敷设能避免开挖河道或顶管施工，可以降低工程建设成本，加快工程建设进度。因此采用随桥敷设方式跨越河道成为优先选择的方案。但随桥敷设要从安全、经济和合理3个角度对施工现场各因素进行全面评估后，才能确定是否采取给水管道随桥敷设的方案，一般情况下应考虑以下几点：（a）桥梁投用年限及使用现状。如果桥梁投用年限已经接近翻修、改造及报废阶段，则不宜考虑随该桥敷设管道；（b）敷设管道后桥梁荷载是否在容许范围内。随桥敷设给水管道后，桥梁局部荷载增加。故应由原桥梁设计单位根据拟敷设的给水管道情况进行荷载核算，核算的荷载如不符合要求，则不能采取随桥敷设方案；（c）桥梁已有结构是否具备敷设给水管道的条件及敷设的难度。有些桥梁自身结构并不具备敷设给水管道的条件，或者给水管道尺寸过大，而桥梁已有结构又不可能进行改造。即使技术上可行，桥梁管理部门也不会同意，或者可以施工，但施工难度很大，造成工程投资过大。

2.3 做倒虹管法

排水管渠遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物等障碍物时，不能按原有的坡度埋设，而是按下凹的折线方式从障碍物下通过，这种管道称为倒虹管。穿过河道等障碍物的倒虹管设计时应注意一些设计要点，主要如下：倒虹管应尽可能与障碍物轴线垂直正交，以求缩短长度。倒虹管形式有多折型和凹字型两种，应根据具体情况来选用适合的倒虹管形式。多折型适用于河面与河滩较宽阔，河床深度较大的情况，需用大开挖施工，所需施工面较大；凹字型适用于河面与河滩较窄，或障碍物面积与深度较小的情况，可用大开挖施工，有条件时还可用顶管法施工。

倒虹管一般采用金属管或钢筋混凝土管，管径一般不小于200mm。倒虹管水平管的长度应依据穿越物的现状和远景发展规划确定，水平管的外顶距规划河底一般不小于0.5m。遇冲刷河床应考虑防冲措施。穿越航运河道，应与当地航运管理机关协商确定。多折型倒虹管的下行上行斜管与水平管的交角一般不大于30°。进出水井：倒虹管井应布置在不受洪水淹没处，必要时可考虑排气设施。井内应设闸槽闸板或闸门。进水井内应备有冲洗措施。沉泥槽和事故排出口设计。位于倒虹管进水井前的检查井，应设置沉泥槽。凹字型倒虹管的进出水井中也应设沉泥槽，一般井底落底0.5m。

3.三种方法优缺点分析

（1）斜拉索管桥是将原梁式管桥中的支墩移到岸边的支墩上而形成支塔，用斜拉钢索代替支墩，形成对跨越管道的弹性支承，因此能跨越较大空间，成为大跨度管道跨越的主要型式之一。斜拉索在提供竖向支承力的同时，必定会产生水平力，这种水平力对于跨中产生很大的拉力，增大了跨中截面的应力值，使跨越段管道壁厚增加，梁端产生巨大的压力，易使管道产生失稳破坏。

悬索管桥钢索受拉强度高，是长输管道大型跨越中常用型式之一。吊索垂直吊挂管道或桥面，主索应力分布均匀，利用率高，不对管道产生水平拉力和压力，管道只承受内压和自重，不存在管道受压失稳问题。但悬索管桥属于二次索结构，侧向刚度小，固有频率低，极易与风频率重合，在风载作用下易发生共振。由于管桥的桥面很柔，刚度很小，因此设计时需要考虑设置抗风索或其它抗振措施。悬索管桥不能自锚，需要设置较大的锚固系统。

（2）城市桥梁本身是一个薄弱环节，因此随桥敷设的给水管道也是一个薄弱环节。建成投运后，对对支架、吊架及补偿器的可靠程度进行周期性检查，支架、吊架、管道要定期进行维护保养，根据锈蚀、损坏情况及时维修更换，后期成本会有所增加。

（3）倒虹管设计环境往往比较复杂，要考虑穿越物的现状和远景规划，穿越航运河道，还应与当地航运管理机关协商确定。倒虹管的清通管理比一般管道困难很多，因此，必须采取各种措施来防止倒虹管内污泥的淤积，更要加强工程竣工后的管理维护力度，以保证倒虹管的畅通。

4.结语

给水管道跨河道施工条件较为复杂且施工过程影响因素较多，施工方法的选择不仅关系到管道自身的质量，对后续的管理及平稳运行均有较大影响。因此，在给水管道跨河道施工前应依据当地的条件，基于工程的重要性及复杂条件，合理选择施工方法，为管道跨河道施工及后期运行提供保障。

参考文献

[1] 王中红.江汉油建公司长输管道施工项目分析与管理模式研究[D].大连理工大学，2002.

[2] 邢战刚.EPC模式下长输管道施工管理研究[D].中国石油大学，2009.

[3] 李跃华.市政工程给排水管道施工中质量的控制[J].山西建筑，2012，5（08）：238-239.

[4] 戴添新.自来水管道施工技术要点分析[J].中华民居，2011，8（06）：92-93.