淺析輸水東干管工程穿越高速工程對公路安全的影響

張玖瑛

摘 要：文章通過對某市農(nóng)村供水工程輸水東干管工程穿越某高速工程的安全性進(jìn)行識別、分析，確定風(fēng)險等級，評價輸水東干管工程穿越高速工程對高速公路安全影響性，以使其合理采用有效管理方法與技術(shù)手段對項目進(jìn)行有效控制，進(jìn)而確保高速公路安全。

關(guān)鍵詞：輸水東干管；下穿；高速公路

中圖分類號：U492.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0160-01

甘肅中部地處黃土高原丘陵溝壑區(qū)，干旱少雨，植被稀疏，生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，水資源極度匱乏成為限制當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展的瓶頸。為了解決該地區(qū)人民群眾的生存和發(fā)展問題，甘肅省提出了引洮河水到中部地區(qū)的設(shè)想。在某些地區(qū)，由于受既有公路、地質(zhì)條件的限制，使得新建惠民工程近距離穿越既有公路現(xiàn)象越來越多。惠民工程施工時，如何既保證新建惠民工程施工安全，又使既有公路穩(wěn)定，確保既有公路正常運營是施工中必須解決的關(guān)鍵問題。

1 工程概況

某市2009年度農(nóng)村供水工程是重大的民生工程，輸水管道穿越某高速工程系全線管道地點位于K1587+080處。穿越高速長度54 m，穿越邊坡長度221 m。套管為DN610×6.4鋼管；供水管道為DN273.1×5.2鋼管，該工程施工方法采用定向穿越法。

2 輸水管道對高速公路的影響

2.1 定向穿越對高速公路的影響

①管道成孔時，管道周圍的土體因臨空會出現(xiàn)應(yīng)力釋放現(xiàn)象，且非彈性區(qū)不斷擴(kuò)大，會形成以管道中心為圓心的松動區(qū)；而且，由于定向穿越是全長度內(nèi)一次成孔，且成孔時間較長，孔壁泥漿支護(hù)剛性不足，施工中路面高速公路車輛的靜荷載和震動荷載會對管道孔松動區(qū)的穩(wěn)定造成極為不利的影響，因此定向穿越施工可能導(dǎo)致路基產(chǎn)生沉降并最終引起路面塌陷。

②由于套管安裝的需要以及擴(kuò)孔等施工誤差的影響，實際管道尺寸要大于套管的外徑尺寸不，從而使得套管安裝完畢后，其外周與巖層會產(chǎn)生一定空隙，且管道成孔的泥漿護(hù)壁也會在公路地基中形成薄弱層。因此在車輛荷載作用及上層土體重新固結(jié)作用下，路面將會發(fā)生局部沉降。

③輸水管道在后期運營中，由于套管較薄、剛度不足，且為鋼質(zhì)圓管，在路面車輛荷載和溫度、濕度環(huán)境影響下，套管容易銹蝕并變形，因此可能會使套管過早損壞，進(jìn)而影響輸水管道正常工作，并造成路面因套管承載力不足出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象。

④由于套管管徑較小，在輸水管道出現(xiàn)滲漏水等現(xiàn)象后，維修人員無法及時對輸水管道進(jìn)行維護(hù)，會使漏水滲入高速路下土，進(jìn)而可能造成路基損毀或路面塌陷；而且套管管徑較小也不易于平時維護(hù)人員對輸水管道的日常檢查。

⑤由于管道成孔位置處于濕陷性黃土地帶，該類黃土受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著下沉。因此如果泥漿性能控制不好，泥漿中水分大量滲入周圍土體，將可能造成其周圍土體結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而影響到公路的安全。

⑥由于輸水管道一側(cè)的進(jìn)入點距高速公路路面的高差較大（約9.5 m），輸水管道頂管作業(yè)時作業(yè)坑的開挖將會沿路基坡腳進(jìn)行開挖，如基坑開挖或頂管作業(yè)不當(dāng)，將可能導(dǎo)致公路路基邊坡失穩(wěn)，從而影響到公路交通安全。

2.2 定向穿越對護(hù)坡穩(wěn)定性的影響

B點到E點的輸水管道，由于位置在高速公路護(hù)面墻下，一旦輸水管出現(xiàn)漏水并導(dǎo)致套管損壞，因無法及時維護(hù)，漏水將會滲入邊坡下土體，而邊坡坡度較大，因此漏水將可能造成邊坡失穩(wěn)，進(jìn)而影響到護(hù)面墻及公路的安全。

2.3 對高速公路長期期運營規(guī)劃的影響

由于輸水管道穿越長度處在高速公路用地范圍附近，如高速拓寬時，穿越護(hù)坡的管道將置于高速公路拓寬主線范圍內(nèi)，因此，輸水管道穿越工程有可能對公路的拓寬造成影響。

3 安全對策及建議

3.1 輸水管穿越高速路的對策及建議

由于高速公路上有車輛荷載和車輛震動荷載，而輸水管道定向穿越施工中的成孔方式、泥漿支護(hù)等都無法對高速路下地基形成穩(wěn)固支護(hù)，加之泥漿中的水分對黃土結(jié)構(gòu)影響較大，因此定向穿越施工方法極易造成公路路基沉降和路面塌陷，這樣將嚴(yán)重影響到高速公路的安全。

針對定向穿越對高速公路的不利影響，建議穿越高速公路的輸水管道采用頂管法施工代替定向穿越法施工。頂管法中，采用直徑為1 500 m的鋼筋混凝土管涵或預(yù)應(yīng)力混凝土管涵代替原先的套管作為輸水管道的地下專用通道，以利于輸水管線后期運營的維修和檢查；此外，作為專用通道的圓管涵除應(yīng)符合《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60）的有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)按高速公路的車輛荷載等級進(jìn)行驗算。

鑒于輸水管道在穿越高速公路段水流坡度較大，建議頂管法中減小輸水管道穿越高速公路段的坡度。為了避免對高速公路可能擴(kuò)建的影響，建議增加輸水管道的穿越長度。另外，輸水管道必須做好防腐、防銹措施，且輸水管道兩端應(yīng)與專用通道做好密封工作，以防輸水管道漏水從此處流出。

3.2 輸水管穿越高速路護(hù)坡的對策及建議

3.2.1. 施工設(shè)計對策與建議

①建議將輸水管線位置向公路外側(cè)外移5～10 m，以保證高速路以后的擴(kuò)建需要。同時進(jìn)行管道施工圖設(shè)計和施工方案編制，以利于輸水工程保質(zhì)保效進(jìn)行。

②建議以直徑1 500 mm的鋼筋混凝土套管代替原先鋼質(zhì)套管，以利于日后輸水管道的檢查與維護(hù)。

③套管外面宜做防水處理，輸水管道應(yīng)做防腐和防銹處理，且套管兩端與輸水管道間應(yīng)采用防水材料密封。

④為方便檢查、維修輸水管道，建議在輸水管道在邊坡進(jìn)、出口兩端均設(shè)置檢查井，且檢查井旁應(yīng)設(shè)置醒目標(biāo)記，以利于及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

⑤管道穿越高速公路護(hù)坡距離較長，如果管道排氣不暢，氣囊在管內(nèi)長期產(chǎn)生壓力振蕩，會造成水阻過大，出現(xiàn)爆管現(xiàn)象。因此在護(hù)坡處建議設(shè)置檢修閥、排氣閥和水錘等裝置。

3.2.2 定向穿越施工工藝對策與建議

①泥漿池要采取有效的防滲措施，避免泥漿滲入道路結(jié)構(gòu)土體內(nèi)。

②建議在泥漿中加入添加劑以改善泥漿性能，使泥漿能形成良好的孔壁效應(yīng)。

③施工槽開挖時必須有專人現(xiàn)場指揮，施工槽開挖應(yīng)避免坡度過大而產(chǎn)生基坑邊坡失穩(wěn)問題，必要時應(yīng)邊坡支護(hù)。施工槽開挖前，要事先規(guī)劃好施工場地大小，保證施工機(jī)械器具停放和施工人員操作空間；且機(jī)械開挖后，宜用人工修整坡面。

④定向鉆孔時，必須對導(dǎo)向孔的方位和高程嚴(yán)格控制，若導(dǎo)向孔產(chǎn)生方位和高程上的偏差，應(yīng)及時糾正。擴(kuò)孔的尺寸和次數(shù)應(yīng)根據(jù)穿越地質(zhì)情況和管徑大小確定，并根據(jù)扭力和回拉力的大小，逐級進(jìn)行擴(kuò)孔。

⑤輸水管道的焊縫質(zhì)量應(yīng)提高一級，并加大檢查頻率。輸水管道起吊與安裝時，應(yīng)注意吊裝點的位置，以防管道承受較大的不利荷載。輸水管道安裝完畢后，應(yīng)對輸水管道做強(qiáng)度與水密性試驗，確保輸水管道安全可靠。

⑥雨季施工時，要做好雨季防水措施，以防雨水沿管道孔滲入公路地基內(nèi)，同時也應(yīng)做好施工作業(yè)區(qū)的防水措施，謹(jǐn)防因雨水而影響到作業(yè)安全與工程進(jìn)度。

⑦施工完成后，對施工槽應(yīng)進(jìn)行夯實處理，回填土應(yīng)分層鋪筑，均勻壓實。

⑧施工中應(yīng)加強(qiáng)施工安全管理，做好交通安全管制。同時，選擇經(jīng)驗豐富、素質(zhì)過硬的施工隊伍，同時應(yīng)合理配置施工資源，加強(qiáng)進(jìn)度控制，使穿越工程對公路的影響降到最低。

4 結(jié) 語

隨著惠民工程的不斷推進(jìn)和完善，與公路交叉將會越來越多，為了確保既有公路及其附屬設(shè)施質(zhì)量和車輛通行安全，我們在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照施工流程順序施工，加強(qiáng)施工管理、組織和監(jiān)測，在實踐中不斷完善新工藝和新方法，從而確保交叉處公路的安全。

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