簡述穿越式涉路工程安全評價技術要點

屈言賓

(上海林同炎李國豪土建工程咨詢有限公司南京分公司,江蘇南京 210016)

簡述穿越式涉路工程安全評價技術要點

屈言賓

(上海林同炎李國豪土建工程咨詢有限公司南京分公司,江蘇南京 210016)

隨著穿越式涉路工程的日益增多及對涉路工程安全性認識的日益提高,涉路工程安全評價也越來越引起社會的廣泛重視。從前期資料收集、法律法規符合性審查、安全性評估等方面,介紹了定向鉆施工穿越式涉路工程安全評價的基本內容、技術要點及主要評價指標,可供同類涉路工程安全評價參考。

涉路工程；穿越式；安全評價

1 概述

伴隨著電力、原油、燃氣、煤氣管線等各類基礎設施的日益完善,必然有越來越多的電力、油氣等管線穿越公路。穿越式涉路工程的設置意味著危險源的增加和沖突點的增多,涉路工程施工會在公路上形成施工區域,將對正常的交通運營和安全構成影響。同時,涉路工程建成后,會對公路穩定性、行車視距、公路排水、路側凈區等產生影響,進而可能對交通安全構成危害。

定向鉆施工具有施工周期短、不破壞道路、不受季節限制、工程造價低、無需中斷交通等諸多優勢,已廣泛應用于電力、原油、燃氣等管線穿越的施工。本文以定向鉆施工為例,對穿越式涉路工程安全評價技術進行簡要論述。穿越式涉路工程安全評價一般包括現場踏勘和資料收集、規范符合性審查、安全性評估、結論和建議等4個環節。

2 現場踏勘和資料收集

2.1 現場踏勘

在進行涉路工程安全評價前,安評人員應到涉路工程所在地實地踏勘,了解現場的基本情況［1-3］。具體包括：察看現場地形、地貌和所涉公路的線形走向、地勢起伏情況；調查所涉公路既有管線、排水設施及周邊建(構)筑物分布情況；掌握涉路路段的行車視線、鄰近交叉路口的分布狀況。

2.2 資料收集

除了現場實地踏勘,安評人員尚應掌握一些必要的資料,作為進行安全評價的基礎和依據,主要包括穿越管線相關資料及所涉公路的資料。

2.2.1 穿越管線相關資料

應要求涉路單位提供管線的詳細設計資料,主要包括：

(1)管線穿越的平面布置圖,應詳細標示出管線穿越處與公路的平面關系、出入土點坐標以及與公路的距離、穿越長度、交叉角度等；

(2)管線穿越的縱斷面圖,應詳細標示出管線穿越的埋設深度、彎曲半徑、出入土角度等；

(3)地質勘探資料；

(4)定向鉆施工方案、應急預案、路產路貌修復方案。

2.2.2 穿越處公路相關資料

(1)明確所涉公路的道路等級、設計時速、交通量；

(2)收集所涉公路竣工圖紙及養護維修資料,應查明該公路在涉路路段的里程樁號、路面高程、道路寬度、道路橫坡、橫斷面布置等內容；

(3)征求公路管理部門對涉路工程的建議和要求。

現實中,往往存在因公路修建年代久遠,竣工備案圖紙及養護維修資料缺失或不全的情況,如公路管理部門無法提供完善的圖紙資料,安評人員應根據安評需要向涉路單位提出增加現狀高程測量、地形圖修測、物探等要求。

3 項目符合性審查

相關資料收集完成后,即可對穿越式涉路工程進行符合性審查,主要從法律法規符合性審查、標準規范符合性審查兩方面進行。

3.1 法律法規符合性審查

依據《中華人民共和國公路法》、《公路安全保護條例》、《安徽省公路路政管理條例》等法律法規對涉路工程進行審查。審查指標主要包括：是否征得公路管理部門同意、是否侵占公路建筑控制區、交叉角度是否滿足要求等。

3.2 標準規范符合性審查

依據《公路工程技術標準》、《公路項目安全性評價指南》、《公路路線設計規范》、《油氣輸送管道穿越工程施工規范》、《管線定向鉆進技術規范》、《城鎮燃氣設計規范》、《電力工程電纜設計規范》、《城市工程管線綜合規劃規范》、《涉路工程安全評價規范》等標準規范對涉路工程進行審查。審查指標主要包括：建筑限界、禁止穿越區域、埋設深度、管線間距、出入土角度、擴孔直徑、穿越管徑、套管外露長度等。

4 項目安全性評估

在進行完項目符合性審查后,還需對穿越式涉路工程進行安全性評估,已發現并消除設計階段、施工期及運營期可能存在的安全隱患。

4.1 穿越點地質適應性評估

定向鉆穿越適宜的地層有黏土層、亞黏土層、粉砂層、粉土層及中砂層等,需查閱管線縱斷面設計圖確定管線埋設深度,結合地勘資料,核查管線穿越處地質情況是否適合定向鉆施工,是否存在影響施工安全的不良地質。

4.2 管道安全性評估

穿越公路埋設的管道如果發生破損,不僅會對電力、油氣等安全輸送造成較大損失,同時也會對公路的安全運營產生較大影響,因此需對管道自身的安全性進行評估。通過計算管道最小壁厚、強度、曲率半徑等指標,對設計所采用的管材進行安全性驗證［4］。

4.2.1 鋼管壁厚驗算

穿越段的鋼管壁厚應按式(1)對設計文件中采用的鋼管壁厚進行驗算,且選用鋼管的徑厚比不應大于100。

式中：δ為鋼管計算壁厚,mm；P為輸送介質設計內壓力,MPa；Ds為鋼管外直徑,mm；［σ］為輸送鋼管許用應力,MPa。

4.2.2 管段強度驗算

穿越管段應根據設計選用壁厚和管材等級、核算強度、剛度及穩定性；若不滿足要求則應增加鋼管壁厚或提高管材等級。

核算穿越管段的強度應分別計算軸向應力、環向應力和彎曲應力。根據荷載組合計算出的各單向應力之和均應小于或等于相應的鋼管許用應力。

4.2.3 曲率半徑驗算

定向鉆鋪設鋼管最小允許曲率半徑可采用式(2)驗算：

式中：Rmin為最小曲率半徑,m；D為鋼管外徑,mm；S為安全系數,一般取1～2 ；K2為鋼管屈服極限, MPa。

4.3 公路沉降評估

在非開挖施工時,鉆進破壞了原有地層的狀態,勢必會造成地層產生一定隆起或下沉。管道鋪設完成后,由于鉆孔直徑與所鋪設管道直徑之間有一定的間隙,也會造成后續的地層變形,嚴重時甚至可能破壞路面及所鋪設的管道,因此對管道鋪設完成后的地層變形問題進行分析是必要的。

目前計算沉降變形量主要有理論公式及數值模擬兩種方式。理論公式主要采用Peck 公式,該公式由R.B.Peck于1969年提出。他認為地層變形由地層損失引起,地表沉降槽體積等于地層損失體積,地表沉降槽符合正太分布曲線,如圖1所示。后期不少學者提出了多種修正公式,應根據地質情況選取適宜的計算公式。

圖1 地表沉降計算模型

4.4 穿越處地下管線安全評估

結合現場調查及收集到的資料,安評人員應清楚了解穿越位置處已有各類管線的具體位置、管線種類、埋置深度等相關信息,參照《城市工程管線綜合規劃規范》及各類管線專業設計規范,核查設計資料中擬建管線與已有各類管線間距是否滿足要求,是否采取了相應的避讓、加固保護、遷移改造等措施,以避免產生安全事故。

4.5 定向穿越施工風險評估

對編制的施工方案適用性、安全性進行評估,重點審查安全保證措施、質量保證措施、交通組織方案、應急預案、路產恢復方案的合理性、有效性。對于地質情況復雜、施工難度較大、施工影響較廣的穿越式涉路工程,建議對施工單位編制的施工方案進行專家審查。

在進行完以上各項審查后,即可進行安評報告的編制工作,在報告中應針對每一項指標對設計文件及施工方案進行符合或者不符合判斷,對于不符合規范要求的指標應要求設計單位或施工單位修改完善。

本文針對穿越式涉路工程安全評價的流程及評價內容進行了簡要論述,現實中由于涉路工程的類型多種多樣、各具特點,進行安全評價時參考的規范標準及安全評價內容、指標也不盡相同,尚應根據涉路工程的具體類型,結合工程特點進行有針對性的安全評價。

［1］ 程勇.淺談平交接入式涉路工程安全專項設計方法［J］.城市建設理論研究,2012(33):23-25.

［2］ 李偉,沈國華,彭道月.涉路工程安全評價技術指南與案例分析［M］.北京：人民交通出版社,2009.

［3］ 張波.高速公路穿跨越式涉路工程安全評價技術探討與應用實例［J］.科技資訊,2014(9):8-12.

TU99

B

1009-7716(2015)09-0163-02

2015-04-14

屈言賓(1981-),男,山東濟寧人,碩士,工程師,從事道路工程、交通工程設計工作。