鐵路橋梁工程與天然氣管道交叉問題解決對策

摘要：文章以新建南寧至玉林鐵路項目中的橋梁工程與天然氣管道發生交叉干擾為例，從設計及施工方面介紹了采用門式墩處理方案解決該問題的對策，相對于天然氣管道直接進行遷改，該方案在工期、投資等方面具有明顯優勢和效益，值得同類工程借鑒應用。

關鍵詞：橋梁工程；天然氣管道遷改；交叉問題

中圖分類號：U449.52 A 23 074 3

0 引言

鐵路橋梁工程建設中，線路常與已建天然氣管道發生交叉，在不能滿足規定要求下，通常的做法是對已建天然氣管道進行遷改。遷改工作中往往存在與產權單位就遷改費用難以達成一致、遷改審批手續繁復、工期較長、安全管理難度大等問題。為確保項目按“快、好、省”理念順利建設，本文對橋梁工程與天然氣管道交叉問題解決辦法進行了創新改進，主要對策是變更設計后采用門式墩、鋼管-支架等措施跨越天然氣管道，已取得較好效果，具備推廣價值。

1 工程概況

新建南寧至玉林鐵路羅竹村特大橋里程范圍為DK179+132.10～DK180+042.90，全橋總長 910.8 m，孔跨布置為12× 32 m+2× 24 m+14× 32 m簡支箱梁。該橋為排洪兼立交而設，橋梁為東西走向，西起玉州區良睦隧道出口羅竹村，東落玉州區睦馬村。經勘察，20#墩附近有一處已開通運營的北流市天然氣支線管道，管道直徑為 355.6 mm，埋深為 1.5 m，交叉角度為29°，交叉里程為DK179+776。

2 原設計處理方案

原施工圖設計中，天然氣管道從擬建的羅竹特大橋20#墩承臺內部穿過，見圖1。該墩設計為雙線實體墩，墩高為 17.5 m，承臺尺寸為 8.7 m× 6.1 m× 2 m，承臺頂覆土為 0.5 m，基礎采用10根 φ1.0 m鉆孔灌注樁，樁長為 21 m。根據《國家能源局 國家鐵路局關于印發油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術及管理規定的通知》（國能油氣〔2015〕392號）文件要求，為滿足鐵路順利建設、運營安全及保障天然氣管道安全運行要求，需對20#墩下方的天然氣管道進行遷改。天然氣管道遷改完成后，方能進行20#墩的樁基、承臺、墩柱施工。

3 原處理方案介紹

3.1 管道遷改設計

天然氣管道遷改設計單位結合天然氣管道基礎資料，完成了現場勘察，根據鐵路設計單位提供的羅竹村特大橋施工圖，提交了經產權單位、專家組評審后一致通過的管道遷改施工設計圖，并出具了遷改設計預算書，管道遷改總費用為 1 315萬元。

3.2 管道遷改主要工作

鐵路建設單位與管道產權單位簽訂了管道遷改補償包干協議，包干協議內容主要包括辦理路由報批、環評、水保、施工招標、監理服務、征地、材料采購、氣損補償、停產補償、遷改施工、電磁防護施工、竣工驗收等。

3.3 管道遷改工作遇到的困難

該天然氣管道供應玉林市、北流、博白、容縣片區用氣，遷改期間將會嚴重影響該片區居民的基本生活及企業的生產，停氣協調工作難度極大，直接影響管道遷改完工時間。另外，遷改施工中的天然氣管道堵頭封堵及焊接屬于特種作業，存在安全生產隱患。

4 門式墩處理方案

從加快20#墩施工進度、節省工程投資、減少遷改安全風險的角度考慮，提出對原設計橋墩及基礎進行調整，采用門式墩跨越天然氣管道方案，見圖2。

4.1 門式墩設計

門式墩坐落在2個承臺基礎上，承臺尺寸為寬 6.4 m×長 10.2 m×高 3.5 m，每個承臺基礎采用6根 φ1.0 m鉆孔灌注樁，樁長為 40 m，承臺距離天然氣管道的最小距離為 4.77 m。墩柱截面尺寸為 2.2 m×3.6 m，橫梁截面尺寸為 2.95 m×3.6 m，橫梁凈跨徑為 20.8 m。門式墩構造見圖3。橫梁為預應力鋼筋混凝土結構，截面中共含31孔19 Фj15.2 mm鋼絞線，設計強度標準值f pk= 1 860 MPa，彈性模量Ep=1.95× 10 MPa，張拉控制應力σ max=0.75f pk= 1 395 MPa。經采用橋梁博士軟件驗算，基礎的承載力、沉降及橫梁的承載力、撓度等各項指標滿足設計規范要求。

4.2 門式墩施工

根據《國家能源局 國家鐵路局關于印發油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術及管理規定的通知》（國能油氣〔2015〕392號）文件規定，門式墩動工前，施工單位應與管道產權單位簽訂管道保護協議，要求先對天然氣管道完成物理防護，才能進行樁基、承臺、墩柱、蓋梁施工。

4.2.1 物理防護

先在天然氣管道上方設置鋼筋混凝土蓋板，蓋板兩側應置于原狀土層上部，蓋板兩側支撐長度應 ≥50 cm，單塊蓋板寬度（跨度）為 150 cm，單塊板寬度為 100 cm，厚度為 15 cm，蓋板距離管頂 ≥50 cm。管道保護范圍為鐵路安全保護區，鋼筋混凝土蓋板上方設置管道警示帶。如圖4所示。

4.2.2 樁基、承臺、墩柱施工

門式墩的樁基、承臺、墩柱施工與其他墩大致相似，但應注意幾下幾點：

（1）樁基施工應采用旋挖鉆施工工藝，以減少對天然氣管道產生的振動。

（2）承臺施工時，應遵循基坑先支護后開挖原則，支護可選擇鋼板樁結構，確保管道一側的原土不發生溜塌而引起管道變形。

（3）墩柱施工過程中，為了防止設備或模板施工期間意外傾倒砸損天然氣管道，相關起重設備應遠離管道擺放。

4.2.3 橫梁施工

橫梁采用鋼管支架+滿堂盤扣支架施工，下部設置鋼管支架，上部設置盤扣支架。鋼管支架采用 φ600 mm× 12 mm無縫鋼管，鋼管頂部設置縱向貝雷梁及橫向I22a工字鋼分配梁；滿堂盤扣支架采用 φ60 mm× 3.2 mm立桿，φ 48 mm× 2.5 mm斜桿和水平桿，布置為橫距 90 cm，縱距 90 cm，中間步距 150 cm，頂部步距 100 cm。采用建筑施工軟件對支架底模系統、立柱系統進行檢算，采用Midas Civil 2019軟件對鋼管支架力學指標檢算，皆滿足規范要求。

5 效益對比分析

5.1 工期效益

通過表1可以看出，門式墩方案的工期與遷改管道方案的工期相比，減少約 145 d，具有明顯的工期優勢，對架梁通道的影響更小。

5.2 經濟效益

通過表2可以看出，門式墩方案的費用與遷改管道方案的費用相比，減少約 1 011.1萬元，大大降低了工程造價。

6 結語

通過對比門式墩方案跨越天然氣管道與遷改天然氣管道方案的工期和經濟效益可知，門式墩方案避免了遷改立項、招標及停氣協調等工作環節，明顯縮短了橋梁工期，有利于快速推進架梁通道施工進度；雖然采用門式墩方案會增加橫梁所發生的費用，但節省了遷改工程、燃氣停損補償等費用支出，總體上仍大大降低了工程造價。綜上分析，采用門式墩方案跨越天然氣管道方案比遷改天然氣管道方案具有更顯著的工期效益、經濟效益、社會效益，該方案可作為新建鐵路橋梁工程跨越遷改難度大、費用高的已建天然氣管道時推廣應用，具有很強的適應性和靈活性。

參考文獻

［1］徐小云.門式墩預應力設計及思考［J］.山西建筑，2012，38（33）：181-183.

收稿日期：2022-12-20