穿越公路的油氣管道與公路之間相互影響淺析

石江淼

其中Wc-單位長(zhǎng)度管道上，地面車輛輪壓傳遞給管頂?shù)呢Q向壓力，N/m;

由Bonssinnesq方程可得管道管徑越大，活荷載越大，埋深越深，活荷載越小。而管道埋深越深，恒荷載越大。為了保障管道安全，車輛的最大單輪輪壓按履帶車標(biāo)準(zhǔn)值550kN計(jì)算，土壤容重γ1=18.00kN/m3，取管徑DN300、DN500及DN800，在埋深4-6m范圍內(nèi)分別計(jì)算管道的恒荷載和活荷載，計(jì)算結(jié)果如下：

由上表可知，管道荷載主要為恒荷載，埋深越深，管徑越大，荷載越大。特別是管道在埋深6米時(shí)，活荷載僅為恒荷載的1/10，可以忽略不計(jì)。

4穿越引起的公路沉降

穿越施工引起的路面沉降目前通常采用Peck法進(jìn)行估算，地面沉降橫向分布公式如下：

式中：SX-管道軸線水平距離的地面沉降量（m）;

Smax -管道軸線上方最大的地面沉降量（m）;

x-離管道軸線的水平距離（m）;

i-地面沉降槽寬度系數(shù)（m）;i的經(jīng)驗(yàn)公式為：

i=H/（2.5tg（45?-φ/2））

式中：H-管頂埋深（m）

φ-土壤的內(nèi)摩擦角

Vl -管道單位長(zhǎng)度的土體損失量（m2），通常采用挖掘面面積的百分率來(lái)估算土體損失量，令η為土體損失百分率，則Vl =πr2η

某工程輸氣管道管徑DN800，當(dāng)采用頂管方式穿越公式時(shí)，選取的鋼筋混凝土套管規(guī)格為DRCPⅢ1500×2000，土壤內(nèi)摩擦角φ=300，管頂埋深4m，頂管施工土體損失率較小，取3%。計(jì)算得穿越引起的公路最大沉降約8mm。

根據(jù)《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246：2008）第13.2.4條頂管造成的地面沉降量公路小于或等于20mm。

雖然計(jì)算求得公路沉降滿足公路沉降量的要求，但是該計(jì)算方法為理論值，與管頂埋深及現(xiàn)場(chǎng)施工造成的土體損失存在密切關(guān)系，因此在頂管施工時(shí)需采取“先頂后挖”的施工工藝，嚴(yán)格控制每次頂進(jìn)距離，頂管采用帶注漿孔的套管，在頂管施工完成后采用水泥砂漿注密。

采用定向鉆穿越公路，理論上埋深較深，引起的公路路面沉降較小，但是定向鉆穿越時(shí)需要擴(kuò)孔，因此對(duì)膨潤(rùn)土泥漿的配比尤為關(guān)鍵。

5公路沉降對(duì)管道的影響

由于地質(zhì)原因、車輛超載、氣候變化等原因，造成公路路基沉降，進(jìn)而對(duì)下穿管道造成一定的影響。對(duì)于頂管穿越的管道而言，由于有鋼筋混凝土套管的保護(hù)，一般對(duì)管道本體影響不大。對(duì)于水平定向鉆穿越，一般要求其曲率半徑大于1200D。定向鉆穿越的管道本身具備一定的撓度，較小的沉降對(duì)其影響不大，如果公路路基沉降量較大，需要根據(jù)實(shí)際，利用CAESARⅡ、ANSYS等應(yīng)力計(jì)算軟件對(duì)其進(jìn)行模擬。

6結(jié)論

油氣管道穿越公路設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)不同的情況，合理選擇穿越方式。管道穿越公路時(shí)不僅要保障管道的安全，還要根據(jù)公路方面的有關(guān)規(guī)定，考慮對(duì)公路造成的影響。

1）油氣管道穿越公路設(shè)計(jì)時(shí)，在埋深和交叉角等穿越參數(shù)方面，不僅需要滿足《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，還需要滿足公路相關(guān)的規(guī)范要求。

2）油氣管道頂管穿越公路需要對(duì)保護(hù)套管進(jìn)行荷載驗(yàn)算;定向鉆穿越公路需要對(duì)管道本身進(jìn)行荷載驗(yàn)算，進(jìn)而校核徑向穩(wěn)定性。

3）油氣管道頂管穿越時(shí)，需采用“先頂后挖”的施工工藝，嚴(yán)格控制每次頂進(jìn)距離，頂管采用帶注漿孔的套管，控制公路沉降量。定向鉆穿越公路，需控制泥漿配比，防止塌孔、冒漿。

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