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(fā)生交叉干擾為例，從設(shè)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(jìn)行遷改，該方案在工期、投資等方面具有明顯優(yōu)勢和效益，值得同類工程借鑒應(yīng)用。

關(guān)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(shè)中，線路常與已建天然氣管道發(fā)生交叉，在不能滿足規(guī)定要求下，通常的做法是對已建天然氣管道進(jìn)行遷改。遷改工作中往往存在與產(chǎn)權(quán)單位就遷改費用難以達(dá)成一致、遷改審批手續(xù)繁復(fù)、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(shè)，本文對橋梁工程與天然氣管道交叉問題解決辦法進(jìn)行了創(chuàng)新改進(jìn)，主要對策是變更設(shè)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(shè)，橋梁為東西走向，西起玉州區(qū)良睦隧道出口羅竹村，東落玉州區(qū)睦馬村。經(jīng)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(shè)計處理方案

原施工圖設(shè)計中，天然氣管道從擬建的羅竹特大橋20#墩承臺內(nèi)部穿過，見圖1。該墩設(shè)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(chǔ)采用10根 φ1.0 m鉆孔灌注樁，樁長為 21 m。根據(jù)《國家能源局 國家鐵路局關(guān)于印發(fā)油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術(shù)及管理規(guī)定的通知》（國能油氣〔2015〕392號）文件要求，為滿足鐵路順利建設(shè)、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(jìn)行遷改。天然氣管道遷改完成后，方能進(jìn)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(shè)計

天然氣管道遷改設(shè)計單位結(jié)合天然氣管道基礎(chǔ)資料，完成了現(xiàn)場勘察，根據(jù)鐵路設(shè)計單位提供的羅竹村特大橋施工圖，提交了經(jīng)產(chǎn)權(quán)單位、專家組評審后一致通過的管道遷改施工設(shè)計圖，并出具了遷改設(shè)計預(yù)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(shè)單位與管道產(chǎn)權(quán)單位簽訂了管道遷改補(bǔ)償包干協(xié)議，包干協(xié)議內(nèi)容主要包括辦理路由報批、環(huán)評、水保、施工招標(biāo)、監(jiān)理服務(wù)、征地、材料采購、氣損補(bǔ)償、停產(chǎn)補(bǔ)償、遷改施工、電磁防護(hù)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(yīng)玉林市、北流、博白、容縣片區(qū)用氣，遷改期間將會嚴(yán)重影響該片區(qū)居民的基本生活及企業(yè)的生產(chǎn)，停氣協(xié)調(diào)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(yè)，存在安全生產(chǎn)隱患。

4 門式墩處理方案

從加快20#墩施工進(jìn)度、節(jié)省工程投資、減少遷改安全風(fēng)險的角度考慮，提出對原設(shè)計橋墩及基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)整，采用門式墩跨越天然氣管道方案，見圖2。

4.1 門式墩設(shè)計

門式墩坐落在2個承臺基礎(chǔ)上，承臺尺寸為寬 6.4 m×長 10.2 m×高 3.5 m，每個承臺基礎(chǔ)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(gòu)造見圖3。橫梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，截面中共含31孔19 Фj15.2 mm鋼絞線，設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f pk= 1 860 MPa，彈性模量Ep=1.95× 10 MPa，張拉控制應(yīng)力σ max=0.75f pk= 1 395 MPa。經(jīng)采用橋梁博士軟件驗算，基礎(chǔ)的承載力、沉降及橫梁的承載力、撓度等各項指標(biāo)滿足設(shè)計規(guī)范要求。

4.2 門式墩施工

根據(jù)《國家能源局 國家鐵路局關(guān)于印發(fā)油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術(shù)及管理規(guī)定的通知》（國能油氣〔2015〕392號）文件規(guī)定，門式墩動工前，施工單位應(yīng)與管道產(chǎn)權(quán)單位簽訂管道保護(hù)協(xié)議，要求先對天然氣管道完成物理防護(hù)，才能進(jìn)行樁基、承臺、墩柱、蓋梁施工。

4.2.1 物理防護(hù)

先在天然氣管道上方設(shè)置鋼筋混凝土蓋板，蓋板兩側(cè)應(yīng)置于原狀土層上部，蓋板兩側(cè)支撐長度應(yīng) ≥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(hù)范圍為鐵路安全保護(hù)區(qū)，鋼筋混凝土蓋板上方設(shè)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(yīng)注意幾下幾點：

（1）樁基施工應(yīng)采用旋挖鉆施工工藝，以減少對天然氣管道產(chǎn)生的振動。

（2）承臺施工時，應(yīng)遵循基坑先支護(hù)后開挖原則，支護(hù)可選擇鋼板樁結(jié)構(gòu)，確保管道一側(cè)的原土不發(fā)生溜塌而引起管道變形。

（3）墩柱施工過程中，為了防止設(shè)備或模板施工期間意外傾倒砸損天然氣管道，相關(guān)起重設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)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(shè)置鋼管支架，上部設(shè)置盤扣支架。鋼管支架采用 φ600 mm× 12 mm無縫鋼管，鋼管頂部設(shè)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(tǒng)、立柱系統(tǒng)進(jìn)行檢算，采用Midas Civil 2019軟件對鋼管支架力學(xué)指標(biāo)檢算，皆滿足規(guī)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(yōu)勢，對架梁通道的影響更小。

5.2 經(jīng)濟(jì)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(jié)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(jīng)濟(jì)效益可知，門式墩方案避免了遷改立項、招標(biāo)及停氣協(xié)調(diào)等工作環(huán)節(jié)，明顯縮短了橋梁工期，有利于快速推進(jìn)架梁通道施工進(jìn)度；雖然采用門式墩方案會增加橫梁所發(fā)生的費用，但節(jié)省了遷改工程、燃?xì)馔p補(bǔ)償?shù)荣M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(jīng)濟(jì)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(yīng)用，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性。

參考文獻(xiàn)

［1］徐小云.門式墩預(yù)應(yīng)力設(shè)計及思考［J］.山西建筑，2012，38（33）：181-183.

收稿日期：2022-12-20