一种给水管道穿越桥梁的铺设结构及方法与流程

1.本发明涉及地下工程技术领域，特别涉及一种给水管道穿越桥梁的铺设结构及方法。


背景技术：

2.给排水管道穿越桥梁比较常见，但是当给水管道在冬季被冻住，甚至漏水或者爆管时会给行人、车辆造成极大的安全隐患；同时也给城市供水安全造成极大的隐患。同时由于给水管道铺设在桥面人行道时，埋深较浅，还需要考虑保温的情况。目前管线穿越桥面常规的是在人行道下直接铺设管道，未进行针对性充分考虑管道漏损和保温、震动等因素，尤其是穿越铁路、地铁、高速公路这种特殊节点位置的桥梁，管道漏水问题尤其重要，对桥梁也会造成腐蚀损坏，大大影响桥梁的使用寿命。但目前对于给水管道穿越桥梁的铺设结构研究的较少。因此需要提供一种给水管道穿越桥梁安全可靠的管道铺设方式和方法，能保证给水管道不漏水，以便及时检修有着非常重要的作用。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术没有给水管道穿越桥梁的铺设结构的问题，提供一种给水管道穿越桥梁的铺设结构及方法，采用本发明的铺设结构能保证给水管道不漏水，防止震动和起到保温作用，同时发生管道漏水和爆管时能及时发现问题并及时提供检修。
4.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
5.一种给水管道穿越桥梁的铺设结构，包括给水管道、套管和填充层；
6.所述给水管道与桥梁桥面结构平行且暗埋于桥面结构下，所述给水管道位于桥梁箱梁的上方；
7.所述套管同轴套设在所述给水管道主体外侧，所述套管内壁与所述给水管道外壁之间形成有容置间隙，所述容置间隙中设置有第一防渗层和保温层，所述第一防渗层与所述给水管道外壁相贴，所述保温层与所述套管内壁相贴；
8.所述填充层填充桥梁桥面结构与桥梁箱梁之间的空间。
9.在本发明的技术方案中铺设结构包括给水管道、套管、填充层，给水管道固定在穿越的桥梁箱梁上，第一防渗层能对给水管道起到防渗作用，保温层能起到保温作用，套管设置在保温层外，套管与给水管道同轴套设能够对管道主体外侧起到良好的保护效果，避免其因为外力而导致管道主体外壁出现破损等情况，同时使用套管方便检修时及时打开对给水管道进行检修，填充层能承受上部桥面结构的压力，更好的保护铺设结构。
10.作为本发明的优选方案，所述给水管道通过支座固定在桥梁箱梁上，所述支座相对设置在所述给水管道两端，所述支座为圆弧形混凝土支座，所述支座在桥梁浇筑时进行浇筑施工，当所述给水管安装到位后通过所述支座进行固定。进一步地，圆弧形混凝土支座上预埋有弧形垫板，给水管道与弧形垫板之间满涂特种辊轴满裹润滑脂，可以让给水管道
受到震动时方便给水管道活动。
11.作为本发明的优选方案，所述容置间隙中设置有第二防渗层，所述第二防渗层设置在所述给水管道外壁表面，用于紧贴所述给水管道管道主体表面防止渗漏，进而提高防渗效果。更优选地，所述第一防渗层采用防水涂料，通过涂覆在给水管道外壁上形成，厚度为2～5mm。
12.作为本发明的优选方案，所述保温层为聚氨酯泡沫材料保温层或封堵材料保温层，可以保温和防止管道受到震动防止破坏。更优选地，所述保温层的厚度为6～15cm。
13.作为本发明的优选方案，所述套管为钢管或塑料套管所述套管，所述套管上部和侧面采用拉链可以拉开，拉链部分为可活动的软性材料制成，具体如pe塑料套管或为q235钢制成的套管。
14.作为本发明的优选方案，所述填充层采用轻质透水填充材料，轻质透水填充材料能便于给水管道震动以及检修时铺开，同时满足水下渗方便透水。轻质透水填充材料填充满桥面结构与翼缘板之间的铺设空间。
15.作为本发明的优选方案，所述第一防渗层使用膨胀土材料，膨胀土材料铺开环绕在所述给水管道四周，膨胀土材料遇到水会膨胀，当给水管道发生漏水时能起到封堵作用。所述第一防渗层的厚度为3～6cm。
16.作为本发明的优选方案，所述铺设结构还设置有漏水检测感应线，所述漏水检测感应线设置在所述第一防渗层内，所述漏水检测感应线沿着所述给水管道长度方向间隔敷设。当检测到所述给水管道漏水时，所述漏水检测感应线能检测到信号进行响应，反馈到控制系统及时进行检修。
17.作为本发明的优选方案，所述铺设结构还设置有压力传感器，所述压力传感器设置在所述第一防渗层和/或所述保温层内，沿着所述给水管道长度方向间隔设置，间隔距离为2～5m。所述第一防渗层使用膨胀土材料，当所述给水管道漏水时膨胀土会发生膨胀，漏水处的所述压力传感器收到信号，表示所述给水管道发生漏水。所述保温层为聚氨酯泡沫材料保温层或封堵材料保温层，当所述给水管道爆管时，聚氨酯泡沫材料或封堵材料会吸水，自动封堵爆管缺口达到自动止水，同时会释放一部分空间减少给水管道爆管压力。优选地，所述压力传感器设置在膨胀土材料的所述第一防渗层内。更进一步地，在所述给水管道截面上，所述压力传感器设置有四个，四个所述所述压力传感器分别位于所述给水管道的上下左右，通过上述的设置可以充分检测监测所述给水管道每个方向的压力值，通过所述给水管道长度方向上两个相邻所述压力传感器感知到压力变化，可以推断所述给水管道漏水位置，以便及时进行检修。
18.作为本发明的优选方案，所述铺设结构还设置有渗水管，所述渗水管下连接有排水管，所述排水管的出口位于桥梁外，用于将所述给水管道漏水或爆管产生的水收集进入渗水管，再通过所述排水管排入桥面排水系统，防止铺设空间内积水。具体地，所述渗水管内部装有虹吸水嘴，当所述给水管道爆管时，会产生大量的水，虹吸水嘴的设置可以更快速地将水排出。所述渗水管沿桥长通常布置，外部有小孔，能及时将外部地面渗水、给水管道漏水及包爆管水进行渗透排出。
19.本发明的另一方面还提供了一种给水管道穿越桥梁的铺设方法，用于上述铺设结构的施工，包括以下步骤：
混凝土人行道板，3-防撞护栏，4-给水管道，5-套管，6-填充层，7-第一防渗层，8-保温层，9-支座，10-漏水检测感应线，11-压力传感器，12-渗水管，13-排水管，14-通信排管，15-燃气管。
具体实施方式
36.下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
37.实施例1
38.一种给水管道穿越桥梁的铺设结构，包括给水管道4、套管5和填充层6；
39.所述给水管道4与桥梁桥面结构2平行且暗埋于桥面结构2下，所述给水管道4位于桥梁箱梁的上方；
40.所述套管5同轴套设在所述给水管道4主体外侧，所述套管5内壁与所述给水管道4外壁之间形成有容置间隙，所述容置间隙中设置有第一防渗层7和保温层8，所述第一防渗层7与所述给水管道4外壁相贴，所述保温层8与所述套管5内壁相贴；
41.所述填充层6填充桥梁桥面结构2与桥梁箱梁之间的空间。
42.如图1、图2所示，本实施例提供的是给水管道4穿越桥梁，桥梁为箱梁结构，箱梁翼缘板1两侧边上均设置有桥面结构2，桥梁翼缘板1两侧边缘设置有防撞护栏3，桥面结构2与翼缘板1之间为铺设空间，桥梁左侧的铺设空间通过枕梁分为两部分，分别用于铺设给水管道4和电力排管，电力排管用于电力电缆的埋设；桥梁右侧的铺设空间通过枕梁分为两部分，分别用于铺设通信排管14和燃气管15，如图3所示。
43.不同敷设管道上的桥面结构2不同，在本实施例中，给水管道4上的桥面结构2从下到上包括rpc人行道板(活性粉末混凝土人行道板)、砂浆层22和人行道砖23，电力排管上的桥面结构2从下到上包括混凝土人行道板24、砂浆层22和人行道砖23。rpc人行道板的厚度为4cm，砂浆层22的厚度为1cm，人行道砖23的厚度为3cm，混凝土人行道板24的厚度为8cm。桥梁中间的桥面结构2从下到上包括混凝土调平层和沥青层，混凝土调平层的厚度为10cm，沥青层的厚度为10cm。本实施例的给水管道4是采用工厂预制，采用现场将多节给水管道4进行焊接连接。
44.所述给水管道4通过支座9固定在桥梁箱梁上，所述支座9相对设置在所述给水管道4两端，所述支座9为圆弧形混凝土支座9，混凝土强度为c30，所述支座9在桥梁浇筑时进行浇筑施工，当所述给水管安装到位后通过所述支座9进行固定。在一些实施例中，圆弧形混凝土支座9上预埋有弧形垫板，给水管道4与弧形垫板之间满涂特种辊轴满裹润滑脂，可以让给水管道4受到震动时方便给水管道4活动。
45.所述第一防渗层7使用膨胀土材料，膨胀土材料铺开环绕在所述给水管道4管道四周，膨胀土材料遇到水会膨胀，当给水管道4发生漏水时能起到封堵作用。所述第一防渗层7的厚度为3～6cm。
46.所述容置间隙中设置有第二防渗层，所述第二防渗层设置在所述给水管道4外壁表面，用于紧贴所述给水管道4管道主体表面防止渗漏，进而提高防渗效果。优选地，所述第一防渗层7采用防水涂料，通过涂覆在给水管道4外壁上形成，厚度为2～5mm。
47.所述保温层8为聚氨酯泡沫材料保温层或封堵材料保温层，可以保温和防止管道受到震动防止破坏。所述保温层8的厚度为6～15cm。所述套管5为钢管或塑料套管，所述套管5上部和侧面采用拉链可以拉开，拉链部分为可活动的软性材料制成，具体如pe塑料套管或为q235钢制成的套管。
48.所述填充层6采用轻质透水填充材料，轻质透水填充材料能便于给水管道4震动以及检修时铺开，同时满足水下渗方便透水。在本实施例中轻质透水填充材料填充满桥面结构2与翼缘板1之间的铺设空间。
49.所述铺设结构还设置有漏水检测感应线10，所述漏水检测感应线10设置在所述第一防渗层内，所述漏水检测感应线10沿着所述给水管道4长度方向间隔敷设。当检测到所述给水管道4漏水时，所述漏水检测感应线10能检测到信号进行响应，反馈到控制系统及时进行检修。
50.本实施例的所述铺设结构还设置有压力传感器11，所述压力传感器11设置在所述第一防渗层7和/或所述保温层8内，沿着所述给水管道4长度方向间隔设置，间隔距离为2～5m。所述第一防渗层7使用膨胀土材料，当所述给水管道4漏水时膨胀土会发生膨胀，膨胀土会挤压给水管道4，膨胀土增加的压力会减轻给水管道4的漏水量，漏水处的所述压力传感器11收到信号，表示所述给水管道4发生漏水，使用膨胀土材料的所述第一防渗层7也可以增加给水管道接头和焊接处的密封性，进一步增强钢制管道抗腐蚀性。所述保温层8为聚氨酯泡沫材料保温层或封堵材料保温层，当所述给水管道4爆管时，聚氨酯泡沫材料或封堵材料会吸水，自动封堵爆管缺口达到自动止水，同时会释放一部分空间减少给水管道4爆管压力。优选地，所述压力传感器11设置在膨胀土材料的所述第一防渗层7内。在一些实施例中，在所述给水管道4截面上，所述压力传感器11设置有四个，四个所述所述压力传感器11分别位于所述给水管道4的上下左右，通过上述的设置可以充分检测监测所述给水管道4每个方向的压力值，通过所述给水管道4长度方向上两个相邻所述压力传感器11感知到压力变化，可以推断所述给水管道4漏水位置，以便及时进行检修。
51.进一步地，所述铺设结构还设置有渗水管12，所述渗水管12下连接有排水管13，所述排水管13的出口位于桥梁外，用于将所述给水管道4漏水或爆管产生的水收集进入渗水管12，再通过所述排水管13排入桥面排水系统，防止铺设空间内积水。具体地，所述渗水管12内部装有虹吸水嘴，当所述给水管道4爆管时，会产生大量的水，虹吸水嘴的设置可以更快速地将水排出。在本实施例中，所述渗水管12沿桥长通常布置，外部有小孔，能及时将外部地面渗水、给水管道4道漏水及包爆管水进行渗透排出。
52.实施例2
53.本实施例提供实施例1中给水管道发生漏水的检测方法，当只检测到一种漏水信号即所述压力传感器11信号或所述漏水检测感应线10信号时，确定所述给水管道6不漏水，可能为误报，仅仅表示为警告；
54.当所述压力传感器11与所述漏水检测感应线10均检测到漏水信号时，确定所述给水管道6漏水，所述压力传感器11将检测的压力信息传递至控制系统，确定所述给水管道漏水量，使得维修人员能够对所述给水管道4的状态进行监控，并对漏水的所述给水管道4进行维修。
55.所述给水管道漏水量通过下述两种方法确定：
56.(1)当给水管道发生漏水时，压力传感器检测到的压力为p2，发生漏水时，p2会变大并达到最大压力，由所述压力传感器确定的第一漏水量q1的计算公式为：
57.q1＝c1*k1*a(
△
p)
0.5
58.其中k1为漏水流量系数，根据实验确定调整，本实施例采用的是k1＝0.6；
△
p为压力增加值，
△
p＝
△
p＝p
2-p
水压
，p
水压
为所述给水管道4没有发生漏水时所述给水管道内的水压，是已知；a为漏水孔面积，根据如下规范《cjj92-2016城镇供水管网漏损控制及评定标准》确定，一般采用采用模型计取漏水孔的周长，折算为孔口面积，在不具备条件时，可凭经验进行目测；c1为调整修正系数，根据规范《cjj92-2016城镇供水管网漏损控制及评定标准》确定，根据管径大小取值，dn15～dn50取0.96，dn75～dn300取0.95，dn300以上取0.94，在实际工作过程中，一般取c1＝1。
59.(2)根据不同压力传感器检测到压力增加的时间来计算漏水量，其中一个压力传感器检测到压力增加时(或者峰值)时刻为t1，下一个压力传感器检测到压力增加时(或者峰值)时刻为t2，则漏水点漏水水流传播速度为v＝l/(t
2-t1)，l为两个压力传感器之间的距离，则压力传感器确定的第二漏水量q2的计算公式为：
60.q2＝k2*s*v
61.其中k2为不均匀系数，为0.95～1.05之间，s为所述第一防渗层的截面面积，k1与k2相互标定，误差在5％以内时，相互确定具体数字。
62.若所述给水管道4发生漏水情况时，漏出的水会流入所述第一防渗层7和/或所述保温层8内中，所述压力传感器11会检测到信号，随后所述压力传感器11将检测的压力信息传递控制系统，使得维修人员能够对所述给水管道4的状态进行监控，并对漏水或爆管的所述给水管道4进行维修。当确定完流速和漏水量后，可以将信号传输至自来水管理中心，管理人员派相关人员进行检修或者自动关闭两端阀门，并将阀门信号传输至管理中心。
63.通过所述的监测方法能够对准确判断出泄漏区域，并能够判断出泄漏点的大体位置。上述的漏水检测方法也适用于所述给水管道4发生爆管，爆管或漏水可以根据所述给水管道漏水量进行判断。
64.实施例3
65.本实施例提供一种给水管道穿越桥梁的铺设方法，用于实施例1铺设结构的施工，包括以下步骤：
66.步骤s1，根据设计要求尺寸，预制完成所述给水管道4；
67.步骤s2，将所述第一防渗层7、所述保温层8依次施工在所述给水管道4外壁上，然后将所述套管5套设在所述给水管道4上；
68.步骤s3，将完成步骤s2后的所述给水管道4固定在桥梁箱梁上；
69.步骤s4，施工所述填充层6指桥梁桥面结构2底部标高。
70.其中，所述第二防渗层是在所述第一防渗层7施工前先涂覆到所述给水管道4外壁表面，完成后再施工所述第一防渗层7；所述漏水检测感应线10在步骤s2中施工所述第二防渗层时按照设置间隔进行预埋，所述压力传感器11在步骤s2中施工所述第一防渗层7或所述保温层8时按照设置间隔进行预埋；所述渗水管12和排水管13是在步骤s3之前就按照所述给水管道4的安装位置进行安装。
71.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种给水管道穿越桥梁的铺设结构，包括给水管道(4)、套管(5)和填充层(6)，其特征在于，所述给水管道(4)与桥梁桥面结构(2)平行且暗埋于桥面结构(2)下，所述给水管道(4)位于桥梁箱梁的上方；所述套管(5)同轴套设在所述给水管道(4)主体外侧，所述套管(5)内壁与所述给水管道(4)外壁之间形成有容置间隙，所述容置间隙中设置有第一防渗层(7)和保温层(8)，所述第一防渗层(7)与所述给水管道(4)外壁相贴，所述保温层(8)与所述套管(5)内壁相贴；所述填充层(6)填充桥梁桥面结构(2)与桥梁箱梁之间的空间。2.根据权利要求1所述的给水管道穿越桥梁的铺设结构，其特征在于，所述给水管道(4)通过支座(9)固定在桥梁箱梁上，所述支座(9)相对设置在所述给水管道(4)两端，所述支座(9)为圆弧形混凝土支座(9)。3.根据权利要求1所述的给水管道穿越桥梁的铺设结构，其特征在于，所述容置间隙中设置有第二防渗层，所述第二防渗层设置在所述给水管道(4)外壁表面，厚度为2～5mm。4.根据权利要求1所述的给水管道穿越桥梁的铺设结构，其特征在于，所述保温层(8)为聚氨酯泡沫材料保温层(8)或封堵材料保温层(8)，所述保温层(8)的厚度为6～15cm。5.根据权利要求1所述的给水管道穿越桥梁的铺设结构，其特征在于，所述铺设结构还设置有渗水管(12)，所述渗水管(12)下连接有排水管(13)，所述排水管(13)的出口位于桥梁外。6.根据权利要求1所述的给水管道穿越桥梁的铺设结构，其特征在于，所述第一防渗层(7)使用膨胀土材料，所述第一防渗层(7)的厚度为3～6cm。7.根据权利要求6所述的给水管道穿越桥梁的铺设结构，其特征在于，所述铺设结构还设置有压力传感器(11)，所述压力传感器(11)设置在所述第一防渗层(7)或所述保温层(8)内，沿着所述给水管道(4)长度方向间隔设置，间隔距离为2～5m。8.根据权利要求7所述的给水管道穿越桥梁的铺设结构，其特征在于，所述铺设结构还设置有漏水检测感应线(10)，所述漏水检测感应线(10)设置在所述第一防渗层内，所述漏水检测感应线(10)沿着所述给水管道(4)长度方向间隔敷设。9.一种给水管道泄漏监测方法，用于权利要求8所述的给水管道穿越桥梁的铺设结构的监测，其特征在于，所述监测方法为：当检测到所述压力传感器(11)信号或所述漏水检测感应线(10)漏水信号时，确定所述给水管道(4)不漏水；当所述压力传感器(11)和所述漏水检测感应线(10)均检测到漏水信号时，确定所述给水管道(4)漏水，所述压力传感器(11)将检测的压力信息传递至控制系统，确定所述给水管道漏水量，使得维修人员能够对所述给水管道(4)的状态进行监控，并对漏水的所述给水管道(4)进行维修；所述给水管道漏水量的计算公式如下：q1＝c1*k1*a
△
p
0.5
或q2＝k2*s*v式中q1为由所述压力传感器确定的第一漏水量；k1为漏水流量系数；c1为调整修正系数；
△
p为压力增加值，
△
p＝p
2-p
水压
，p2为所述给水管道(4)发生漏水时所述压力传感器(11)检测到的压力，p
水压
为所述给水管道(4)没有发生漏水时所述给水管道内的水压；a为漏水孔面积；q2为由所述压力传感器确定的第二漏水量；k2为不均匀系数，k2与k1相互标定；s为所述第一防渗层(7)的截面面积，v为漏水点漏水传播速度，v＝l/(t
2-t1)，l为两个所述压力传
感器(11)之间的距离，t1为一个所述压力传感器(11)检测到压力增加时的时刻，t2为所述给水管道(4)长度方向上下一个所述压力传感器(11)检测到压力增加时的时刻。10.一种给水管道穿越桥梁的铺设方法，其特征在于，用于权利要求1-8任意一项所述的给水管道穿越桥梁的铺设结构的施工，包括以下步骤：步骤s1，根据设计要求尺寸，预制完成所述给水管道(4)；步骤s2，将所述第一防渗层(7)、所述保温层(8)依次施工在所述给水管道(4)外壁上，然后将所述套管(5)套设在所述给水管道(4)上；步骤s3，将完成步骤s2后的所述给水管道(4)固定在桥梁箱梁上；步骤s4，施工所述填充层(6)指桥梁桥面结构(2)底部标高。

技术总结
本发明公开了一种给水管道穿越桥梁的铺设结构及方法，铺设结构包括给水管道、套管和填充层；给水管道与桥梁桥面结构平行且暗埋于桥面结构下，给水管道位于桥梁箱梁的上方；套管同轴套设在给水管道主体外侧，套管内壁与给水管道外壁之间形成有容置间隙，容置间隙中设置有第一防渗层和保温层，第一防渗层与给水管道外壁相贴，保温层与套管内壁相贴；填充层填充桥梁桥面结构与桥梁箱梁之间的空间。本发明的铺设结构能保证给水管道不漏水，防止震动和起到保温作用，不影响其他管道的布线，适用于各种桥面结构下，尤其适用于上跨下穿铁路、地铁、高速公路等重要节点。高速公路等重要节点。高速公路等重要节点。


技术研发人员：赵子成 张红伟 谢毅 罗庆 杨利 黄立群 刘建明 曾庆华 陈阳 于洋
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/22