鳳凰山隧道工程大口徑輸水管線(xiàn)的設(shè)計(jì)

程晶　　曹彥龍　　周梁

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都　610011)

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鳳凰山隧道工程大口徑輸水管線(xiàn)的設(shè)計(jì)

程晶曹彥龍周梁

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都610011)

摘要:介紹了鳳凰山隧道原水輸水工程的實(shí)際情況，針對(duì)大口徑輸水管線(xiàn)大跨度跨越橋梁、長(zhǎng)距離穿越雙孔隧道的問(wèn)題，提出了采用管橋架空及專(zhuān)用管溝的設(shè)計(jì)方案，并闡述了設(shè)計(jì)中需注意的問(wèn)題，確保輸水管線(xiàn)的供水安全性。

關(guān)鍵詞:隧道，輸水管線(xiàn)，專(zhuān)用管橋，管道

1　工程概況

本工程位于四川省達(dá)州市主城區(qū)北部，處于G210國(guó)道和塔石路之間。項(xiàng)目東西向橫穿鳳凰山，將G210國(guó)道、塔石路直接連接，并將鳳凰山東西兩側(cè)的張家壩、蓮花湖兩大規(guī)劃片區(qū)有機(jī)地連接起來(lái)。

本工程的原水輸水管線(xiàn)為蓮花湖水廠(chǎng)服務(wù)，從州河取水，通過(guò)已有的加壓泵站向蓮花湖水廠(chǎng)輸水。管道起于加壓泵站接管點(diǎn)，止于蓮花湖水廠(chǎng)接管點(diǎn)，管線(xiàn)經(jīng)過(guò)的道路全長(zhǎng)4．9 km。輸水管線(xiàn)設(shè)計(jì)流量為53萬(wàn)m3/d，采用兩根DN1 600的輸水管壓力式輸水。輸水管線(xiàn)全程沿道路兩側(cè)敷設(shè)，中途大跨度跨越橋梁、長(zhǎng)距離穿越雙孔隧道。

2　管材選擇

目前，用于輸水工程的管材主要有鋼管、球墨鑄鐵管、玻璃鋼管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管。這四種管材性能的綜合比較見(jiàn)表1。

表1　輸水管材的綜合性能比較

綜合分析大口徑輸水管材的優(yōu)缺點(diǎn)及工程造價(jià)，PCCP管的綜合性能最為優(yōu)越，適合在大口徑輸水管線(xiàn)中應(yīng)用。因此，本工程確定:道路段及隧道段采用PCCP管，跨越橋梁管段及雙孔隧道內(nèi)各緊急停車(chē)帶處采用焊接鋼管。輸水管線(xiàn)全程最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高差為85 m，管道根據(jù)不同的高程分別選用了壓力等級(jí)為1．4 MPa，1．2 MPa和1．0 MPa的PCCP管。根據(jù)管道跨越橋梁的跨度不同，分別選用了D1 620×20和D1 620×22的焊接鋼管。

3　管道穿越障礙的設(shè)計(jì)

輸水管線(xiàn)沿線(xiàn)地形較為復(fù)雜，全線(xiàn)遇到必須穿越的障礙物主要有河流及隧道。本工程兩條輸水管線(xiàn)共跨越橋梁7座，穿越隧道共2 376 m。

3．1管道跨越橋梁

輸水管線(xiàn)需跨越的橋梁跨度分別為206 m，163 m，156 m，131 m，81 m，81 m，81 m。由于橋梁之間的間距較短，輸水管線(xiàn)需連續(xù)跨越幾座橋梁，跨越的最大長(zhǎng)度為301 m。根據(jù)工程的實(shí)際情況，輸水管線(xiàn)在跨越橋梁時(shí)在兩側(cè)采用專(zhuān)用管橋架空管道，示意圖見(jiàn)圖1。為了安全性及美觀(guān)性，通過(guò)與橋梁專(zhuān)業(yè)溝通協(xié)商，管橋上輸水管線(xiàn)的中心距離橋梁邊緣2．75 m，管頂高程低于橋梁路面高程0．6 m。輸水管線(xiàn)(2條)共修建6座管橋，管橋最短的長(zhǎng)度為25 m(1×25)，最長(zhǎng)的長(zhǎng)度為301．5 m(3×25+2×25．75+ 7×25)，跨度為25 m和25．75 m。管橋段輸水管線(xiàn)采用自承式平直形架空鋼管，根據(jù)允許跨度選用鋼管的壁厚。跨度為25．75 m的輸水管線(xiàn)采用焊接鋼管D1 620×22，跨度為25 m的輸水管線(xiàn)采用焊接鋼管D1 620×20。

圖1　輸水管線(xiàn)專(zhuān)用管橋示意圖

3．2管道穿越隧道

雙孔隧道的長(zhǎng)度分別為2 376 m和2 330 m，輸水管線(xiàn)跨越橋梁后分別進(jìn)入隧道，布置于隧道一側(cè)的輸水管線(xiàn)專(zhuān)用管溝中。對(duì)于隧道內(nèi)輸水管線(xiàn)的施工，PCCP管廠(chǎng)家如四川國(guó)統(tǒng)混凝土制品有限公司等提出可采用龍門(mén)吊將PCCP管運(yùn)至管溝中安裝，示意圖見(jiàn)圖2。在雙孔隧道內(nèi)各緊急停車(chē)帶處，輸水管線(xiàn)向外側(cè)偏轉(zhuǎn)，管道轉(zhuǎn)彎處采用鎮(zhèn)墩固定，管材用焊接鋼管D1 620×12。

圖2　輸水管線(xiàn)專(zhuān)用管溝示意圖

4　設(shè)計(jì)中需注意的問(wèn)題

4．1輸水管線(xiàn)連接管

本工程采用兩根DN1 600的輸水管線(xiàn)，為了輸水管線(xiàn)的安全運(yùn)行，確保輸水干管任何一段發(fā)生故障時(shí)仍能通過(guò)70%的設(shè)計(jì)水量，在兩根輸水管線(xiàn)中間設(shè)置了3處連接管，連接管管徑為1 400。

4．2管橋架空段管道的保護(hù)

管橋架空段的輸水管線(xiàn)采用鋼管，其架空的長(zhǎng)度超過(guò)240 m的有3處，其中最長(zhǎng)的架空長(zhǎng)度為330 m。輸水管線(xiàn)架空的長(zhǎng)度較大，設(shè)計(jì)時(shí)主要注意的問(wèn)題有:

1)管道的保溫及補(bǔ)償。由于溫度的變化，架空鋼管存在熱脹冷縮的問(wèn)題。為了減少因熱脹冷縮而引起管道接口的斷裂，需對(duì)架空鋼管做保溫措施及管道補(bǔ)償措施。本工程采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫層對(duì)管道進(jìn)行保溫，厚度30 mm，外包0．5 mm玻璃絲布。管橋跨數(shù)不小于3跨的，每座管橋各設(shè)一處管道補(bǔ)償器及配套措施解決管道的補(bǔ)償問(wèn)題。同時(shí)將管橋支墩上的支座設(shè)置為可滑移支座，以防止熱脹冷縮對(duì)支墩的影響。

2)管道的防腐。環(huán)氧煤瀝青外防腐施工簡(jiǎn)便，綜合費(fèi)用較低，根據(jù)本工程的情況，管道的外防腐采用環(huán)氧煤瀝青涂料六油二布，厚度不小于0．6 mm。由于水泥砂漿襯里化學(xué)性能比較穩(wěn)定，不影響水質(zhì)，對(duì)鋼管內(nèi)壁除銹要求不高，施工質(zhì)量有保證，因此管道的內(nèi)防腐采用水泥砂漿襯里。

4．3自動(dòng)復(fù)式排氣閥及泄水閥

排氣閥的設(shè)置主要是解決輸水管線(xiàn)中空氣的排出和注入問(wèn)題，保證輸水管線(xiàn)的安全正常運(yùn)行。泄水閥的設(shè)置主要是考慮管道沖洗、檢修時(shí)的排水問(wèn)題。本工程排氣閥和泄水閥的設(shè)置主要是根據(jù)管道縱斷面圖，在兩個(gè)檢修閥門(mén)之間的高點(diǎn)設(shè)置自動(dòng)復(fù)式排氣閥，低點(diǎn)設(shè)置泄水閥，同時(shí)在管橋段輸水管線(xiàn)的隆起點(diǎn)也設(shè)置自動(dòng)復(fù)式排氣閥。排氣閥的口徑為200，平均間距為600 m。

5　結(jié)語(yǔ)

在鳳凰山隧道工程輸水管線(xiàn)的設(shè)計(jì)中，通過(guò)管橋、隧道專(zhuān)用管溝解決了輸水管線(xiàn)跨越橋梁、穿越隧道的問(wèn)題，保證輸水管線(xiàn)的供水安全性。

中圖分類(lèi)號(hào):TU990．3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1009-6825(2016)17-0122-02

收稿日期:2016-04-01

作者簡(jiǎn)介:程晶(1982-)，女，工程師;曹彥龍(1980-)，男，高級(jí)工程師;周梁(1985-)，男，工程師

Design of large diameter water pipelines in Phoenix mountain tunnel project

Cheng JingCao YanlongZhou Liang
(Southwest Geotechnical＆Design Institute of China Nuclear Industry，Chengdu 610011，China)

Abstract:Phoenix mountain tunnel are introduced to the actual situation of raw water pipeline，aiming at the large diameter water pipelines across the bridge with large span，long distance through double tunnel，this paper puts forward a design scheme of pipe bridge overhead and special pipe trench，and introduces the problems that should be noticed in design，to ensure the safety of water supply pipe．

Key words:tunnel，water pipelines，special pipe bridge，pipeline