下穿桥管线过桥方案比选案例分析.pdf

178工程设计 2023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究摘要：下穿桥作为诸多立交形式中的一种，在城市建设中的应用越来越广泛。下穿桥建设过程中，往往伴随各类管线的敷设。如何合理地布置管线过桥方案，以达到安全、经济、美观的目的值得研究。文章依托某工程实例，分析钢吊架方案、管线桥方案、横隔板预留孔洞方案三种管线过桥方案及其特点，经过综合比选确定最佳管线过桥方案。通过对比分析，得出横隔板预留孔洞方案经济高效，适用于此案例工程。关键词：下穿桥；过桥管线；市政工程Abstract:As one of many interchange forms,the underpass bridge is more and more widely used in urban construction.In the process of underpass bridge construction,it is often accompanied by the laying of various pipelines.How to reasonably arrange bridge crossing scheme of the pipelines to achieve the purpose of safety,economy and beauty is worth studying.Based on an engineering example,three bridge crossing schemes of pipelines of steel hanger scheme,pipeline bridge scheme and reserving hole in intermediate diaphragm scheme and their characteristics are analyzed,and the best bridge crossing scheme for pipelines is determined through comprehensive comparison and selection.Through comparative analysis,it is concluded that the scheme of reserving holes in intermediate diaphragm is economical and efficient,which is suitable for this case engineering.Key Words:underpass bridge;bridge crossing pipeline;municipal engineering分类号：U443下穿桥管线过桥方案比选案例分析陈 涛，刘伟楠深圳市市政设计研究院有限公司合肥设计院，安徽 合肥 230011Case Analysis on Comparison and Selection of Bridge Crossing Schemes of Pipelines for the Underpass BridgeCHEN Tao,LIU WeinanHefei Design Institute of Shenzhen Municipal Design&Research Institute Co.,Ltd.,Hefei 230011,Anhui,China058.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.12.下穿桥因占地较少、对城市空间和周围环境影响小的特点，被广泛应用于城市各级道路交叉口建设。为满足桥下道路净空要求，下穿道路其下挖深度一般在 6 8 m，最深的情况下可达 10 m 以上1，两侧需较长的敞口段保证道路纵坡小于规范值。地下管线的埋深一般在 0.7 4.0 m，较长的路堑结构势必会影响大范围的管线过路，因此大部分管线需要采用随桥方案过路。而下穿桥上部结构的空间利用有限，如何合理地布置管线过桥方案成为下穿桥设计需充分考虑的问题，否则会导致地下管线的长距离改迁，甚至是不必要的重复性建设，造成极大的资源浪费2。1 工程概况某下穿桥工程位于合肥市长丰县岗集镇魏武路和科学岛北路交口，属于合肥大科学装置集中区魏武路（合淮路谭岗路）建设工程。魏武路为城市快速路，双向八车道，采用魏武路下穿科学岛北路方案，桥梁沿魏武路线位方向宽度为 121 m，上部采用桥梁形式跨越。下穿桥立面布置如图 1（见下页）所示。桥梁上部结构采用装配式预应力混凝土小箱梁，跨径为 35.1 m，预制梁高 1.8 m。根据科学岛北路路幅及路面横坡布置情况，结构横向按六幅桥设计，单幅桥宽 20.15 m，每幅桥主梁片数为 7 片。箱梁横向中心间距为 2.808 m，单片小箱梁预制宽度为 2.4 m，现浇湿接缝宽度为 0.408 m。下部结构采用轻型桥台接咬合桩形式，桥台帽梁高 1.2 m，咬合桩桩径为 1.2 m。2 管线过桥方案城市桥梁常见的管线过桥方案是从架空的人行道作者简介：陈涛，男，本科，高级工程师，研究方向为道路与桥梁工程。179工程设计工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月道板下方通过，此项目路面为魏武路辅道与科学岛北路平交，上部无架空人行道结构实施条件，因此管线只能在桥下跨越。根据现行规范要求，给水管、电信电缆、热力管、电力排管（电压 10 kV）、燃气管（设计压力 0.4 MPa）等可随市政桥梁敷设。管线过桥形式，应结合市政桥梁的断面结构形式，合理安全地布置管线位置，综合景观效果、使用需要、安全运营、经济合理等方面3，选择合理的桥梁市政管线布置形式。2.1 钢吊架方案支吊架方案是一种常见的管线过桥方案，是采用钢结构吊架将管道悬吊于桥梁悬臂板下方，主梁预制时需预埋吊架的受力构件。结合此工程桥梁结构型式，可以采用两种方法悬吊管线，如图 2 所示。一种是采用刚性支架，通过预埋在悬臂与箱梁腹板的钢板，焊接横向方钢与竖向钢板。另一种是在沉降缝两侧的箱梁悬臂上预埋吊杆，吊杆再与支撑管线的槽钢连接，为避免差异沉降等对吊架结构安全造成损害，吊架需做成静定结构。刚性吊架因空间限制，适合直径较小的单根燃气、供水和弱电管线。静定结构吊架可用于悬吊大直径管线及多孔的强电管线，但是由于其静定特性，可能会因两幅桥振动频率不同而导致晃动，对管线运营不利。另外，管线通过钢吊架悬吊于结构外部，景观性差。2.2 管线桥方案管线桥是为特定管线荷载跨越障碍物而修建的特殊专用桥梁4，在市政工程及能源工程中应用广泛。相比一般桥梁，管线桥所承受的外部荷载较小，且以静荷载为主。当管径较多，且管径较大时，桥梁利用空间不足，可以采用管线桥方案。常见管线桥有梁式、桁架式、拱式、悬索式等多种结构类型。城市下穿桥基本均为一跨结构，跨径一般为 20 35 m，跨度适中，因此下穿工程管线桥一般采用一跨简支钢箱梁结构，布置在下穿桥两侧。钢箱梁承载能力强、梁高低、加工方便，可根据管线类型、管径、孔数等灵活分配箱室宽度，如图 3（见下页）所示。管线桥一般布置在桥梁结构两侧，与桥梁结构分离，不受桥梁动荷载的振动影响，另外上部盖板可做成活动结构，对管线的运营及后期管养十分友好。但是其整体造型与下穿桥不协调，景观效果较差。2.3 横隔板预留孔洞方案除两幅桥间的空隙外，每幅桥小箱梁间也存在间隔，但是为了保证横向的整体性，小箱梁跨中及两端都会设置钢筋混凝土的实心横隔板。在横隔板上预留孔洞可以让管线通过，但是开孔后，相当于降低了横图 1 下穿桥立面布置示意图（单位：cm）图 2 钢吊架方案示意图（单位：mm）（a）刚性吊架（b）静定结构吊架10010 热镀锌钢板808010 热镀锌方钢预埋件钢锚板20 吊杆槽钢 18#B10 cm 厚沥青混凝土桥面铺装12 cm 厚 C50 混凝土现浇层180 cm 厚预制小箱梁魏武路道路中线机动车道机动车道桥台台帽5050501204545搭板长 500搭板长 500120 咬合桩40 型伸缩缝咬合桩长 L40 型伸缩缝3 5101 5501 5500.5%180工程设计 2023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究梁梁高。为保证桥梁横向的整体受力，可以通过加密横隔板的方法。加密的横隔板又可以起到支撑管线的作用，每 3 m 左右设置一道横隔板即可满足一般管线本身的跨越能力。横隔板预留孔洞方案不需要其他预埋件，施工简便，箱梁现浇部分完成后，即可穿管，如图 4 所示。同时加密的横隔板能够将管道的荷载传递至箱梁整体受力，整体性好，承载能力强。与其他方案相比，加密隔板可设置在任何两片同幅的箱梁间，管线布置位置更加灵活，可以有效减少管线转弯距离及工作井数量。图 4 某下穿桥横隔板过管线实例3 方案比选过桥方案的好坏影响管线的后期施工、运营、检修5，好的方案也能保证下穿桥的顺利施工。结合多种因素，对上述方案进行比选如表 1 所示。图 3 管线桥横断面示意图（单位：mm）根据各种方案的特点，结合此工程管线类型多、数量多、荷载较大等因素，若吊架脱落则会对下方城市快速路造成极大的安全问题，因此不推荐采用钢吊架方案。同时由于下穿宽度方向达到 121 m，已经过了交口范围，若采用管线桥方案，管线需增加转弯工作井，绕路距离长，景观性差，也不推荐。而选用横隔板预留孔洞方案，不仅能够解决大直径、荷载重的管线过桥问题，而且由于管线布置灵活性大，能够减少管线绕路产生的工程量，对控制工程总投资有利。4 结论管线过桥在下穿桥设计与建设的过程中是非常重要的一项内容。对管线的充分考虑能让桥梁建设顺利完成，相反则会阻碍工程的正常实施，造成重复建设的浪费。通过以上分析，可以得出如下结论：（1）下穿桥较长的路堑结构会影响大范围的管线过路，因此下穿桥的管线过桥设计尤为重要，设计应充分考虑。（2）下穿桥采用管线经加密横隔板过桥方案，可以有效确保多种类型、数量的管线过桥，且具备灵活性好、景观效果好、造价低、施工方便的优点。（3）不同桥型方案，应根据工程特点，结合经济、安全、管养等多因素比选，选取合适的管线过桥方案，甚至是多种方案结合，保证让所有管线顺利通过。参考文献1 张德豪,黄鹏.浅谈合肥地区地铁建设对城市下穿桥结构选型的影响J.工程与建设,2017,31(1):53-55.2 秦向杰,何初生,陈翠丽,等.下穿铁路运行条件下双曲拱桥加固优化设计J.公路,2020,65(3):106-110.3 刘磊,董莉莉.综合管网过桥加固改造设计与分析J.公路,2017,62(7):168-172.4 孙绪锋,孙海波,孙志刚,等.城市桥梁管线过桥方案探讨J.山东交通科技,2020(3):95-97.5 尹利.市政工程施工中地下管线的施工技术分析J.工程技术研究,2021,6(9):99-100.表 1 管线过桥方案比选表比选项目钢吊架方案管线桥方案横隔板预留孔洞方案承载管线能力悬吊方案，承载能力较差可根据管线直径、荷载专门设计，承载能力强由横隔板传递至箱梁整体受力，承载能力强管线布置位置箱梁外侧悬臂，两幅桥间空隙，位置固定下穿桥两侧，位置固定全桥宽度范围内，同幅桥箱梁间，位置灵活对桥梁的影响管线荷载主要由悬臂处预埋件受力，应力集中，对桥梁结构不利结构与下穿桥分离，互不影响箱梁整体受力，影响较小检修便利性管线悬吊在结构外，检修较便利管线桥上部顶板设置活动盖板，检修便利管线在箱梁间，裸露在外侧，检修较便利景观悬吊在结构外，景观性差一般设置在下穿两侧，景观性较差管线从横隔板内穿越，景观性较好经济构造简单，造价低需增加单独的管线桥，造价高横隔板需加密，钢筋混凝土工程量增加，造价较高3 500600900200700900200盖板20 孔电力DN600DN500DN800给水燃气热力