１１６防洪排水 ＤＯＩ：１０．１６７９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｓｄｑｙｉｌａ．２０１７．０４．０３４ 城市道桥与防洪 ２０１７年４月第４期 ＤＮ６００ ｍｍ输水管道随桥架设工程应用实例介绍 周乃磊，刘世宇，卢洋唠 ｆ中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津市３０００７４） 摘要：以新农至西中岛公路跨海连接线通道大桥工程为例，介绍三根ＤＮ６００ ｉＴｌｌｎ输水管道随桥敷设中管道支架的布置形式， 以及随桥敷设管道设计中的水锤处理、热胀冷缩处理及保温防腐处理等设计节点。 关键词：管道随桥敷设；水锤作用；热胀冷缩；保温 中图分类号：ＴＵ９９０．３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—７７１６（２０１７）０４—０１１６—０４ ０引言 随着城市的发展与拓展，作为通行功能的桥 梁是必不可少的，而管线由于城市的布局与发展， 不可避免要跨越江河。一些管线依附于通行功能 桥梁进行跨越，如一些中低压的电力管线、通信管 线。这些管线本身的自重较小，管线本身有相应的 保护措施，在随桥梁敷设时对桥梁结构影响较小。 但是，有动力的管线如给水、中水管线、供热管线 等，由于其管线本身的构造特点，对桥梁结构的影 响较大Ｈ。】。本文通过工程实例介绍三根ＤＮ６００ ｍｍ 的输水管线随桥敷设过程中的管道设计及桥梁相 关节点设计，为类似管道随桥敷设的工程提供参 考。 ——＼／ —————一—————＼一一一一一 １管道随桥架设形式分析 当确定管线采用随桥敷设的形式越过障碍物 时，就不可避免与桥梁工程相互影响。好的管线随 桥敷设形式对缩短建设工期、提高道路的美观性 有着重要的意义。 该工程为新建项目，故仅考虑管线与新建桥梁 同步设计的情况，管道随桥敷设的常用形式可分为 如下几种（见图１）： （ｃ）管线置于箱梁中 （１）管线敷设在桥面两侧外翼； （２）管线敷设在墩（台）盖梁上； （３）管线置于箱梁中； （４）管线外挂在箱梁悬臂下。 收稿日期：２０１７—０２—１４ 作者简介：周乃磊（１９８５一），男，天津人，工程师，从事市政给水 排水设计工作。 （ｄ）管线外挂在箱梁悬臂下 图１管道随桥敷设的常用形式示意圈 在以上４种管线随桥敷设的形式中，第一种 形式管线放置在桥面上，需加宽桥面的宽度，单独 放置管线。这会增大桥梁的建设界面积，从而增加 ２０１７年４月第４期 城市道桥与防洪 防洪排水１１７ 投资，而且这种敷设形式的景观效果最差。第二种 形式是利用管线的自身跨越能力，将管线放置在 盖梁上，一般适用于中小跨径的板梁。如果主桥的 跨径比较大，就需要架设桁架等专门结构支撑管 线过桥，从而增加了设计和施工的难度，也增加了 工程投资。第三种形式管线置于箱梁中，这种形式 对桥梁外形美观有很好的效果，同时它减小了管 线车撞的可能性，但是管线一旦破裂，维修困难， 给桥梁结构带来巨大的安全隐患。第四种形式对 于长度较长跨越江河的桥梁比较适用。利用箱梁 的悬臂特点，将管线外挂在悬臂下方，不占用桥梁 的空间。缺点是如果桥梁较长，管线的附属构造占 用比较大的空间。支架的设置对桥梁结构影响较 大，管线在桥面下维护不方便。结合该工程实际情 况和景观要求，故采用的是第四种管线随桥敷设的 布置形式。 ２工程背景 该工程为新农至西中岛公路ｆ交流岛至通水 沟）ｋ１０＋５７５．０００大桥。大桥位于新农至西中岛公 路，西起西中岛跨越董家口湾，东至骆驼岛。桥梁 采用上下行双幅桥设计，全宽为３０ ｍ。桥梁位于直 线段，修筑起点桩号为Ｋ１０＋０９７．１００，修筑终点桩 号Ｋ１ １＋０５２．９００，桥梁全长９５５．８ ｍ。桥梁外挂两根 ＤＮ６００给水管线和一根ＤＮ６００再生水管线，管线 均外挂在箱梁悬臂上随桥敷设。 ３管线的形式及构造 该工程给水管线设置在两幅桥中间，再生水 敷设在其中一幅的外侧。管道支架每１５ ｍ设置一 座，管道材质钢管材质为Ｑ２３５Ｂ，壁厚为１４ ｍｍ。 管线布置位置见图２。 南 北 图２管道桥梁段敷设位置（单位：ｃｍ） 管线均用悬臂外挂形式，悬臂根据要求设置 在梁体、盖梁和桥台处。布置形式见图３。 该工程管道布置主要优点：（１）节省材料，管线 施工与桥梁建设同步进行，缩短整体建设工期；（２） 建设期间工程投资较少，此部分主要为管线穿越 固定装置 梁体 （ａ）梁体处管线敷设方式 方式 （。）桥台处管线敷设方式 （ｄ）管线补偿器处敷设 图３管道悬臂外挂形式设计图 海水交换通道的费用；（３）可以满足管线维修要 求，便于后期管理。但是该工程也有其缺点：（１）管 线外露，影响桥梁景观效果，且易受到人为性破 坏；（２）管线受海风及光照侵蚀的影响，钢构件及 管线需要做防腐保养，后期维护成本大；（３）由于工 程地处东北地区，冬季室外温度较低，管线需做好 保温结构和日常养护工作。 ４主要工程技术节点 由于该项目管道管径为ＤＮ６００ ｍｍ，再加上输 送介质本身的重量和管道在工作时产生的推力， 管道需要的保温、热胀冷缩等多种作用均会对桥 梁结构产生一定的影响。因此，在管道随桥梁敷设 的设计中，管道设计必须对各个节点进行优化设 计，避免对桥梁安全产生影响。 ４．１削减“水锤”作用 给水管道在输水的过程中由于受到管中水流 速和动量突然发生变化会产生水锤作用。对于支 撑过水管线的主桥结构而言，水锤直接引起急剧 变化的管线压力可以看作自平衡内力，通过支座 传递至桥梁结构的瞬时荷载可以忽略。但是水锤 以机械波的形式传递，引发的周期性的管线振动 对桥梁结构存在威胁。该工程主要通过采用滑动 支墩设计和桥头两端入土段管道设置拖拉墩方 式，削减水锤的作用力。 管道与桥梁支架间均采用滑动支座结构形 式。管道与钢架支座间设置弧形托板（ｔ＝１６ ｍｍ）及 肋槽，下部与辊轴垫槽连接，垫槽内放置辊轴 （ｄ＝３０ ｍｍ）。为减少共振影响，在辊轴垫槽下部设 １１８防洪排水 城市道桥与防洪 ２０１７年４月第４期 置橡胶垫片（尺寸：５６４ ｍｍ×３９４ ｍｍ Ｘ ２０ ｍｍ），支 道在固定支座处不产生位移。方形补偿器补偿量 用于补偿管道热胀冷缩变形量。 座设计详见图４。 连接角钢 ＝＝＝ 管材受热后的线膨胀量，按下式进行计算： △ ＝ （ｔｌ－ｔ２） 式中：△Ｌ为管道热膨胀伸长量，ｍ；Ｏｌ为管材的线 膨胀系数（１／Ｋ）或（１／￣Ｃ）；ｔ 为管道运行时的介质温 度， ；ｔ 为管道安装时的温度，ｑＣ；Ｌ为计算管段 的长度，ｍ。 经计算：ＡＬ＝ａ・△ｔ・Ｌ＝０．０００ ０１２×１５ Ｘ ９５５．８＝ 图４管道滑动支架设计图（单位：ａｒｍ） 拖拉墩设置在桥头两端人土段管道，拖拉段 长度３ ｍ，采用钢筋混凝土结构，管道外壁上焊制 剪力销，外包混凝土厚度８０ ｃｍ，拖拉墩设计详见 图５。 ＼：。＼ ， ’．１． 。 级’． 配碎．．ｄ石 ．． ．誊 １Ｉ １． ・ ‘ ｌ １． ，・Ｉ ｌ ｜ ： ＼Ｃ１５黍狠艚土翠层 ｌ １女Ｕ ● ； ３ｂ０ 坤 拖毽燮皇耍罾１：５０ 麟 剪 图５拖拉段设计图（单位：ｃｍ） ４．２管道热胀冷缩处理 给水管径ＤＮ６００ ｍｍ，管材为螺旋缝埋弧焊接 钢管，材质为Ｑ２３５Ｂ，管道壁厚１４ ｍｍ，管道工作 压力０．６ ＭＰａ。管道采用焊接连接。给水管道下设 置支座，支座间距不大于１５ ｍ，桥梁段均为滑动支 座，管道两端人土段内设置拖拉墩作为固定端，管 道总长９５５．８ ｍ，内设置４个方形补偿器。固定支 座承受管道热胀冷缩变形产生的水平推力，使管 ０．１７２ ｍ＝ｌ７２ ｍｍ 管道热伸长量为１７２ ｍｍ。考虑到补偿器的后 期维修与管理方便，故该工程采用方形补偿器的 自然补偿，单根管线全线设置４座补偿器，尺寸为 高×长＝４ ｍ Ｘ ４ ｍ，可以满足全线管道变形量要 求。 由于全线均采用方形补偿器的自然补偿方 式，故在每个自然补偿器高点处均设置排气阀一 座，避免气蚀对于补偿器弯头端的长时间侵蚀。 ４．３管道保温及防腐处理 由于该工程地处东北，且为外露管道，同时桥 梁穿越段为海水交换通道，故对管道的保温及保 温外防腐设计提出了一定要求。 该工程管道保温采用超细玻璃棉制品，要求保 温层厚度为１００ ｍｍ，技术指标满足如下要求：密 度≤４０ ｋｇ／ｍ ，导热系数＜０．０２６ ｗ／ｍ ，耐热性＜ ４００￣Ｃ。为避免海水蒸发腐蚀作用，故管道外保护 层选用０．５ ｍｍ厚的镀锌薄钢板外刷防腐漆（同钢 桁架防腐漆），管道绝热层做法结构见图６。 图６绝热层做法结构图 ４．３．１绝热层的要求 （１）绝热材料棉毡用于管道绝热，施Ｔ时应使 棉毡紧贴于管道表面，用镀锌铁丝扎紧，捆扎间距 为２００～４００ ｍｍ。 （２）管道支座、吊架以及法兰、阀门和出入孔 等部位，在整体绝热时留一定装卸间隙，待整体绝 热及保护层施工完毕后，再做局部绝热处理，并注 ２０１７年４月第４期 城市道桥与防洪 应在伸缩方向留适当活动搭口。 防洪排水１１９ 意施工完毕的绝热结构不得妨碍活动支座的滑 动。 ４．３．２保护层要求 ５工程结论 该工程有效解决了大口径管道长距离随桥敷 设问题和管道后期的使用和维护。同时，在管道的 设计中通过各个节点的优化处置，避免管道作用 桥梁结构的影响。实践证明，ＤＮ６００ ｍｍ的输水管 道可以安全随桥架设。该工程不仅缩短了整体建 设工期，也大大降低了管道部分建设投资。该工程 的建设为后期类似工程的建设提供了一定的参 考。 参考文献： （１）玻璃布：以螺纹状紧缠在绝热层外，前后 搭接约５０ ｍｍ，自低向高处施工，布带两端和每隔 ３ ｍ处用镀锌铁丝捆扎。 （２）玻璃布乳化沥青涂层：在缠好的玻璃布外 表面涂刷乳化沥青，用量为２￣３ｋｇ／ｍ２，涂刷两道，第 二道需在第一道干燥后进行。 ４．３．３金属保护层的要求 （１）安装前，先将金属板两边弯出两道半圆凸 缘后再将凸缘对其安装。 （２）水平管道绝热，可直接将金属板卷合在绝 热层外，按管道坡向自下而上施工，两板环向半圆 凸缘重叠，纵向搭口向下，搭接处重合５０ ｍｍ。 （３）考虑管道运行受热膨胀位移，金属保护层 …刘艺．管道应力计算软件在随桥燃气管道的应用【Ｊ］．煤气与热 力，２０ｏ９（５）：３２—３５． ［２】赵海燕，魏丽，戴荧．跨海大管径给水管道随桥敷设问题研究［Ｊ】． 公路，２００１１（７）：１４９—１５１． ｜七々电七七｜｜七七｜七七 七七电 七 七七七七七七七七 电 七 七七ｔ七七七七七电电七 七七’七七七 七七电七七七 七七七七’七七七七七七七七七电七七七七七 ★七七七七’七七｜七’七’七七七七 运营里程世界第一客流量世界第二上海地铁可靠度提升１５倍 从２０１２年到２０１６年，上海地铁新建、通车共计１１条线，包括９号线、１３号线、１２号线、１１号线和１６ 号线等线路和延伸段，里程数增加了１６３．４ ｋｍ，新增运营车站８５座，累计运营总里程达６１７ ｋｍ（含磁浮）， 运营车站共３６７座（含磁浮），形成了“覆盖中心城区、连接市郊新城、贯通重要枢纽”的上海轨道交通基本 运营网络。 ６１７ ｋｍ，运营里程数世界第一；２０１６年，全网客流达３３．９７亿人次，跃居世界第二。上海地铁用了二十 多年的时间，超越了发达国家地铁一百多年的发展，目前还有２１６ ｋｍ轨道交通新线在建。到２０２０年，上 海将形成超过８００ ｋｍ的地铁网络。 面对这样一个超大规模的地铁网络，上海正在进行一项前所未有的探索，即让上海地铁发展走在“人 性化服务、精细化管理、标准化建设”轨道上，安全地运营管理好一张“线路多、辐射远、站点密、客流大”的 超大网络。 从２０１０年至今，上海地铁的卫生标准提升了３次。现在，车站地面在运营期间保洁、停运后再深度清 扫，站内墙顶每周一次深度保洁，出人口顶篷每周一次保洁，车站屏蔽门每两周一次保沽……这些都变成 了上海地铁的“卫生标准”。上海地铁设置了立体模式的导向标识，在“上挂、墙贴、地面引导”等三个空间 维度都有所体现。地铁乘务员交、上岗都有标准，车站服务员在为乘客提供服务时的用语、动作都有 标准来规范，就连站务员在为乘客指路时，标准也要求必须五指并拢，不能用一个手指来指指点点。 经过５年多的提升，运营服务标准化体系逐渐建成，管理效率和服务质量也大幅提高。上海地铁的 “运营可靠度”（５ ｍｉｎ晚点频次）从２０１０年的１５．７万车公里、２０１２年的４９．６６万车公里，提升至２０１６年的 ２３４万车公里。去年１２月，上海地铁运营服务标准化体系被国家标准化管理委员会以高分９８分（总分 １００分）通过评估验收。申通地铁集团率先成为全国轨道交通行业首家国家级运营服务标准化试点单位， 并先后获得“全国实施卓越绩效模式先进企业”（连续６年）、２０１５年度上海市质量金奖、“上海市文明行 业”（连续４届）等荣誉。
