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行識別、分析，確定風險等級，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)手段對項目進行有效控制，進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 文獻標識碼：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?shù)亟?jīng)濟社會發(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?；菝窆こ淌┕r，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)應力釋放現(xiàn)象，且非彈性區(qū)不斷擴大，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行維護，會使漏水滲入高速路下土，進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，進而影響到公路的安全。

⑥由于輸水管道一側(cè)的進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行開挖，如基坑開挖或頂管作業(yè)不當，將可能導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面墻下，一旦輸水管出現(xiàn)漏水并導致套管損壞，因無法及時維護，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)，進而影響到護面墻及公路的安全。

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、泥漿支護等都無法對高速路下地基形成穩(wěn)固支護，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應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，還應按高速公路的車輛荷載等級進行驗算。

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建需要。同時進行管道施工圖設(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。

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

④為方便檢查、維修輸水管道，建議在輸水管道在邊坡進、出口兩端均設(shè)置檢查井，且檢查井旁應設(shè)置醒目標記，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。

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

④定向鉆孔時，必須對導向孔的方位和高程嚴格控制，若導向孔產(chǎn)生方位和高程上的偏差，應及時糾正。擴孔的尺寸和次數(shù)應根據(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，逐級進行擴孔。

⑤輸水管道的焊縫質(zhì)量應提高一級，并加大檢查頻率。輸水管道起吊與安裝時，應注意吊裝點的位置，以防管道承受較大的不利荷載。輸水管道安裝完畢后，應對輸水管道做強度與水密性試驗，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)，同時也應做好施工作業(yè)區(qū)的防水措施，謹防因雨水而影響到作業(yè)安全與工程進度。

⑦施工完成后，對施工槽應進行夯實處理，回填土應分層鋪筑，均勻壓實。

⑧施工中應加強施工安全管理，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，同時應合理配置施工資源，加強進度控制，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嚴格按照施工流程順序施工，加強施工管理、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。

參考文獻：

[1] 安麗麗.頂管穿越公路工程的危險有害因素分析及安全對策措施建 議[J].黑龍江交通科技，2014，（6）.

[2] 劉淑萍.長距離頂管施工中存在的問題及解決措施[J].山西建筑，2013，

（5）.