水利论文发表之浅析给水管穿越河涌的形式
水利论文发表期刊推荐《水电能源科学》，（WaterResourcesandPower）创刊于1983年，由教育部主管，中国水力发电工程学会、华中科技大学、国测水电技术研究院主办，面向国内外公开发行，目前为全国中文核心期刊（2008版，水利水电类核心期刊排名第6）及中国科技核心期刊，也为华中科技大学D类期刊之一。
摘要：给水管道在通过河道时的穿越形式可分为河底穿越和河面跨越。河底穿越(倒虹管)的施工方法可采取：围堰开挖法，沉管法，顶管法及盾构法等。河面跨越可将管道附设于桥梁上或设专用的管桥（支墩、桁架）架设过河。给水管穿越河涌的形式应根据工程实际因地制宜选用。
关键词：给水管道过河,河底穿越,河面跨越
自来水供水系统作为城市发展最基本和最重要的基础设施，其供水的可靠和稳定性直接影响到城市的发展。在河网发达的地区，给水管道如何安全通过河涌，在设计与施工中，属于工程的难点，是保证供水安全的关键，对投资和施工周期影响很大。
给水管道在通过河道时的穿越形式可分为河底穿越和河面跨越。管道设计时应通过对河流的水文特征及河岸的地形地质、过河管道的水压水量等因素的分析，结合水务部门的要求，来确定河流穿越方式，以保证工程的安全性、经济性及可行性。
1、给水管道穿越河涌形式的选择
河底穿越即将给水管道以倒虹管的形式埋设于河底，施工方法有围堰开挖法，沉管法，顶管法及盾构法。河面跨越即通过各种支承构筑物将给水管道架空在跨过河面再入地敷设，支承方法有附桥、支墩、桁架、拱管等。
给水管道选择穿越河涌的形式时，需综合考虑以下几个问题并经过技术经济比较后确定：一是河道的水文特征及河岸的地形地质；二是过河管道的水压水量；三是地方水务部门对河道通航管理的要求；四是施工场地、条件。
给水管采用倒虹管形式穿越河底时，应尽量避开锚地，一般敷设成两条，按一条停止工作，另一条仍能通过设汁流量考虑，其位置应选在河床、河岸不受冲刷的地段，过河管道两端根据需要设置阀门井、排气阀和泄水装置。
给水管穿越河底设计前应勘测穿越的河床横断面、水位和工程地质资料，以确定倒虹管的弯曲角度、敷设高程、基础形式等，同时应满足相关规范对倒虹管有关覆土、流速、抗浮、防腐等要求。
给水管穿越河底的施工方法主要有围堰开挖法，沉管法，顶管法及盾构法。
2.1围堰开挖法
河涌枯水期间的水深较浅，且水流比较缓慢，河床的地形、地质条件良好，河道允许停航时，应尽量采取开挖埋设。围堰通常采用袋装土筑坝，也可采用钢板桩筑轻型坝。用钢板桩筑坝时，对于水深小于2m的河流，采用单排钢板桩围堰；对于水深大于2m的河流，宜采用双排钢板桩围堰。筑坝完成后开始抽水，同时预制管道，然后开挖管沟，下管，并根据需要设置配重块保护，检查合格后回填管沟，拆除围堰，疏浚河道。
2.2沉管法
在航运较繁忙，不允许全面停航或停航过久时，可采取预制管道水下沉放敷设，沉管敷设法是一种比较成熟的施工方法，其要求水道河床稳定和水流并不过急，施工具体步骤为挖泥船河流中开挖管沟，为防止管沟沟壁塌方，宽度、深度应比设计的适当加大，管沟开挖的同时，在河岸上完成穿越管道的组焊、检测、防腐补口、试压等工作，将预制管段两头用盲板封死，并在两头焊上适当长度放气管和注水管。管沟开挖成形后，用钢丝绳牵引到达指定位置，接着向管内注水，使管段均匀下沉，同时缓慢放松钢丝绳，以保证管段按设计中心线就位。根据埋深，就位后可以加配重块等保护管道，然后再回填管沟，保证河道的疏通和通航的要求。沉管敷设管道完成后需在管廊保护范围设置禁锚标志。
2.3顶管法
顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内再吊出。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。顶管法施工时，管道埋深、顶管井的止水均应满足顶管施工要求，管道也应采用加强级防腐。顶管法敷设的管道埋深大，不受河床冲刷及船舶航行抛锚影响，管道运行安全可靠，一般无需维修，顶管工作井可保留作检修井，利于倒虹管得清淤检查。但顶管法对地质条件敏感，工程不可预见性较大，工期难以控制，整体费用较高。
2.4盾构法
盾构是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，盾构机械机组前方用切削装置进行土体开挖并运出洞外，机组后方靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，从而形成隧道结构。盾构法比顶管法造价高，但盾构法对地质条件和管道的适用性优于顶管法，更适合长距离、大断面的隧洞工程。
盾构法敷设输水管道国内应用不多，目前只有“南水北调”、上海“青草沙输水工程”和广州“西江引水工程”中采用盾构法敷设输水管线。一般的步骤是利用盾构挖掘出隧洞，接着在盾构隧道设置输水的内衬材料，以达到防渗、防漏、抗压的要求。一般地，内衬材料采用混凝土，抗压要求高时采用钢管内衬。
3、给水管河面跨越技术介绍
跨越河道的架空管一般采用钢管、球墨铸铁管、钢骨架(板)聚乙烯塑料复合管，亦有采用承插式预应力钢筋混凝土管。距离较长时，应设伸缩接头，并在管道高处设排气阀门。为了防止冰冻，管道要采取保温措施。河面架空敷设的方式有：附桥式、支墩式、桁架式及拱管式。
3.1附桥式
给水管跨越河道可利用已有或拟建的桥梁敷设，将水管悬吊在桥下，或敷设在桥边人行道下的管沟内，亦可利用桥墩结合支架架设。沿桥梁设管是中小口径给水管过河的最常见方式。
3.2支墩式
单独在河道上设置支墩，将钢管架设在支墩上，充分利用钢管本身的刚度及承重结构跨越河道，支墩可采取钢筋混凝土桥墩式、桩架式或预制支墩等。在设计过河管道支墩时，如为通航河道必须取得有关航道管理部门、航运部门以及规划部门的同意，并共同确定管底高程、支墩跨距等；对于非通航河道亦应取得有关地区农田水利规划部门同意。管道应选择在河宽较窄、地质条件良好的地段，以降低造价。
3.3桁架式
桁架或拉索式即先在两岸建立支墩或塔架，利用高强钢架、钢索和钢管本身作为承重构件，支承给水管跨越河道，该方法可节约钢材，跨径愈大更可显示其优越性，并可避免水下工程，但要求两岸地质条件良好，地形稳定，同时吊装设备合符要求。一般采用的形式有双曲拱桁架、悬索桁架、斜拉索等。桁架所有金属外露构件、钢索等均须采取防腐处理。
3.4拱管式
拱管的特点是利用钢管本身既作输水管道又作承重结构，施工简便，节省支承材料。拱管两端必须与两岸支座牢固结合，支座应按受力条件进行计算。拱管主体一般由若干节短管焊接而成，每节短臂长度一般为1～1.5m，各节短管准确长度应通过计算确定，各节短管的焊接要求较高，应采用双面坡口焊探伤检查，另外吊装时可在拱管中部加设临时钢索固定，以避免在吊装时出现拱管下垂变形或开裂。拱臂矢高比一般为1/6～1/8，常用1/8。
4、结束语
给水管道可通过河底穿越和河面跨越的形式越过河道，在实际工程中，应根据河道的实际情况，当地地形地质，施工条件等选择合适的穿越方案，选定的工程方案应该是技术可行，工期、风险可控，经济性强，水务部门认可的方案。另外，管道的敷设施工时要合理安排工序，严格按照规范要求施工，才能确保埋设的管道质量，以保证供水的安全性。
参考文献
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