道路工程后穿越南水北調(diào)配套工程設計方案

王慶慶

（河南省南水北調(diào)中線工程建設管理局）

0 引言

南水北調(diào)配套工程是南水北調(diào)中線工程的重要組織部分，上接南水北調(diào)總干渠分水門口，下連受水區(qū)各城市自來水廠、調(diào)蓄池和水庫，南水北調(diào)配套工程的安全運行是發(fā)揮南水北調(diào)效益的關鍵。南水北調(diào)配套工程具有輸水線路長的特點，沿線經(jīng)過農(nóng)田、城市建成區(qū)或開發(fā)區(qū)，穿越各種道路、鐵路、河渠、市政道路等基礎設施。隨著社會快速發(fā)展，城市建設不斷擴張，交通網(wǎng)絡不斷完善，其他新建、擴建、改建工程后穿越南水北調(diào)配套工程無法避免，需對南水北調(diào)配套工程保護范圍內(nèi)采用合理的設計方案加以防護，保障南水北調(diào)配套工程運行管理安全和后穿越工程項目安全。

1 工程概況

1.1 穿越段道路工程概況

某道路工程為省級道路，采用雙向六車道，設計為一級公路標準，設計時速80 km/h。設計荷載等級為公路1級，路面結(jié)構為瀝青混凝土，路基斷面寬60 m，橫斷面布置為：5 m 人行道、5 m非機動車道、4 m側(cè)分帶、3.75 m硬路肩、3×3.75 m行車道、0.50 m 路緣帶、1 m 中央分隔帶、0.50 m 路緣帶、3×3.75 m行車道、3.75 m 硬路肩、4 m 側(cè)分帶、5 m 非機動車道、5 m 人行道。

1.2 穿越段南水北調(diào)配套工程概況

該段南水北調(diào)配套工程從總干渠分水口引出管道線路總長21 km，設計輸水管道流量1 m3/s，采用DN1400 預應力鋼筒混凝土PCCP管，2012年12月開工建設，2015年初主體工程完工。目前，該段配套工程供水線路已通水運行。

2 穿越南水北調(diào)配套工程的必要性

2.1 道路建設的必要性

該道路工程為某市“十二五”規(guī)劃期間重點項目工程，項目的建設對于完善河南省公路網(wǎng)建設，完善區(qū)域綜合運輸能力，加速物流通暢，完善區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃具有重要的作用。道路系統(tǒng)完善后必定促進片區(qū)土地開發(fā)，滿足城市未來土地開發(fā)建設，極大改善市容市貌，提高城市整體品味。因此該道路工程建設是必要的。

2.2 道路與配套工程交叉的必要性

根據(jù)某市發(fā)改委對該段道路工程項目的可行性研究報告、初步設計的批復文件及某市交通運輸局對該段道路工程項目的施工圖設計的批復文件，該段南水北調(diào)配套工程輸水管道走向為由西北向東南，擬建道路工程走向為由北向南，切無法避讓南水北調(diào)配套工程管道，因此該段道路與南水北調(diào)配套工程管道交叉是必要的。

3 工程地質(zhì)情況

3.1 地層巖性

該道路與南水北調(diào)配套工程交叉位置地質(zhì)結(jié)構主要為粘性土均一結(jié)構，地層巖性主要為第①層重粉質(zhì)壤土、第①～1層輕壤土、第①～2 層細砂、第②層重粉質(zhì)壤土、第④層重粉質(zhì)壤土、第⑥層重粉質(zhì)壤土，南水北調(diào)配套工程管線主要位于第①～1層和第②層上部。

3.2 地下水特征

場區(qū)淺層地下水類型以潛水為主，埋藏在細砂、中砂層中，為強透水層，主要接受大氣降水補給，地下水的排泄主要是蒸發(fā)排泄及人工開采排泄，地下水位受氣候因素和季節(jié)影響，水位年變幅2 m，地下水分布不均，勘察期間地下水位埋深在1～11.60 m之間。根據(jù)本場區(qū)水質(zhì)分析試驗資料和土樣易溶鹽分析試驗判定地下水及土對混凝土結(jié)構具微腐蝕性，對鋼混結(jié)構中的鋼筋具微腐蝕性。

4 工程設計方案

4.1 穿越設計方案原則

穿越工程線路和位置選擇應結(jié)合南水北調(diào)配套工程的特性以及穿越工程自身的施工與運行等條件，經(jīng)技術、經(jīng)濟等綜合比較確定，且不應對南水北調(diào)配套工程的運行和管理產(chǎn)生不利條件；橋梁跨越南水北調(diào)配套工程設計應考慮輸水線路日常養(yǎng)護的需要；穿越工程與南水北調(diào)配套工程管線宜采用正交方式，如經(jīng)論證不能正交時，其交叉角度不得＜60°；穿越工程在施工和運行期間不影響南水北調(diào)配套工程的運行安全、工程安全和供水安全；穿越工程在建設期和運行期不宜在南水北調(diào)配套工程附近加載、開挖、改變地下水位，如確有需要應采取必要工程措施消除不利影響。

4.2 穿越方案對比

4.2.1 路基加固方案

在南水北調(diào)配套工程管道兩側(cè)10 m范圍內(nèi)路基采用易密實的級配碎石填筑，減少路基壓實對南水北調(diào)配套工程管道的影響，南水北調(diào)配套工程管道后期維護維修時需要對路面進行開挖，南水北調(diào)配套工程管道修復完成并回填路基仍然采用級配碎石填筑。該方案優(yōu)點是：施工簡單、費用低。缺點是：加大南水北調(diào)管道上方荷載，后期管道日常巡查、養(yǎng)護、維修比較困難，必要時需要破路施工，影響交通。

4.2.2 涵洞方案

在道路與南水北調(diào)配套工程交叉處修建蓋板函，修建涵臺時需將南水北調(diào)配套工程管道附近覆土開挖，再修建涵臺，采用砂礫石回填基坑和臺背。該方案優(yōu)點是：施工較簡單、費用較低。缺點是結(jié)構安全性一般，跨徑小，基礎位于南水北調(diào)配套工程管理范圍內(nèi)，基底開挖對南水北調(diào)配套工程管道穩(wěn)定影響較大，后期管道日常巡查、養(yǎng)護、維修需要開挖破壞涵洞基底，后期道路運營對管道安全也將產(chǎn)生一定的影響。

4.2.3 橋梁方案

在道路與南水北調(diào)配套工程交叉處修建預制箱梁，下部采用樁基礎，采用鉆孔灌注樁，鋼護筒延伸至南水北調(diào)配套工程管道開挖建基面以下。該方案優(yōu)點為：結(jié)構安全性高，橋梁樁基礎距離南水北調(diào)配套工程管道兩側(cè)凈距大，施工時對道路影響小，后期管道日常巡查、養(yǎng)護、維修較便利。

經(jīng)比較，該道路工程穿越南水北調(diào)配套工程設計方案采用橋梁方案。

4.3 穿越設計方案

根據(jù)以上方案對比和穿越設計方案原則，該道路工程以90°交叉角采用一跨25 m 橋梁跨越配套工程輸水管線。橋梁上部采用25 m長預制箱梁，梁高1.40 m，蓋梁高度1.30 m，蓋梁寬度1.70 m；橋梁基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑1.40 m，樁基單排布置，橋臺樁基位置與配套工程供水管道之間的最小凈距為10.75 m；道路中心處橋梁梁板高出原地面2.40 m，道路邊緣處橋梁梁板高出原地面1.80 m。橋面排水可通過橋梁縱坡和橫坡將橋面雨水引至相鄰路段，通過道路綠化帶下預埋的雨水管將雨水排走，橋面和道路排水系統(tǒng)設計應注意道路和橋梁修建后，不得在橋下形成集中匯流。工程施工時，做好土方開挖、施工臨時道路、生產(chǎn)生活設施、施工機械、棄土場布置等對輸水管道的防護措施，并安排專人進行監(jiān)管，確保配套工程安全。

南水北調(diào)配套工程管理范圍是管道兩側(cè)外邊沿向外延伸10 m 范圍內(nèi)，該道路工程橋臺樁基位置與配套工程管道凈距為10.75 m，布置在南水北調(diào)配套工程管理范圍以外；跨越處橋梁橋板最低設計標高89.30～89.90 m，地面高程87.46 m，橋梁底板高出地面18.42～2.442 m，交叉處橋梁施工不擾動地面地層，不改變南水北調(diào)配套工程輸水管道的覆土條件，橋梁跨越處凈空能夠滿足南水北調(diào)配套工程日常巡檢需要。在南水北調(diào)配套工程檢修、更換管道時，設備機械沒有足夠的施工空間，需要采用吊車對橋面板進行起吊放置，管道開挖時采用人工兩側(cè)同時對稱開挖，保證施工安全。道路管理部門需向南水北調(diào)配套工程管理單位出具承諾函，項目建成后南水北調(diào)配套工程輸水管道檢修、更換管道如需要拆除橋面結(jié)構時，道路管理部門需無條件配合并承擔拆除橋面結(jié)構、恢復及保通的相關費用。

5 結(jié)語

道路工程穿越南水北調(diào)配套工程輸水管道時，為確保南水北調(diào)配套工程運行管理安全，便于后期南水北調(diào)配套工程巡查、維護，檢修，降低運行維護成本，易采用橋梁方式跨越南水北調(diào)配套工程輸水管道，橋臺樁基位置宜布置在南水北調(diào)配套工程保護范圍以外，橋梁跨越處底板與地面凈空滿足南水北調(diào)配套工程日常巡檢需要。