熱力管道穿越渭河堤防工程方案論證

王梅霞 郝菊紅

（1.宜川縣水利工作隊 陜西 宜川 716200；2.渭南市洛惠渠管理局 陜西 渭南 714000）

1 前言

陜西秦元熱電廠4×300MW機(jī)組供熱改造項目是納入《西安市城市供熱規(guī)劃》中為西安市北郊供熱的主要工程之一。該工程的實施是緩解西安城北區(qū)域供熱需求、改善人民生活質(zhì)量和人居環(huán)境的重大民生工程，隨著西咸新區(qū)建設(shè)的不斷推進(jìn)，該工程項目的實施顯得更加重要和迫切。

該工程擬采用熱力管道將高溫?zé)崴呻姀S輸送至西安北城區(qū)，由于該管道要穿越渭河及兩岸堤防，對渭河防洪工程有一定的影響，同時熱力管道自身亦存在防洪安全問題，2011年2月，黃河水利科學(xué)研究院完成了《渭電供熱項目外網(wǎng)穿越渭河防洪評價報告》的編寫，從防洪安全角度對項目進(jìn)行了研究。

由黃河水利委員會對該供熱項目穿越渭河建設(shè)工程暨防洪評價報告的審查意見：基本同意管道穿越渭河采用百年一遇洪水設(shè)計以及洪評報告結(jié)論、技術(shù)審查意見、工程建設(shè)實際和相關(guān)規(guī)程規(guī)范等。

2 工程概況

2.1 穿堤熱力管道情況

本次擬穿越渭河堤防的管道工程為陜西秦元熱電有限公司4×300MW機(jī)組供熱改造項目的外部供熱管網(wǎng)工程之一，從渭河左岸的電廠供熱首站穿越渭河及兩岸堤防至渭河南岸的河堤路，沿明光路西側(cè)向南至尚稷路口，通過中繼泵站與西安市熱力公司的供熱管網(wǎng)連接，總長約7.0km。

供熱管道為雙管并行，管徑為DN1220，供熱介質(zhì)為130/70℃高溫?zé)崴?，最大供熱能力?70MW，設(shè)計輸送能力為700MW，可滿足1300萬m3～1500萬m3的供熱需求，設(shè)計壓力1.6 MPa。

供熱管道采用壓力鋼管，其外部為聚乙氰脲酸脂硬質(zhì)塑料泡沫保溫層和聚乙烯外護(hù)管，其保溫厚度65mm，外護(hù)管厚度17mm。渭河穿越工程涉及范圍內(nèi)線路水平長度1523.1 m，其中穿渭河的管道長1312.6 m，跨堤管段長210.5 m。

2.2 穿越渭河位置及堤防情況

管道穿越堤防位置在西安咸陽國際機(jī)場專用高速公路跨渭河特大橋下游370 m、大唐渭河電廠供熱管橋上游230 m處。渭河左岸咸陽段堤防樁號為17+550 m，右岸西安段堤防樁號為12+040 m。

左岸咸陽段堤防按百年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，為一級堤防，設(shè)計洪水位374.63 m（黃海高程系，下同），堤頂設(shè)計高程376.49 m，設(shè)計流量9990m3/s。堤頂寬度20 m，堤頂設(shè)有4級公路，河堤迎水坡1∶4，背水坡1∶3。堤防的保護(hù)范圍：臨水側(cè)為50 m，背水側(cè)為30 m，堤腳建有拋石壩垛。

右岸西安段堤防按百年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，為一級堤防，設(shè)計洪水位374.63 m，設(shè)計流量9990m3/s。堤頂現(xiàn)狀高程377.22 m，堤頂寬度49 m，堤頂設(shè)有2級公路，河堤迎水坡1∶3，背水坡1∶3。其迎水坡已進(jìn)行防滲處理，從內(nèi)到外依次采用：防滲土工布、賓格網(wǎng)并覆300mm厚的素土處理、背水坡用草皮綠化。

3 熱力管道穿越方案的分析

3.1 工程穿越方案分析

根據(jù)《防洪評價報告》、《堤防工程設(shè)計規(guī)范》以及供熱管道線路總體布置，結(jié)合渭河兩岸堤防現(xiàn)狀，本次共選四個大的方案。

3.1.1 跨堤方案

采用橋墩式支架架空跨越堤防，然后將管道分別與河堤兩側(cè)鋪設(shè)的管道連接。

①管橋跨越河堤時，橋墩的布置均在堤身設(shè)計斷面堤腳5.0 m以外，對堤防加高培厚工程的實施基本無影響，對堤防安全不會造成影響。②由于管橋采用立交方式跨越堤防，已留有道路的行車凈高4.5 m，完全滿足規(guī)范行車的要求，并且對河道的日常管理不會帶來不利影響，對防汛搶險不會造成影響。③該方案運(yùn)行維修均在管橋上進(jìn)行，運(yùn)行期不受洪水影響。④因橋墩設(shè)在河堤內(nèi)，并且施工需做圍堰，不應(yīng)在汛期施工。⑤因過河熱力管道在河底的沖刷線以下穿過，跨堤熱力管道在管橋上穿過時，在河堤內(nèi)側(cè)熱力管道與河底穿管要連接，從橋頂至河底連接點之間的管道，勢必要暴露在河中，這部分管道不僅要受到洪水的沖擊，而且嚴(yán)重影響著管道的安全穩(wěn)定。⑥工程投資較大。

3.1.2 爬堤方案

穿堤熱力管道置于混凝土箱涵內(nèi)，沿堤防表面爬過堤防，對穿堤箱涵處堤防進(jìn)行加高培厚，兩側(cè)采用緩坡與原堤頂相連。

①箱涵爬越河堤時，爬堤箱涵布置均在堤身表面，不會對堤防設(shè)計斷面進(jìn)行破壞，對渭河堤防穩(wěn)定不會造成影響。由于管道布置在箱涵內(nèi)部，箱涵可以承受荷載，故此也不會影響堤防加高培厚工程的實施。②因供熱管道穿越河道與爬堤連接段也需要大開挖，施工時要做臨時圍堰，還要進(jìn)行降水工作等，工程在施工期，對河道行洪有一定影響，故此，工程施工必須在汛前完成。③由于爬越管道布置在堤身表面，將會造成堤防在管道爬越處形成鼓包，雖采取一定的工程措施，對河道行洪仍有一定影響，并對堤頂路面整體性造成一定破壞和影響。④工程投資也比較大，相對于跨堤方案要小。

3.1.3 堤基以下穿越

將管道鋪設(shè)于堤基以下一定深度，然后將穿越河堤管道分別與河堤兩側(cè)鋪設(shè)的管道連接。施工采用頂管法。

①防洪大堤地基以下頂管，縮短管道鋪設(shè)周期，施工設(shè)備單一，操作簡便；②本工藝施工先要開挖工作豎井，對供熱管道的熱力補(bǔ)償處理非常方便。③因工作坑較深，施工排水難度較大，對堤防的安全威脅更大，不符合《堤防設(shè)計規(guī)范》的要求。④工程造價高。

3.1.4 洪水位以上與堤頂齊平穿堤

將管道從設(shè)計洪水以上穿過堤防斷面，然后將穿越河堤的管道分別與河堤兩側(cè)鋪設(shè)的管道連接。根據(jù)施工工藝的不同具體分為直埋式穿越、加套管穿越、置于箱涵內(nèi)穿越。

（1）直埋式管道穿堤分析

優(yōu)點：①穿堤管道均布置在堤身表面以下，設(shè)計洪水位以上，對堤防設(shè)計斷面破壞較小，不會對渭河堤防穩(wěn)定造成影響。②管道穿堤段的施工受洪水及地下水干擾較小，施工開挖及其他工作量較小，節(jié)省投資，且施工速度快。③后期管理方面，便于檢修和檢測。④管道穿越后恢復(fù)堤防原貌，對其他設(shè)施影響小，且外形美觀。

缺點：①供熱管道穿越河道部分仍需要大開挖，施工時要做臨時圍堰，進(jìn)行降水工作等，工程在施工期，對河道行洪有一定影響，所以，工程施工必須在汛前完成。②因堤頂兼做公路，在堤頂穿過的管道，受外部荷載影響較大，存在管道受壓破壞的可能。

（2）套管穿堤方案分析

優(yōu)點：①套管穿越河堤時，建筑物布置在堤身表面以下，設(shè)計洪水位以上，對堤防設(shè)計斷面破壞較小，對堤防安全不會造成影響。②管道穿堤段的施工受洪水及地下水干擾較小，開挖及其他工作量均較小，施工速度快，節(jié)省投資。

缺點：①熱力管道置于套管內(nèi)，由于套管密封，不利于主管道后期的檢修和維護(hù)。②供熱管道穿越河道部分仍需要大開挖，施工時要做臨時圍堰，還要進(jìn)行降水工作等，對河道行洪有一定影響，所以，施工須在汛前完成。③該工程實施后，穿越堤頂路面的套管，常年受車輛等荷載，存在管道受壓破壞的可能性。

（3）管道置于箱涵內(nèi)穿堤方案分析

優(yōu)點：①箱涵穿越河堤時，箱涵布置均在堤身表面以下，設(shè)計洪水位以上，對堤防設(shè)計斷面破壞較小，不會對堤防安全造成影響。②管道穿堤段的施工受洪水及地下水干擾小，開挖及其他工作量較小，施工速度快。③箱涵穿堤能保證堤頂?shù)缆方煌ò踩囊蟆＂茉诘添敶┰蕉?，箱涵能承受外部壓力，所以箱涵?nèi)管道的自身安全要保證。⑤后期便于管道的檢修和維護(hù)。

缺點：由于要在堤頂進(jìn)行開挖，對堤頂路面整體性局部會造成影響，但不會影響車輛的正常行駛。

3.2 論證結(jié)論

經(jīng)對各個方案的綜合分析論證，參照已成工程的經(jīng)驗，結(jié)合本工程實際情況，最后選擇采用熱力管道置于箱涵內(nèi)、洪水位以上與堤頂齊平的穿堤方案，本方案不僅便于實施、工程投資較小、能夠滿足兩岸堤防防洪要求，而且對堤防管理運(yùn)行沒有任何影響。綜上，根據(jù)最優(yōu)化理論，本方案最為適宜。

4 結(jié)語

由于熱力管道穿越堤防對渭河防洪、河道管理影響十分重大，加之熱力管道自身安全性也十分重要，根據(jù)該工程的特殊性和重要性，管道穿堤方案的詳細(xì)研究十分必要。本專題報告的論證旨在讓設(shè)計方案具備結(jié)構(gòu)安全性、技術(shù)可行性。隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，諸如此類的穿河過堤工程會越來越多，為保證河道正常行洪和堤防安全，一般的穿河或穿堤管道必須在設(shè)計洪水位以上穿越，并且有一定的防護(hù)措施，才能保證管道的安全穿越和工程的順利建設(shè)。

[1]《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-1998）[S].

[2]《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》（CJJ34-2002）[S].

[3]《城鎮(zhèn)直埋供熱管道技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T81-98）[S].

[4]《高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管》（CJ/T114-2000）[S].

[5]《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》(GB50316-2000)(2008年版)[S].

[6]《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范》（GB50423-2007）[S].

[7]《原油和天然氣輸送管道穿跨越工程設(shè)計規(guī)范》（SY/T0015.1-98）[S].