城市道路穿越南水北調配套工程保護方案研究

唐順成

（黃河勘測規劃設計研究院有限公司，鄭州 450000）

南水北調配套工程是連接南水北調總干渠與各城市水廠的管線工程。 本文所指南水北調配套工程位于河南省境內， 河南省南水北調配套工程在2017年基本完成。南水北調配套工程起初規劃設計時，為了減少對城鎮的干擾， 管線主要布置在城市遠郊農田和荒地。但隨著城市化進程的加快，城市交通網不斷向市區周圍擴展，新建道路日漸增多。南水北調配套工程線路長、支線多，部分新建道路勢必與管線交叉。由于河南省大部分區域是平原地區，管道主要采用直埋方式，埋深大部分在3.0m以內，在管道上方修建道路，勢必對管道結構產生一定影響。鑒于南水北調配套工程的重要性，新建道路與管線交叉時，必須進行專題設計及影響評價［1］。

1 工程概況

1.1 道路概述

本道路工程位于河南省內，為城市主干道，全長約2.8km，道路斷面形式為一幅路形式，雙向六車道，具體為：32.5m（紅線）=4m（人非道）+24.5m（機動車道）+4m（人非道）。

1.2 配套工程管線概述

本道路工程主要穿越鄰接河南省南水北調供水配套工程輸水管線中的某水廠支管線。 某水廠支管線設計流量為1.0m3/s，起點樁號為Kb10+100，終點樁號為Kb14+590.433，管線總長約4.49km，單管敷設，管徑為DN1400，管材選擇為PCCP。 輸水線路上設置檢修閥、流量計、調流調壓閥、進排氣閥、放空閥井及濕井等附屬設施。

1.3 穿越工程概述

本道路樁號K1+000.000～K1+026.000段影響配套工程管線樁號為Kb14+490.500～Kb14+590.433段，影響管線總長約100m。 此次斜穿本道路管道共有兩道——主供水管道和旁通管，兩管道平行敷設，中心間距5.1m；管道公稱直徑均為1.4m；具體管道材質為預應力鋼筒混凝土管（PCCP），承插口連接；管中心線高程58.836～59.688m，埋深2.2～2.7m。

主供水主管上還有2個閥井——排氣檢修閥井和流量計閥井。 排氣檢修閥井尺寸為7.6m（長）×6.1m（寬）×5.1m（高），井筒壁厚0.8m，底板厚1.1m，井蓋頂約高出地面0.5m。 流量計閥井尺寸為4.9m（長）×4.6m（寬）×4.1m（高），井筒壁厚0.5m，底板厚0.6m，井蓋頂大約高出地面0.3m。 排氣檢修閥井內有一套DN1400蝶閥和一套DN200進排氣閥， 流量計閥井內有1套DN1400插入式超聲波流量計。

另外，在主供水管道上方0.5m左右布設1根φ40/33HDPE自動化通信硅芯管，管內未穿電纜線。 流量計井至管理區控制室之間有3根φ50鍍鋅鋼管， 管內穿有電纜線。

1.4 穿越工程建設的必要性

本道路樁號K1+000.000～K1+026.000穿越段東側鄰接城市河流， 西側鄰接配套工程某水廠支管線管理站和水廠廠區，工程布置狹窄。如果繞開管理站和水廠廠區，繞線距離太遠且影響后期道路運行，也不符合規劃要求，因此此段道路必穿越配套工程管線。

2 穿越保護方案

2.1 布置方案

根據本道路及配套工程管道位置， 再結合工程各方對道路修建及南水北調管道保護的要求， 現提出以下2種布置方案。

方案1（跨越橋梁方案）：對原閥井進行保護處理，在道路跨越閥井時，可修建跨越橋梁，以方便管道檢修。

方案2（拆除重建保護方案）：將兩個閥門井外移出本道路紅線范圍之外， 具體外移至本道路紅線西側約13m的綠化帶范圍內；新建流量計井中心距管道拐彎處約10m，新建排氣檢修閥井與新建流量計井中心距為15m，新建井的尺寸與原井尺寸一致；對原供水管（含主管與旁通管）進行拆除更換為鋼管，然后對更換后的鋼管進行外包鋼筋混凝土箱涵保護；同時旁通管需進行延長至新閥門井北側。

2.2 方案分析

2.2.1 方案優勢

（1）方案1。 該方案未改變原有管道及閥井布置，并在修建跨越橋梁時對原有管道進行充分保護。此方案很好地滿足了南水北調辦公室對管道保護的要求。

（2）方案2。該方案的優勢較多，主要有以下幾點：①行車安全的影響：新建道路線形較好，有利于車輛行駛。 ②投資方面：由于在此處無需抬高道路設計標高，無需修建橋梁，因此此方案投資較少；③管理房出入的影響：由于道路設計標高在此處略高于原地面線（0.75m），因此不影響原管道管理房的出入；④后期管道閥門檢修及更換的影響： 將閥井移至綠化帶后，更便于對以后管道及閥門進行養護及更換，同時在養護時做到對道路交通的影響降至最低水平。

2.2.2 方案劣勢

（1）方案1。 該方案的劣勢很明顯，主要表現為以下方面：①投資方面，在管道前后各一定范圍內，需抬高道路設計標高，并修建跨越橋梁，道路的抬高和橋梁的修建勢必會造成投資的增加。 初步估計，設計橋梁費用204.75萬元， 橋梁上增加擋土墻費用約50萬元，原道路順接新建道路增加費用約110萬元，水廠出口順延小路（5m寬）長130m增加費用約11萬元，方案總投資需375.75萬元。 此外，施工難度增加，工期延長。②行車舒適度和安全的影響，架設橋梁，為保證檢修閥井及流量計閥井后期的檢修維護空間，需對橋梁進行抬高。 按照縱斷面設計，為保證交叉口縱坡小于3%，路線于原道路交叉點高程需抬高92.3cm。 為保證道路順接， 要求原道路從交叉點向東110m的范圍內以1.79%的縱坡加鋪新建，原道路從交叉點向西40m的范圍以1.44%的縱坡加鋪新建。 因此道路抬高造成行車舒適度降低，同時增大了交通事故發生的頻率［2］。③管理房出入的影響，道路的抬高勢必造成路高房低（路高出管理房約2m）的后果，從而影響管理房的出入。 ④后期管道閥門檢修及更換的影響，閥門體積及重量均較大，后期閥門更換時需要很大的操作空間。若在管道上方修建橋梁，勢必壓縮閥門更換的操作空間，從而造成管道養護更換不及時帶來的各種負面影響。

（2）方案2。由于該方案的實施，需對已修建好的設備、構造物進行拆除重建，從而造成了重復投資及不良的社會影響。

2.2.3 總結

綜合以上兩種方案的優劣勢，選擇投資少、行車安全、便于出行及后期設備檢修更換的方案2作為推薦方案。

對于方案2中更換后的過路主管及旁通管的保護提出以下兩種方案：方案1，修建鋼筋混凝土箱涵，人可進入涵洞內維修；方案2，修建外包混凝土箱涵，即將更換后的主管與旁通管用鋼筋混凝土緊密包封。 對比以上2種保護防護方案，優劣勢如下：

（1）優勢。方案1：保護涵的修建便于后期管道的更換。 方案2：穿管施工的投資少、工期短、施工難度低、便于后期檢修與養護；同時管道相對原設計不需下沉。

（2）劣勢。 方案1：由于需保護兩道管道，箱涵的截面尺寸較大（至少8m凈寬、凈高2.5m），為滿足箱涵結構尺寸和覆土深度要求， 管道相對原設計需下沉至少2m； 又由于本道路東紅線緊靠配套工程管理區圍墻，管線布置難度加大，結構布置緊張；因此此方案不利于管道正常運行，同時會導致投資和施工難度加大，工期加長。 方案2：不便于后期管道更換。

綜合以上2種管道保護方案的優劣勢，選擇投資少、工期短、施工難度低、便于后期檢修與養護的外包混凝土箱涵方案作為推薦方案， 同時考慮到鋼管的使用壽命較長，管道的更換頻率很低，因此外包混凝土箱涵保護方案的優勢就更加明顯。

2.3 最終方案

根據以上比較，推薦方案中管道保護推薦方案為：DN1400鋼管外包0.5m厚鋼筋混凝土箱涵，總長36m，分4節，每節9m［3］。 箱涵段橫斷面如圖1。

圖1 穿越道路箱涵橫斷面

3 附屬工程穿越方案（電氣和通信管道）［4］

配套工程原流量計井至管理房控制室之間埋有3根φ50鍍鋅鋼管，鋼管內穿有流量計電纜線。配套工程輸水管線正上方0.5m處有1根通信硅芯管，硅芯管內未有通信線。此次拆除管道過程中，必定也拆除鍍鋅鋼管和硅芯管， 又因為流量計井位置的改變，因此，電氣和通信管道線路需重新規劃。

根據配套工程電氣設計要求， 新建的流量計井至管理房控制室之間設計3根φ50鍍鋅鋼管， 在電纜轉折處，設置1個手孔，此手孔可與通信手孔并為1個手孔。 拆除段線路電纜線需穿過本道路， 根據GB50289—2016 《城市工程管線綜合規劃規范》規定，埋深應大于1.0m。 電纜線還與道路雨水管和路燈電纜線交叉，根據GB50289—2016《城市工程管線綜合規劃規范》規定，電纜線與道路路燈電纜線之間平行和垂直間距應大于0.5m， 電纜線與雨水管之間平行和垂直間距應大于0.5m。

根據配套工程通信設計要求， 通信管道需進入管理房控制室內。在通信管道轉折處，設置1個手孔，此工程有兩處轉折， 需設置兩個120mm×170mm手孔。拆除段線路通信線需穿過政通大道，根據配套工程通信設計要求， 需埋兩根2根φ40/33HDPE硅芯管并用SC110鍍鋅鋼管保護，進入管理房控制室需埋兩根4根φ40/33HDPE硅芯管。 根據GB50289—2016《城市工程管線綜合規劃規范》規定，埋深應大于1.0m。通信線還與本道路雨水管和路燈電纜線交叉， 根據GB50289—2016 《城市工程管線綜合規劃規范》，通信線與本道路路燈電纜線之間平行和垂直間距應大于0.5m，通信線與雨水管之間平行間距應大于1.0m，垂直間距應大于0.5m。

4 結語

通過對方案1和方案2綜合分析比較， 最終選定投資少、工期短、施工難度低的外包混凝土箱涵方案作為最終保護方案。 本工程至今已安全運行4年多，充分驗證了本方案的可行性和合理性。