天然氣管道工程穿越共產主義渠防洪評價分析

趙海棟

(新鄉市天然文巖渠管理處，河南 新鄉 453000)

1 工程概況

根據《河南省天然氣發展和利用規劃綱要(2011—2020)》精神，為加快推進“氣化新鄉”工程，增強全市天然氣接受能力，保障輝縣市居民和企業供氣要求，河南縱橫燃氣管道有限公司擬建日產60萬方天然氣液化項目，公司從項目的長遠角度出發，決定啟動建設新鄉牧野區—輝縣市常村鎮天然氣管道配套工程，保證該項目的原料天然氣供應。

新鄉市牧野區—輝縣市常村鎮天然氣管道從新鄉分輸站出發后正北敷設，穿越共產主義渠大堤樁號38+740后，經大塊鎮和北原莊村之間穿過折向北偏東方向敷設，途徑北招民莊村北、王小屯村東，管道在王小屯村東穿越長濟高速后，繼續向北敷設抵達高莊閥室，管道出閥室后繼續沿東二環路東側向北敷設，在孟莊鎮東穿越S229后抵達小蒲水村閥室，管道在小蒲水村北穿越南水北調中線干渠繼續沿東二環路東側敷設，在氈匠屯村南穿越S306，繼續向北經前古章村、后古章村后到達河南升輝特種裝備有限公司擬建日產6×105方天然氣液化項目門站，本段線路長度約32.40 km，管道采用管徑DN406無縫鋼管，設計壓力6.30 MPa。

天然氣管道穿過共渠右堤，緊貼通往梨園的土路西側穿越共產主義渠主槽向北延伸，穿越共產主義渠河槽及灘地段長約695 m。

2 基本情況

工程評價項目所在區域位于衛河流域平原區，屬暖溫帶大陸性季風型氣候，四季分明，多年平均氣溫約14℃，平原區多年平均降水量約600 mm(山丘區約800 mm)。冬春多北風，為大陸性干燥氣團所控制，降雨少而蒸發大。夏季多南風和東南風，到7、8月份，西太平洋副熱帶高壓，從南向北移動，使衛河流域迅速進入雨季。至9月上旬，副高壓開始南撤，雨區從華北退往淮河流域，衛河流域便開始出現秋高氣爽天氣。

場區主要物理地質現象有滲水、鹽漬化等。勘查中發現：在香泉河、滄河入共產主義渠河口處，共產主義渠右岸堤內由于滲水形成大片沼澤。沿河道下游地勢較低處，偶爾見到土壤鹽漬化現象，地表可見白色鹽分。堤防沿線多處存在人為破壞，主要是村民在堤防開墾種地，衛輝境內較為嚴重，其中共產主義渠右岸下馬營村附近堤防處甚至出現了取土坑；河道沿線流經新鄉、衛輝兩個城市及多處村鎮，在河道堤防或者附近形成多處垃圾場，垃圾多為生活垃圾，在雨水或洪水的沖刷下，對河流會造成一定污染。

該管道始于安洛線新鄉分輸站，出站后向北穿越共產主義渠，管道穿越共產主義渠右堤采用頂管技術，管道為Φ406×6.30的直縫鋼管，以分輸站出口為管道起點樁號0+000。頂管起點里程為0+52.00 m，距外堤腳8 m，終點里程為0+112.00 m，距內堤腳8 m，頂管長度為60 m。土方回填首選開挖土料，不足部分采用砂壤土回填夯實。

共產主義渠右岸大堤現狀堤頂高程76.88 m，設計堤頂高程77.82 m，堤下管頂高程68.00 m,低于現狀堤頂8.88 m；堤外腳地面高程72.54 m，堤內腳地面高程72.06 m，堤防下管頂高程68.00 m，低于堤外腳地面4.54 m，低于堤內腳地面4.06 m，地面以下的深度均>2.00 m。

穿越共產主義渠主槽采用定向鉆施工技術方案，主槽現狀最低河底高程69.65 m，該處設計最低河底高程68.65 m。主槽兩岸灘地地面高約72 m。燃氣管道管頂距現狀河底最低點距離14.65 m，距設計斷面河底最低點距離13.65 m。定向鉆入土點里程為0+292.64，出土點里程為0+716.25；定向鉆起點里程為0+317.5，終點里程為0+696.27，定向鉆長度為378.77 m。

堤防頂管與定向鉆之間距離205.50 m，為灘地，采用大開挖方式挖溝敷設管道，灘地高程72.60 m，管頂高程68.10 m，管頂埋深4.50 m。

長輸管道不允許采用蝦米彎，也不應采用斜口連接，因此管道焊接對口時，要特別注意保持對口同心。

工程穿越共產主義渠右堤采用頂管技術，穿越主槽采用定向鉆技術。定向穿越的第一步是鉆導向孔，然后再用沖洗管鉆孔；當導向鉆桿和沖洗管在目的地露出時，就完成了導向孔；筒形擴孔器鉆頭固定在鉆桿上，隨著鉆桿的增長，擴孔器沿著導向孔向前鉆進；在向前鉆進時，擴孔器旋轉，當擴孔器出現在鉆孔裝置前時，就完成了擴孔；擴孔器和拖回裝置旋轉，插入穿越管道；當拖回裝置和預制的管子從孔中露出時，就完成了穿越管道的安裝。

3 防洪評價計算

3.1 河勢影響分析

工程輸氣管道深埋于地下，地面以上沒有建筑物，該工程對河勢、流態影響較小。

3.2 排澇影響分析

工程輸氣管道深埋于地下，地面以上沒有建筑物，故對該區域的排澇系統沒有形成改變。

3.3 防洪影響分析

根據施工方案，建設項目施工主要安排在非汛期，燃氣管道穿越共產主義渠右堤和主槽分別采用頂管和定向鉆穿越方式。在此期間共產主義渠一般無洪水發生，同時項目施工為地下穿越，因此對河道泄洪影響不大。

共產主義渠防洪標準為：百年一遇洪水情況下，保障新鄉市區安全。

河道設計洪水位水面線按照河道非均勻流理論，采用恒定非均勻漸變流能量方程，自下而上進行推求。推求采用計算機程序進行，按100 a一遇洪水標準計算的設計洪水位成果見表1。

表1 樁號38+740處設計洪水位成果表

100 a一遇洪水標準共產主義渠該處灘地行洪水深為4.26 m。

3.4 局部沖刷

合河匯流口以上流域面積4 203.40 km2，其中，山區面積2 003.40 km2，平面區面積2 200 km2，合河站至淇河口以上匯入的流域面積不大，增加流量，故按合河站計算防洪流量。

《衛河干流(合河～淇門)治理工程(共產主義渠右堤治理)可行性研究報告》中，共產主義渠合河站100 a一遇設計洪峰流量采用3 130 m3/s，并對共產主義渠合河站至小河口的洪峰流量進行了綜合分析，確定共產主義渠從樁號34+100(合河站)～91+850(淇河口)段100 a一遇設計洪峰流量全部采用3 130 m3/s。

根據《公路橋位勘測設計規范》，河槽的沖刷深度計算公式為：

(1)

經計算，本次河槽沖刷深度hp=1.51 m。

根據《公路橋位勘測設計規范》，河灘的沖刷深度計算公式為:

(2)

此斷面的右岸灘地寬度約為316.20 m；左岸灘地漫灘行洪，灘地寬度取為516.20 m。

經計算，本次河灘沖刷深度hp=1.25 m。

根據GB 50286-2013《堤防工程設計規范》，河道的沖刷深度計算公式為

(3)

(4)

經計算，局部沖刷深度hs=0.49 m，即河床沖刷深度為

Δh=0.49 m

公式中采用的泥沙參數均按最不利情況計算，主河槽最大沖刷深度為1.51 m，燃氣管道管頂埋深為13.65 m，大于洪水沖刷深度，滿足要求；河灘最大沖刷深度為1.25 m，河灘處燃氣管道管頂埋深為4.50 m，堤防處燃氣管道管頂埋深為8.85 m，大于洪水沖刷深度，滿足要求；該工程地面以上沒有建筑物，不會影響河床的沖刷和淤積。

4 結語

輸氣管道深埋于地下，地面以上沒有建筑物，不影響河道及其水利工程與設施，洪水淹沒對其影響較小。

穿越共產主義渠主槽管道管頂高程55.00 m，主槽現狀河床最低點高程69.65 m，主槽規劃治理河底高程68.65 m，管頂低于主槽現狀河床最低點14.65 m，低于規劃治理河底13.65 m。通過計算，主槽最大沖刷深1.51 m，不影響河道及其水利工程與設施，洪水最大沖刷深不影響管道安全。

穿越共產主義渠大堤及灘地段管道管頂高程68.00 m，現狀大堤內堤腳高程72.06 m，現狀灘地高程72.47 m，管頂埋深低于內堤腳4.06 m，低于灘地地面4.50 m。通過計算，灘地最大沖刷深1.25 m，不影響河道及其水利工程與設施，洪水最大沖刷深不影響管道安全。

建議施工結束3個月后，距堤腳10 m處挖開觀察管壁四周泥漿失水情況。若已經充分失水，管壁四周出現裂隙，沿管線采取泥漿灌注處理。若失水不充分，以后每間隔1個月觀察一次，直到充分失水，管壁四周出現裂隙，沿管線采取泥漿灌注處理。

穿越共產主義渠右堤和主槽管道建議在冬季或春季施工，施工期不必考慮洪水影響，有利施工，在汛期之前有時間對穿越大堤管段進行泥漿灌注處理，保證大堤安全度汛。