港清三线输气管道穿越南水北调中线一期工程天津干线安全性评估

李 斌

（天津市水利勘测设计院，中国 天津 300204）

1 工程概况

南水北调工程是优化我国水资源时空配置、解决我国北方水资源严重短缺问题的特大型基础设施项目，是未来我国可持续发展和整个国土整治的关键性工程，为大型的人工修筑干渠，其防护等级非常高。港清三线输气管道南水北调穿越处位于河北省霸州市北庄头村东北约1.2km处。穿越时选择对干渠影响小的定向钻穿越方式，定向钻穿越实长为640.2m。穿越处南水北调断面设计桩号：XW96+381，交叉角度82.8°，输气管道管顶距离输水箱涵17.155m。

穿越段规格为D1016×26.2mm，采用L485直缝埋弧焊钢管，三层PE常温型加强级防腐。

鉴于南水北调工程的重要性，需要对定向钻穿越方案进行安全性评估，以保证两个工程的运行安全。

2 评估原则及评估范围

在两个工程功能完整的布局下，使工程运行安全得以保证。通过施工程序控制或采取相应措施，保证工程能顺利实施。天津干线此段箱涵工程已完工，港清三线输气管道工程南水北调干线穿越正准备实施，本次评估段范围为港清三线输气管道定向钻穿越天津干线输水箱涵区域。

3 安全性评价分析

3.1 工程布置的影响

该段天津干线箱涵工程已经施工完毕，港清三线输气管道穿越南水北调天津干线采用先定向钻穿越技术，施工占地少，定向钻入土点距离箱涵中心线197.14m，定向钻出土点距离箱涵中心线341.79m，因此两工程布置上不会产生相互影响。

3.2 工程施工的影响

根据有关资料介绍，定向钻孔方法穿越施工具有不会阻碍交通、不会破坏绿地及植被、进出场地速度快、施工占地少、施工速度快等特点，并且穿越精度高，易于调整敷设方向和深埋管线，弧形敷设距离长、可以满足设计要求深埋并且可以使管线绕过地下障碍物。在工程拟采用此法，应认为有一定的合理性。

定向钻穿越时施工单位通过对穿越轨迹进行实时监控，制定相应的穿越轨迹控制措施，发现异常应及时查排与纠偏，是能够保证穿越段管道与箱涵的间距满足设计要求的，进而保证工程安全的；定向钻段管线斜向通过粉砂层，定向钻扩孔、回拖时，应采取适当技术措施，如逐级扩孔、加入适量润滑剂、做好泥浆配比等，保证定向钻通过该区域时，不会发生塌孔事故；穿越段管线回拖完成后，为防止地面沉降，采用注浆管对管道与钻孔之见的空隙进行二次注浆。二次注浆时，应注意做好泥浆配比，在保证不冒浆的情况下，应尽量选择稠泥浆，这些措施可以减小泥浆收缩带来的影响，有效地减少空腔的发生，又由于施工期与未通水的天津干线输水箱涵自然沉降期同步，所以对总干渠的影响可忽略不计。

该穿越工程应严格控制在南水北调中线两侧各200m的范围外设置施工营地。应采取适当的环保措施，确定工程建设不会对天津干线造成影响。

3.3 结构安全的影响

港清三线输气管道穿越南水北调天津干线工程采取下穿输水箱涵的方式，管道顶距离箱涵底板17.155m，定向钻入土点距离箱涵中心线197.14m，定向钻出土点距离箱涵中心线341.79m。该段箱涵为普通箱涵，位于农用地以下，考虑到箱涵完工后农用机械及人群荷载的影响，设计中考虑作用在箱涵顶板的活荷载为15KN/m，为保证箱涵的结构安全，应避免超过该荷载的大型车辆跨越输水箱涵。

天津干线箱涵变形缝全线采用中埋式橡胶止水带止水并在箱涵内侧增加了双组份聚硫密封胶的止水措施，满足天津干线目前防水要求。

3.4 结构安全的影响

如天津干线止水破坏或箱涵发生裂缝，可采用在箱涵内部进行检修；如箱涵发生大的结构性破坏，采用局部大开挖的检修方案，由于输气管道管顶距离箱涵底板17.155m，故箱涵检修不会影响到管道安全。

港清三线输气管道工程无法满足输送要求时，可在现穿越位置附近重新敷设管线进行换管，两端切改作业点均处于干渠保护范围之外。

当确认管道报废后，为确保穿越处输水箱涵的安全，管道运行单位应采取必要的安全防护措施。首先应采用惰性气体将穿越段管道内的天然气置换掉，再向管内灌注水泥砂浆等物质，最后进行密封处理。

在安全上，该处穿越的天然气管道上下游均布设了截断阀，截断阀可以自动关闭，作为特殊安全保证。

4 评估结论及建议

经分析，港清三线输气管道南水北调干渠穿越工程设计方案对天津干线输水箱涵的结构、施工和运行不会产生安全性问题。但还需提出以下几点建议：

4.1 施工前应选择有一定资质并做过此类工程取得成功经验的施工单位，施工时应严格控制钻孔偏离误差，尽量保持钻孔和设计管线的一致性。避免由于钻孔过程中的偏差造成对输水箱涵结构可能造成的破坏。

4.2 鉴于南水北调天津干线的重要性和特殊性，钻进和回拖过程中在泥浆中加入防塌剂、防渗漏剂等聚合物，改善泥浆性能，严禁干线下塌孔。

4.3 港清三线输气管道工程穿越南水北调中线天津干线工程工期86天，计划于2013年4月1日开工，开工前管线施工及业主单位应及时通知中线局建管单位对工程施工进行监督。

4.4 在管道施工期间应对天津干线进行沉降观测，及时掌握地基变形情况。

4.5 管线完成后，应采用粘土将竖井及进出土点的工作坑回填密实。

4.6 天津干线保护范围确定原则为：输水箱涵为箱涵顶部区域及两侧各50m；控制性枢纽为管理范围以外50m；通讯光缆、供电缆线的保护范围为埋设线路路由两侧各5m。上述评估地段，虽然在施工、运行管理等方面满足了箱涵安全性要求，但仍处于管理交叉范围，建议双方主管单位协商解决。

［1］SL191-2008水工混凝土结构设计规范[S].

［2］DL5077-1997水工建筑物荷载设计规范[S].

［3］GB50251-2003输气管道工程设计规范[S].

［4］GB50423-2007油气输送管道穿越工程设计规范[S].

［5］GB50424-2007油气输送管道穿越工程施工规范[S].