燃气管线穿越省道S329的路面沉降安全评估

刘锋

宿迁学院建筑工程系（223800）

燃气管线穿越省道S329的路面沉降安全评估

刘锋

宿迁学院建筑工程系（223800）

针对具体实例对燃气管线穿越公路时的路面沉降进行安全评估，利用Peck公式进行了沉降计算，经过工程实践，取得了良好的效果。

安全评估；燃气管线；安全

0 前言

随着我国经济的发展和基础建设的发展，管线埋设过路已经从原始破坏路面开挖埋设转向了采用定向钻的非开挖施工，施工过程中不会影响道路的正常交通，但是在施工中以及施工完成后要对路面的沉降进行严格控制，防止施工对原道路造成损坏，进而影响道路的安全以及交通。

1 编制依据

1）本工程涉及的合同文件、施工图纸、施工方案及相关的技术规范。

2）相关的法律法规。

3）业主提供的其他资料及现场收集的相关资料。

2 工程概况

S329线为一级公路,设计行车速度为80 km/h，为沥青混凝土路面，0.75 m（土路肩）+3.00 m（硬路肩）+2×3.75 m（行车道）+3.5 m（中分带）+2×3.75 m（行车道）+3.00 m（硬路肩）+0.75 m（土路肩），路基总宽为26 m。

本次穿越S329省道的燃气管道采用DN250PE的PE管材，壁厚15 mm，穿越长度为220 m，热熔连接。管道与S329公路夹角90°，入土点距离S329线24 m，入土角8°。出土点距离S226线170 m，出土角7°。曲率半径按不小于1 500 D选取。采用定向钻穿越施工工艺，穿越管线采用1孔穿越，孔内为1根DN250的PE管,最终成孔为Φ375 mm（1.5倍管线外径），穿越管道距公路路面埋深为8 m，穿越土层为粉土层。

3 穿越后的路面沉降量计算

非开挖施工虽然不会影响道路的正常交通，但在非开挖施工时，破坏了原有地层的状态，势必会造成地层产生一定隆起或下沉。在管道铺设完成后，由于钻孔直径与所铺管道直径之间有一定的间隙，也会造成后续的地层变形，严重时可能破坏路面及所有铺设的管道，因此对管道铺设完成后的地层变形问题进行分析是必要的。非开挖施工完成后所产生的地面沉降称之为工后沉降。

1）影响地面工后变形的因素

①时间；②管道埋深；③地层的性质；④管道的直径；⑤管道直径与扩孔直径的间隙；⑥地面荷载；⑦离管道轴线的距离。

2）具体影响作用

①沉降随着距离管道顶部的距离或者是距离管道中心线的距离的增大而减少；②沉降随着环状超挖量的减少而减少;③沉降随着土壤的坚实度（密度、硬度）的增加而减少；④沉降随着管道和扩孔直径的减小而减少。

3）沉降计算

本项目路面沉降采用Peck公式进行计算，该公式由Peck(1969年)提出，他认为地层变形由地层损失引起,地表沉降槽体积等于地层损失体积，地表沉降槽符合正态分布曲线，如图1所示。

图1 管道上方地面沉降分布示意图地面沉降公式:

式中:

S(x)——地面沉降量，mm；X——计算点距钻孔中心线的距离，m；V1——单位钻孔长度上的地层损失量，m3/m；Smax——轴线处最大沉降量，mm；i——沉降槽宽度系数，m；z——覆土层厚度（地面到管轴线距离），m；φ——土的内摩擦角，度；W—沉降槽总宽度，m；r——扩孔半径，m；d——套管外径，m。

根据设计文件，1根DN250的PE套管最终钻孔直径为0.375 m，穿越深度为8 m，粉土层，内摩擦角取26°，计算路面沉降结果如下:

影响宽度:

最大沉降量:

由于水平定向钻施工关于路面沉降方面公路行业尚无具体规范规定，因此参考《给水排水工程顶管技术规程》(CECS 246-2008)中13.2.4条对地面沉降的规定“顶管造成的地面沉陷不应造成道路开裂，公路沉陷量小于或等于20 mm”。

计算表明，本项目路面沉降量为4.81 mm，在允许范围内。

4 评估结论及建议

4.1 评估结论

经过以上的计算和分析，本燃气管线穿越S329省道后对路面的沉降有一定的影响，但在可接受的范围之内。

4.2 建议

1）在施工过程中应根据出土情况验证管线位于粉土层，选择合适的扩孔器，选配合理的泥浆配比，并严格控制泥浆质量。

2）建议加强对公路路基沉降的观测，有条件可考虑请第三方专业机构（或监理公司）实施。施工过程中设置公路沉降量监测预警等级，若路面沉降量超过5 mm，应钻孔取样检查土体孔隙比的变化。若路面沉降量超过8 mm，应选配合理的泥浆配比，并严格控制泥浆质量。有条件时，应采用高质量泥浆或水泥浆进行孔内间隙置换。路面沉降量超过10 mm，应立即停止施工，并向相关部门及时汇报，采取有效保护措施，确保公路的运营安全。

5 结论

通过本次评估，确认了该项目实施的安全。评估中提出施工中的一些注意事项和相关的建议，为工程的顺利实施提供了有力的技术保证。

[1]袁毓敏.涉路工程安全评价技术探讨[J].公路交通科技(应用技术版),2008,05,15.

[2]JTGD 20-2006,公路路线设计规范[S].2006.