热力管道穿越渭河堤防工程方案论证

王梅霞 郝菊红

（1.宜川县水利工作队 陕西 宜川 716200；2.渭南市洛惠渠管理局 陕西 渭南 714000）

1 前言

陕西秦元热电厂4×300MW机组供热改造项目是纳入《西安市城市供热规划》中为西安市北郊供热的主要工程之一。该工程的实施是缓解西安城北区域供热需求、改善人民生活质量和人居环境的重大民生工程，随着西咸新区建设的不断推进，该工程项目的实施显得更加重要和迫切。

该工程拟采用热力管道将高温热水由电厂输送至西安北城区，由于该管道要穿越渭河及两岸堤防，对渭河防洪工程有一定的影响，同时热力管道自身亦存在防洪安全问题，2011年2月，黄河水利科学研究院完成了《渭电供热项目外网穿越渭河防洪评价报告》的编写，从防洪安全角度对项目进行了研究。

由黄河水利委员会对该供热项目穿越渭河建设工程暨防洪评价报告的审查意见：基本同意管道穿越渭河采用百年一遇洪水设计以及洪评报告结论、技术审查意见、工程建设实际和相关规程规范等。

2 工程概况

2.1 穿堤热力管道情况

本次拟穿越渭河堤防的管道工程为陕西秦元热电有限公司4×300MW机组供热改造项目的外部供热管网工程之一，从渭河左岸的电厂供热首站穿越渭河及两岸堤防至渭河南岸的河堤路，沿明光路西侧向南至尚稷路口，通过中继泵站与西安市热力公司的供热管网连接，总长约7.0km。

供热管道为双管并行，管径为DN1220，供热介质为130/70℃高温热水，最大供热能力为770MW，设计输送能力为700MW，可满足1300万m3～1500万m3的供热需求，设计压力1.6 MPa。

供热管道采用压力钢管，其外部为聚乙氰脲酸脂硬质塑料泡沫保温层和聚乙烯外护管，其保温厚度65mm，外护管厚度17mm。渭河穿越工程涉及范围内线路水平长度1523.1 m，其中穿渭河的管道长1312.6 m，跨堤管段长210.5 m。

2.2 穿越渭河位置及堤防情况

管道穿越堤防位置在西安咸阳国际机场专用高速公路跨渭河特大桥下游370 m、大唐渭河电厂供热管桥上游230 m处。渭河左岸咸阳段堤防桩号为17+550 m，右岸西安段堤防桩号为12+040 m。

左岸咸阳段堤防按百年一遇洪水标准设计，为一级堤防，设计洪水位374.63 m（黄海高程系，下同），堤顶设计高程376.49 m，设计流量9990m3/s。堤顶宽度20 m，堤顶设有4级公路，河堤迎水坡1∶4，背水坡1∶3。堤防的保护范围：临水侧为50 m，背水侧为30 m，堤脚建有抛石坝垛。

右岸西安段堤防按百年一遇洪水标准设计，为一级堤防，设计洪水位374.63 m，设计流量9990m3/s。堤顶现状高程377.22 m，堤顶宽度49 m，堤顶设有2级公路，河堤迎水坡1∶3，背水坡1∶3。其迎水坡已进行防渗处理，从内到外依次采用：防渗土工布、宾格网并覆300mm厚的素土处理、背水坡用草皮绿化。

3 热力管道穿越方案的分析

3.1 工程穿越方案分析

根据《防洪评价报告》、《堤防工程设计规范》以及供热管道线路总体布置，结合渭河两岸堤防现状，本次共选四个大的方案。

3.1.1 跨堤方案

采用桥墩式支架架空跨越堤防，然后将管道分别与河堤两侧铺设的管道连接。

①管桥跨越河堤时，桥墩的布置均在堤身设计断面堤脚5.0 m以外，对堤防加高培厚工程的实施基本无影响，对堤防安全不会造成影响。②由于管桥采用立交方式跨越堤防，已留有道路的行车净高4.5 m，完全满足规范行车的要求，并且对河道的日常管理不会带来不利影响，对防汛抢险不会造成影响。③该方案运行维修均在管桥上进行，运行期不受洪水影响。④因桥墩设在河堤内，并且施工需做围堰，不应在汛期施工。⑤因过河热力管道在河底的冲刷线以下穿过，跨堤热力管道在管桥上穿过时，在河堤内侧热力管道与河底穿管要连接，从桥顶至河底连接点之间的管道，势必要暴露在河中，这部分管道不仅要受到洪水的冲击，而且严重影响着管道的安全稳定。⑥工程投资较大。

3.1.2 爬堤方案

穿堤热力管道置于混凝土箱涵内，沿堤防表面爬过堤防，对穿堤箱涵处堤防进行加高培厚，两侧采用缓坡与原堤顶相连。

①箱涵爬越河堤时，爬堤箱涵布置均在堤身表面，不会对堤防设计断面进行破坏，对渭河堤防稳定不会造成影响。由于管道布置在箱涵内部，箱涵可以承受荷载，故此也不会影响堤防加高培厚工程的实施。②因供热管道穿越河道与爬堤连接段也需要大开挖，施工时要做临时围堰，还要进行降水工作等，工程在施工期，对河道行洪有一定影响，故此，工程施工必须在汛前完成。③由于爬越管道布置在堤身表面，将会造成堤防在管道爬越处形成鼓包，虽采取一定的工程措施，对河道行洪仍有一定影响，并对堤顶路面整体性造成一定破坏和影响。④工程投资也比较大，相对于跨堤方案要小。

3.1.3 堤基以下穿越

将管道铺设于堤基以下一定深度，然后将穿越河堤管道分别与河堤两侧铺设的管道连接。施工采用顶管法。

①防洪大堤地基以下顶管，缩短管道铺设周期，施工设备单一，操作简便；②本工艺施工先要开挖工作竖井，对供热管道的热力补偿处理非常方便。③因工作坑较深，施工排水难度较大，对堤防的安全威胁更大，不符合《堤防设计规范》的要求。④工程造价高。

3.1.4 洪水位以上与堤顶齐平穿堤

将管道从设计洪水以上穿过堤防断面，然后将穿越河堤的管道分别与河堤两侧铺设的管道连接。根据施工工艺的不同具体分为直埋式穿越、加套管穿越、置于箱涵内穿越。

（1）直埋式管道穿堤分析

优点：①穿堤管道均布置在堤身表面以下，设计洪水位以上，对堤防设计断面破坏较小，不会对渭河堤防稳定造成影响。②管道穿堤段的施工受洪水及地下水干扰较小，施工开挖及其他工作量较小，节省投资，且施工速度快。③后期管理方面，便于检修和检测。④管道穿越后恢复堤防原貌，对其他设施影响小，且外形美观。

缺点：①供热管道穿越河道部分仍需要大开挖，施工时要做临时围堰，进行降水工作等，工程在施工期，对河道行洪有一定影响，所以，工程施工必须在汛前完成。②因堤顶兼做公路，在堤顶穿过的管道，受外部荷载影响较大，存在管道受压破坏的可能。

（2）套管穿堤方案分析

优点：①套管穿越河堤时，建筑物布置在堤身表面以下，设计洪水位以上，对堤防设计断面破坏较小，对堤防安全不会造成影响。②管道穿堤段的施工受洪水及地下水干扰较小，开挖及其他工作量均较小，施工速度快，节省投资。

缺点：①热力管道置于套管内，由于套管密封，不利于主管道后期的检修和维护。②供热管道穿越河道部分仍需要大开挖，施工时要做临时围堰，还要进行降水工作等，对河道行洪有一定影响，所以，施工须在汛前完成。③该工程实施后，穿越堤顶路面的套管，常年受车辆等荷载，存在管道受压破坏的可能性。

（3）管道置于箱涵内穿堤方案分析

优点：①箱涵穿越河堤时，箱涵布置均在堤身表面以下，设计洪水位以上，对堤防设计断面破坏较小，不会对堤防安全造成影响。②管道穿堤段的施工受洪水及地下水干扰小，开挖及其他工作量较小，施工速度快。③箱涵穿堤能保证堤顶道路交通安全的要求。④在堤顶穿越段，箱涵能承受外部压力，所以箱涵内管道的自身安全要保证。⑤后期便于管道的检修和维护。

缺点：由于要在堤顶进行开挖，对堤顶路面整体性局部会造成影响，但不会影响车辆的正常行驶。

3.2 论证结论

经对各个方案的综合分析论证，参照已成工程的经验，结合本工程实际情况，最后选择采用热力管道置于箱涵内、洪水位以上与堤顶齐平的穿堤方案，本方案不仅便于实施、工程投资较小、能够满足两岸堤防防洪要求，而且对堤防管理运行没有任何影响。综上，根据最优化理论，本方案最为适宜。

4 结语

由于热力管道穿越堤防对渭河防洪、河道管理影响十分重大，加之热力管道自身安全性也十分重要，根据该工程的特殊性和重要性，管道穿堤方案的详细研究十分必要。本专题报告的论证旨在让设计方案具备结构安全性、技术可行性。随着社会经济的飞速发展和城市基础设施的不断完善，诸如此类的穿河过堤工程会越来越多，为保证河道正常行洪和堤防安全，一般的穿河或穿堤管道必须在设计洪水位以上穿越，并且有一定的防护措施，才能保证管道的安全穿越和工程的顺利建设。

[1]《堤防工程设计规范》（GB50286-1998）[S].

[2]《城市热力网设计规范》（CJJ34-2002）[S].

[3]《城镇直埋供热管道技术规程》（CJJ/T81-98）[S].

[4]《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管》（CJ/T114-2000）[S].

[5]《工业金属管道设计规范》(GB50316-2000)(2008年版)[S].

[6]《油气输送管道穿越工程设计规范》（GB50423-2007）[S].

[7]《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范》（SY/T0015.1-98）[S].