凤凰山隧道工程大口径输水管线的设计

程晶　　曹彦龙　　周梁

(核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川成都　610011)



凤凰山隧道工程大口径输水管线的设计

程晶曹彦龙周梁

(核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川成都610011)

摘要:介绍了凤凰山隧道原水输水工程的实际情况，针对大口径输水管线大跨度跨越桥梁、长距离穿越双孔隧道的问题，提出了采用管桥架空及专用管沟的设计方案，并阐述了设计中需注意的问题，确保输水管线的供水安全性。

关键词:隧道，输水管线，专用管桥，管道

1　工程概况

本工程位于四川省达州市主城区北部，处于G210国道和塔石路之间。项目东西向横穿凤凰山，将G210国道、塔石路直接连接，并将凤凰山东西两侧的张家坝、莲花湖两大规划片区有机地连接起来。

本工程的原水输水管线为莲花湖水厂服务，从州河取水，通过已有的加压泵站向莲花湖水厂输水。管道起于加压泵站接管点，止于莲花湖水厂接管点，管线经过的道路全长4．9 km。输水管线设计流量为53万m3/d，采用两根DN1 600的输水管压力式输水。输水管线全程沿道路两侧敷设，中途大跨度跨越桥梁、长距离穿越双孔隧道。

2　管材选择

目前，用于输水工程的管材主要有钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管和预应力钢筒混凝土管。这四种管材性能的综合比较见表1。

表1　输水管材的综合性能比较

综合分析大口径输水管材的优缺点及工程造价，PCCP管的综合性能最为优越，适合在大口径输水管线中应用。因此，本工程确定:道路段及隧道段采用PCCP管，跨越桥梁管段及双孔隧道内各紧急停车带处采用焊接钢管。输水管线全程最高点与最低点的高差为85 m，管道根据不同的高程分别选用了压力等级为1．4 MPa，1．2 MPa和1．0 MPa的PCCP管。根据管道跨越桥梁的跨度不同，分别选用了D1 620×20和D1 620×22的焊接钢管。

3　管道穿越障碍的设计

输水管线沿线地形较为复杂，全线遇到必须穿越的障碍物主要有河流及隧道。本工程两条输水管线共跨越桥梁7座，穿越隧道共2 376 m。

3．1管道跨越桥梁

输水管线需跨越的桥梁跨度分别为206 m，163 m，156 m，131 m，81 m，81 m，81 m。由于桥梁之间的间距较短，输水管线需连续跨越几座桥梁，跨越的最大长度为301 m。根据工程的实际情况，输水管线在跨越桥梁时在两侧采用专用管桥架空管道，示意图见图1。为了安全性及美观性，通过与桥梁专业沟通协商，管桥上输水管线的中心距离桥梁边缘2．75 m，管顶高程低于桥梁路面高程0．6 m。输水管线(2条)共修建6座管桥，管桥最短的长度为25 m(1×25)，最长的长度为301．5 m(3×25+2×25．75+ 7×25)，跨度为25 m和25．75 m。管桥段输水管线采用自承式平直形架空钢管，根据允许跨度选用钢管的壁厚。跨度为25．75 m的输水管线采用焊接钢管D1 620×22，跨度为25 m的输水管线采用焊接钢管D1 620×20。

图1　输水管线专用管桥示意图

3．2管道穿越隧道

双孔隧道的长度分别为2 376 m和2 330 m，输水管线跨越桥梁后分别进入隧道，布置于隧道一侧的输水管线专用管沟中。对于隧道内输水管线的施工，PCCP管厂家如四川国统混凝土制品有限公司等提出可采用龙门吊将PCCP管运至管沟中安装，示意图见图2。在双孔隧道内各紧急停车带处，输水管线向外侧偏转，管道转弯处采用镇墩固定，管材用焊接钢管D1 620×12。

图2　输水管线专用管沟示意图

4　设计中需注意的问题

4．1输水管线连接管

本工程采用两根DN1 600的输水管线，为了输水管线的安全运行，确保输水干管任何一段发生故障时仍能通过70%的设计水量，在两根输水管线中间设置了3处连接管，连接管管径为1 400。

4．2管桥架空段管道的保护

管桥架空段的输水管线采用钢管，其架空的长度超过240 m的有3处，其中最长的架空长度为330 m。输水管线架空的长度较大，设计时主要注意的问题有:

1)管道的保温及补偿。由于温度的变化，架空钢管存在热胀冷缩的问题。为了减少因热胀冷缩而引起管道接口的断裂，需对架空钢管做保温措施及管道补偿措施。本工程采用聚氨酯硬质泡沫保温层对管道进行保温，厚度30 mm，外包0．5 mm玻璃丝布。管桥跨数不小于3跨的，每座管桥各设一处管道补偿器及配套措施解决管道的补偿问题。同时将管桥支墩上的支座设置为可滑移支座，以防止热胀冷缩对支墩的影响。

2)管道的防腐。环氧煤沥青外防腐施工简便，综合费用较低，根据本工程的情况，管道的外防腐采用环氧煤沥青涂料六油二布，厚度不小于0．6 mm。由于水泥砂浆衬里化学性能比较稳定，不影响水质，对钢管内壁除锈要求不高，施工质量有保证，因此管道的内防腐采用水泥砂浆衬里。

4．3自动复式排气阀及泄水阀

排气阀的设置主要是解决输水管线中空气的排出和注入问题，保证输水管线的安全正常运行。泄水阀的设置主要是考虑管道冲洗、检修时的排水问题。本工程排气阀和泄水阀的设置主要是根据管道纵断面图，在两个检修阀门之间的高点设置自动复式排气阀，低点设置泄水阀，同时在管桥段输水管线的隆起点也设置自动复式排气阀。排气阀的口径为200，平均间距为600 m。

5　结语

在凤凰山隧道工程输水管线的设计中，通过管桥、隧道专用管沟解决了输水管线跨越桥梁、穿越隧道的问题，保证输水管线的供水安全性。

中图分类号:TU990．3

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0122-02

收稿日期:2016-04-01

作者简介:程晶(1982-)，女，工程师;曹彦龙(1980-)，男，高级工程师;周梁(1985-)，男，工程师

Design of large diameter water pipelines in Phoenix mountain tunnel project

Cheng JingCao YanlongZhou Liang
(Southwest Geotechnical＆Design Institute of China Nuclear Industry，Chengdu 610011，China)

Abstract:Phoenix mountain tunnel are introduced to the actual situation of raw water pipeline，aiming at the large diameter water pipelines across the bridge with large span，long distance through double tunnel，this paper puts forward a design scheme of pipe bridge overhead and special pipe trench，and introduces the problems that should be noticed in design，to ensure the safety of water supply pipe．

Key words:tunnel，water pipelines，special pipe bridge，pipeline