港清三線輸氣管道穿越南水北調(diào)中線一期工程天津干線安全性評估

李 斌

（天津市水利勘測設(shè)計院，中國 天津 300204）

1 工程概況

南水北調(diào)工程是優(yōu)化我國水資源時空配置、解決我國北方水資源嚴(yán)重短缺問題的特大型基礎(chǔ)設(shè)施項目，是未來我國可持續(xù)發(fā)展和整個國土整治的關(guān)鍵性工程，為大型的人工修筑干渠，其防護等級非常高。港清三線輸氣管道南水北調(diào)穿越處位于河北省霸州市北莊頭村東北約1.2km處。穿越時選擇對干渠影響小的定向鉆穿越方式，定向鉆穿越實長為640.2m。穿越處南水北調(diào)斷面設(shè)計樁號：XW96+381，交叉角度82.8°，輸氣管道管頂距離輸水箱涵17.155m。

穿越段規(guī)格為D1016×26.2mm，采用L485直縫埋弧焊鋼管，三層PE常溫型加強級防腐。

鑒于南水北調(diào)工程的重要性，需要對定向鉆穿越方案進行安全性評估，以保證兩個工程的運行安全。

2 評估原則及評估范圍

在兩個工程功能完整的布局下，使工程運行安全得以保證。通過施工程序控制或采取相應(yīng)措施，保證工程能順利實施。天津干線此段箱涵工程已完工，港清三線輸氣管道工程南水北調(diào)干線穿越正準(zhǔn)備實施，本次評估段范圍為港清三線輸氣管道定向鉆穿越天津干線輸水箱涵區(qū)域。

3 安全性評價分析

3.1 工程布置的影響

該段天津干線箱涵工程已經(jīng)施工完畢，港清三線輸氣管道穿越南水北調(diào)天津干線采用先定向鉆穿越技術(shù)，施工占地少，定向鉆入土點距離箱涵中心線197.14m，定向鉆出土點距離箱涵中心線341.79m，因此兩工程布置上不會產(chǎn)生相互影響。

3.2 工程施工的影響

根據(jù)有關(guān)資料介紹，定向鉆孔方法穿越施工具有不會阻礙交通、不會破壞綠地及植被、進出場地速度快、施工占地少、施工速度快等特點，并且穿越精度高，易于調(diào)整敷設(shè)方向和深埋管線，弧形敷設(shè)距離長、可以滿足設(shè)計要求深埋并且可以使管線繞過地下障礙物。在工程擬采用此法，應(yīng)認(rèn)為有一定的合理性。

定向鉆穿越時施工單位通過對穿越軌跡進行實時監(jiān)控，制定相應(yīng)的穿越軌跡控制措施，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時查排與糾偏，是能夠保證穿越段管道與箱涵的間距滿足設(shè)計要求的，進而保證工程安全的；定向鉆段管線斜向通過粉砂層，定向鉆擴孔、回拖時，應(yīng)采取適當(dāng)技術(shù)措施，如逐級擴孔、加入適量潤滑劑、做好泥漿配比等，保證定向鉆通過該區(qū)域時，不會發(fā)生塌孔事故；穿越段管線回拖完成后，為防止地面沉降，采用注漿管對管道與鉆孔之見的空隙進行二次注漿。二次注漿時，應(yīng)注意做好泥漿配比，在保證不冒漿的情況下，應(yīng)盡量選擇稠泥漿，這些措施可以減小泥漿收縮帶來的影響，有效地減少空腔的發(fā)生，又由于施工期與未通水的天津干線輸水箱涵自然沉降期同步，所以對總干渠的影響可忽略不計。

該穿越工程應(yīng)嚴(yán)格控制在南水北調(diào)中線兩側(cè)各200m的范圍外設(shè)置施工營地。應(yīng)采取適當(dāng)?shù)沫h(huán)保措施，確定工程建設(shè)不會對天津干線造成影響。

3.3 結(jié)構(gòu)安全的影響

港清三線輸氣管道穿越南水北調(diào)天津干線工程采取下穿輸水箱涵的方式，管道頂距離箱涵底板17.155m，定向鉆入土點距離箱涵中心線197.14m，定向鉆出土點距離箱涵中心線341.79m。該段箱涵為普通箱涵，位于農(nóng)用地以下，考慮到箱涵完工后農(nóng)用機械及人群荷載的影響，設(shè)計中考慮作用在箱涵頂板的活荷載為15KN/m，為保證箱涵的結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)避免超過該荷載的大型車輛跨越輸水箱涵。

天津干線箱涵變形縫全線采用中埋式橡膠止水帶止水并在箱涵內(nèi)側(cè)增加了雙組份聚硫密封膠的止水措施，滿足天津干線目前防水要求。

3.4 結(jié)構(gòu)安全的影響

如天津干線止水破壞或箱涵發(fā)生裂縫，可采用在箱涵內(nèi)部進行檢修；如箱涵發(fā)生大的結(jié)構(gòu)性破壞，采用局部大開挖的檢修方案，由于輸氣管道管頂距離箱涵底板17.155m，故箱涵檢修不會影響到管道安全。

港清三線輸氣管道工程無法滿足輸送要求時，可在現(xiàn)穿越位置附近重新敷設(shè)管線進行換管，兩端切改作業(yè)點均處于干渠保護范圍之外。

當(dāng)確認(rèn)管道報廢后，為確保穿越處輸水箱涵的安全，管道運行單位應(yīng)采取必要的安全防護措施。首先應(yīng)采用惰性氣體將穿越段管道內(nèi)的天然氣置換掉，再向管內(nèi)灌注水泥砂漿等物質(zhì)，最后進行密封處理。

在安全上，該處穿越的天然氣管道上下游均布設(shè)了截斷閥，截斷閥可以自動關(guān)閉，作為特殊安全保證。

4 評估結(jié)論及建議

經(jīng)分析，港清三線輸氣管道南水北調(diào)干渠穿越工程設(shè)計方案對天津干線輸水箱涵的結(jié)構(gòu)、施工和運行不會產(chǎn)生安全性問題。但還需提出以下幾點建議：

4.1 施工前應(yīng)選擇有一定資質(zhì)并做過此類工程取得成功經(jīng)驗的施工單位，施工時應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔偏離誤差，盡量保持鉆孔和設(shè)計管線的一致性。避免由于鉆孔過程中的偏差造成對輸水箱涵結(jié)構(gòu)可能造成的破壞。

4.2 鑒于南水北調(diào)天津干線的重要性和特殊性，鉆進和回拖過程中在泥漿中加入防塌劑、防滲漏劑等聚合物，改善泥漿性能，嚴(yán)禁干線下塌孔。

4.3 港清三線輸氣管道工程穿越南水北調(diào)中線天津干線工程工期86天，計劃于2013年4月1日開工，開工前管線施工及業(yè)主單位應(yīng)及時通知中線局建管單位對工程施工進行監(jiān)督。

4.4 在管道施工期間應(yīng)對天津干線進行沉降觀測，及時掌握地基變形情況。

4.5 管線完成后，應(yīng)采用粘土將豎井及進出土點的工作坑回填密實。

4.6 天津干線保護范圍確定原則為：輸水箱涵為箱涵頂部區(qū)域及兩側(cè)各50m；控制性樞紐為管理范圍以外50m；通訊光纜、供電纜線的保護范圍為埋設(shè)線路路由兩側(cè)各5m。上述評估地段，雖然在施工、運行管理等方面滿足了箱涵安全性要求，但仍處于管理交叉范圍，建議雙方主管單位協(xié)商解決。

［1］SL191-2008水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

［2］DL5077-1997水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范[S].

［3］GB50251-2003輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范[S].

［4］GB50423-2007油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范[S].

［5］GB50424-2007油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范[S].