浅析输水东干管工程穿越高速工程对公路安全的影响

张玖瑛

摘 要：文章通过对某市农村供水工程输水东干管工程穿越某高速工程的安全性进行识别、分析，确定风险等级，评价输水东干管工程穿越高速工程对高速公路安全影响性，以使其合理采用有效管理方法与技术手段对项目进行有效控制，进而确保高速公路安全。

关键词：输水东干管；下穿；高速公路

中图分类号：U492.8 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）30-0160-01

甘肃中部地处黄土高原丘陵沟壑区，干旱少雨，植被稀疏，生态环境持续恶化，水资源极度匮乏成为限制当地经济社会发展的瓶颈。为了解决该地区人民群众的生存和发展问题，甘肃省提出了引洮河水到中部地区的设想。在某些地区，由于受既有公路、地质条件的限制，使得新建惠民工程近距离穿越既有公路现象越来越多。惠民工程施工时，如何既保证新建惠民工程施工安全，又使既有公路稳定，确保既有公路正常运营是施工中必须解决的关键问题。

1 工程概况

某市2009年度农村供水工程是重大的民生工程，输水管道穿越某高速工程系全线管道地点位于K1587+080处。穿越高速长度54 m，穿越边坡长度221 m。套管为DN610×6.4钢管；供水管道为DN273.1×5.2钢管，该工程施工方法采用定向穿越法。

2 输水管道对高速公路的影响

2.1 定向穿越对高速公路的影响

①管道成孔时，管道周围的土体因临空会出现应力释放现象，且非弹性区不断扩大，会形成以管道中心为圆心的松动区；而且，由于定向穿越是全长度内一次成孔，且成孔时间较长，孔壁泥浆支护刚性不足，施工中路面高速公路车辆的静荷载和震动荷载会对管道孔松动区的稳定造成极为不利的影响，因此定向穿越施工可能导致路基产生沉降并最终引起路面塌陷。

②由于套管安装的需要以及扩孔等施工误差的影响，实际管道尺寸要大于套管的外径尺寸不，从而使得套管安装完毕后，其外周与岩层会产生一定空隙，且管道成孔的泥浆护壁也会在公路地基中形成薄弱层。因此在车辆荷载作用及上层土体重新固结作用下，路面将会发生局部沉降。

③输水管道在后期运营中，由于套管较薄、刚度不足，且为钢质圆管，在路面车辆荷载和温度、湿度环境影响下，套管容易锈蚀并变形，因此可能会使套管过早损坏，进而影响输水管道正常工作，并造成路面因套管承载力不足出现塌陷现象。

④由于套管管径较小，在输水管道出现渗漏水等现象后，维修人员无法及时对输水管道进行维护，会使漏水渗入高速路下土，进而可能造成路基损毁或路面塌陷；而且套管管径较小也不易于平时维护人员对输水管道的日常检查。

⑤由于管道成孔位置处于湿陷性黄土地带，该类黄土受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著下沉。因此如果泥浆性能控制不好，泥浆中水分大量渗入周围土体，将可能造成其周围土体结构破坏，进而影响到公路的安全。

⑥由于输水管道一侧的进入点距高速公路路面的高差较大（约9.5 m），输水管道顶管作业时作业坑的开挖将会沿路基坡腳进行开挖，如基坑开挖或顶管作业不当，将可能导致公路路基边坡失稳，从而影响到公路交通安全。

2.2 定向穿越对护坡稳定性的影响

B点到E点的输水管道，由于位置在高速公路护面墙下，一旦输水管出现漏水并导致套管损坏，因无法及时维护，漏水将会渗入边坡下土体，而边坡坡度较大，因此漏水将可能造成边坡失稳，进而影响到护面墙及公路的安全。

2.3 对高速公路长期期运营规划的影响

由于输水管道穿越长度处在高速公路用地范围附近，如高速拓宽时，穿越护坡的管道将置于高速公路拓宽主线范围内，因此，输水管道穿越工程有可能对公路的拓宽造成影响。

3 安全对策及建议

3.1 输水管穿越高速路的对策及建议

由于高速公路上有车辆荷载和车辆震动荷载，而输水管道定向穿越施工中的成孔方式、泥浆支护等都无法对高速路下地基形成稳固支护，加之泥浆中的水分对黄土结构影响较大，因此定向穿越施工方法极易造成公路路基沉降和路面塌陷，这样将严重影响到高速公路的安全。

针对定向穿越对高速公路的不利影响，建议穿越高速公路的输水管道采用顶管法施工代替定向穿越法施工。顶管法中，采用直径为1 500 m的钢筋混凝土管涵或预应力混凝土管涵代替原先的套管作为输水管道的地下专用通道，以利于输水管线后期运营的维修和检查；此外，作为专用通道的圆管涵除应符合《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60）的有关规定外，还应按高速公路的车辆荷载等级进行验算。

鉴于输水管道在穿越高速公路段水流坡度较大，建议顶管法中减小输水管道穿越高速公路段的坡度。为了避免对高速公路可能扩建的影响，建议增加输水管道的穿越长度。另外，输水管道必须做好防腐、防锈措施，且输水管道两端应与专用通道做好密封工作，以防输水管道漏水从此处流出。

3.2 输水管穿越高速路护坡的对策及建议

3.2.1. 施工设计对策与建议

①建议将输水管线位置向公路外侧外移5～10 m，以保证高速路以后的扩建需要。同时进行管道施工图设计和施工方案编制，以利于输水工程保质保效进行。

②建议以直径1 500 mm的钢筋混凝土套管代替原先钢质套管，以利于日后输水管道的检查与维护。

③套管外面宜做防水处理，输水管道应做防腐和防锈处理，且套管两端与输水管道间应采用防水材料密封。

④为方便检查、维修输水管道，建议在输水管道在边坡进、出口两端均设置检查井，且检查井旁应设置醒目标记，以利于及时发现问题和解决问题。

⑤管道穿越高速公路护坡距离较长，如果管道排气不畅，气囊在管内长期产生压力振荡，会造成水阻过大，出现爆管现象。因此在护坡处建议设置检修阀、排气阀和水锤等装置。

3.2.2 定向穿越施工工艺对策与建议

①泥浆池要采取有效的防渗措施，避免泥浆渗入道路结构土体内。

②建议在泥浆中加入添加剂以改善泥浆性能，使泥浆能形成良好的孔壁效应。

③施工槽开挖时必须有专人现场指挥，施工槽开挖应避免坡度过大而产生基坑边坡失稳问题，必要时应边坡支护。施工槽开挖前，要事先规划好施工场地大小，保证施工机械器具停放和施工人员操作空间；且机械开挖后，宜用人工修整坡面。

④定向钻孔时，必须对导向孔的方位和高程严格控制，若导向孔产生方位和高程上的偏差，应及时纠正。扩孔的尺寸和次数应根据穿越地质情况和管径大小确定，并根据扭力和回拉力的大小，逐级进行扩孔。

⑤输水管道的焊缝质量应提高一级，并加大检查频率。输水管道起吊与安装时，应注意吊装点的位置，以防管道承受较大的不利荷载。输水管道安装完毕后，应对输水管道做强度与水密性试验，确保输水管道安全可靠。

⑥雨季施工时，要做好雨季防水措施，以防雨水沿管道孔渗入公路地基内，同时也应做好施工作业区的防水措施，谨防因雨水而影响到作业安全与工程进度。

⑦施工完成后，对施工槽应进行夯实处理，回填土应分层铺筑，均匀压实。

⑧施工中应加强施工安全管理，做好交通安全管制。同时，选择经验丰富、素质过硬的施工队伍，同时应合理配置施工资源，加强进度控制，使穿越工程对公路的影响降到最低。

4 结 语

随着惠民工程的不断推进和完善，与公路交叉将会越来越多，为了确保既有公路及其附属设施质量和车辆通行安全，我们在施工过程中应严格按照施工流程顺序施工，加强施工管理、组织和监测，在实践中不断完善新工艺和新方法，从而确保交叉处公路的安全。

参考文献：

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[2] 刘淑萍.长距离顶管施工中存在的问题及解决措施[J].山西建筑，2013，

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