简述穿越式涉路工程安全评价技术要点

屈言宾

(上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司南京分公司,江苏南京 210016)

简述穿越式涉路工程安全评价技术要点

屈言宾

(上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司南京分公司,江苏南京 210016)

随着穿越式涉路工程的日益增多及对涉路工程安全性认识的日益提高,涉路工程安全评价也越来越引起社会的广泛重视。从前期资料收集、法律法规符合性审查、安全性评估等方面,介绍了定向钻施工穿越式涉路工程安全评价的基本内容、技术要点及主要评价指标,可供同类涉路工程安全评价参考。

涉路工程；穿越式；安全评价

1 概述

伴随着电力、原油、燃气、煤气管线等各类基础设施的日益完善,必然有越来越多的电力、油气等管线穿越公路。穿越式涉路工程的设置意味着危险源的增加和冲突点的增多,涉路工程施工会在公路上形成施工区域,将对正常的交通运营和安全构成影响。同时,涉路工程建成后,会对公路稳定性、行车视距、公路排水、路侧净区等产生影响,进而可能对交通安全构成危害。

定向钻施工具有施工周期短、不破坏道路、不受季节限制、工程造价低、无需中断交通等诸多优势,已广泛应用于电力、原油、燃气等管线穿越的施工。本文以定向钻施工为例,对穿越式涉路工程安全评价技术进行简要论述。穿越式涉路工程安全评价一般包括现场踏勘和资料收集、规范符合性审查、安全性评估、结论和建议等4个环节。

2 现场踏勘和资料收集

2.1 现场踏勘

在进行涉路工程安全评价前,安评人员应到涉路工程所在地实地踏勘,了解现场的基本情况［1-3］。具体包括：察看现场地形、地貌和所涉公路的线形走向、地势起伏情况；调查所涉公路既有管线、排水设施及周边建(构)筑物分布情况；掌握涉路路段的行车视线、邻近交叉路口的分布状况。

2.2 资料收集

除了现场实地踏勘,安评人员尚应掌握一些必要的资料,作为进行安全评价的基础和依据,主要包括穿越管线相关资料及所涉公路的资料。

2.2.1 穿越管线相关资料

应要求涉路单位提供管线的详细设计资料,主要包括：

(1)管线穿越的平面布置图,应详细标示出管线穿越处与公路的平面关系、出入土点坐标以及与公路的距离、穿越长度、交叉角度等；

(2)管线穿越的纵断面图,应详细标示出管线穿越的埋设深度、弯曲半径、出入土角度等；

(3)地质勘探资料；

(4)定向钻施工方案、应急预案、路产路貌修复方案。

2.2.2 穿越处公路相关资料

(1)明确所涉公路的道路等级、设计时速、交通量；

(2)收集所涉公路竣工图纸及养护维修资料,应查明该公路在涉路路段的里程桩号、路面高程、道路宽度、道路横坡、横断面布置等内容；

(3)征求公路管理部门对涉路工程的建议和要求。

现实中,往往存在因公路修建年代久远,竣工备案图纸及养护维修资料缺失或不全的情况,如公路管理部门无法提供完善的图纸资料,安评人员应根据安评需要向涉路单位提出增加现状高程测量、地形图修测、物探等要求。

3 项目符合性审查

相关资料收集完成后,即可对穿越式涉路工程进行符合性审查,主要从法律法规符合性审查、标准规范符合性审查两方面进行。

3.1 法律法规符合性审查

依据《中华人民共和国公路法》、《公路安全保护条例》、《安徽省公路路政管理条例》等法律法规对涉路工程进行审查。审查指标主要包括：是否征得公路管理部门同意、是否侵占公路建筑控制区、交叉角度是否满足要求等。

3.2 标准规范符合性审查

依据《公路工程技术标准》、《公路项目安全性评价指南》、《公路路线设计规范》、《油气输送管道穿越工程施工规范》、《管线定向钻进技术规范》、《城镇燃气设计规范》、《电力工程电缆设计规范》、《城市工程管线综合规划规范》、《涉路工程安全评价规范》等标准规范对涉路工程进行审查。审查指标主要包括：建筑限界、禁止穿越区域、埋设深度、管线间距、出入土角度、扩孔直径、穿越管径、套管外露长度等。

4 项目安全性评估

在进行完项目符合性审查后,还需对穿越式涉路工程进行安全性评估,已发现并消除设计阶段、施工期及运营期可能存在的安全隐患。

4.1 穿越点地质适应性评估

定向钻穿越适宜的地层有黏土层、亚黏土层、粉砂层、粉土层及中砂层等,需查阅管线纵断面设计图确定管线埋设深度,结合地勘资料,核查管线穿越处地质情况是否适合定向钻施工,是否存在影响施工安全的不良地质。

4.2 管道安全性评估

穿越公路埋设的管道如果发生破损,不仅会对电力、油气等安全输送造成较大损失,同时也会对公路的安全运营产生较大影响,因此需对管道自身的安全性进行评估。通过计算管道最小壁厚、强度、曲率半径等指标,对设计所采用的管材进行安全性验证［4］。

4.2.1 钢管壁厚验算

穿越段的钢管壁厚应按式(1)对设计文件中采用的钢管壁厚进行验算,且选用钢管的径厚比不应大于100。

式中：δ为钢管计算壁厚,mm；P为输送介质设计内压力,MPa；Ds为钢管外直径,mm；［σ］为输送钢管许用应力,MPa。

4.2.2 管段强度验算

穿越管段应根据设计选用壁厚和管材等级、核算强度、刚度及稳定性；若不满足要求则应增加钢管壁厚或提高管材等级。

核算穿越管段的强度应分别计算轴向应力、环向应力和弯曲应力。根据荷载组合计算出的各单向应力之和均应小于或等于相应的钢管许用应力。

4.2.3 曲率半径验算

定向钻铺设钢管最小允许曲率半径可采用式(2)验算：

式中：Rmin为最小曲率半径,m；D为钢管外径,mm；S为安全系数,一般取1～2 ；K2为钢管屈服极限, MPa。

4.3 公路沉降评估

在非开挖施工时,钻进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。管道铺设完成后,由于钻孔直径与所铺设管道直径之间有一定的间隙,也会造成后续的地层变形,严重时甚至可能破坏路面及所铺设的管道,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。

目前计算沉降变形量主要有理论公式及数值模拟两种方式。理论公式主要采用Peck 公式,该公式由R.B.Peck于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,地表沉降槽符合正太分布曲线,如图1所示。后期不少学者提出了多种修正公式,应根据地质情况选取适宜的计算公式。

图1 地表沉降计算模型

4.4 穿越处地下管线安全评估

结合现场调查及收集到的资料,安评人员应清楚了解穿越位置处已有各类管线的具体位置、管线种类、埋置深度等相关信息,参照《城市工程管线综合规划规范》及各类管线专业设计规范,核查设计资料中拟建管线与已有各类管线间距是否满足要求,是否采取了相应的避让、加固保护、迁移改造等措施,以避免产生安全事故。

4.5 定向穿越施工风险评估

对编制的施工方案适用性、安全性进行评估,重点审查安全保证措施、质量保证措施、交通组织方案、应急预案、路产恢复方案的合理性、有效性。对于地质情况复杂、施工难度较大、施工影响较广的穿越式涉路工程,建议对施工单位编制的施工方案进行专家审查。

在进行完以上各项审查后,即可进行安评报告的编制工作,在报告中应针对每一项指标对设计文件及施工方案进行符合或者不符合判断,对于不符合规范要求的指标应要求设计单位或施工单位修改完善。

本文针对穿越式涉路工程安全评价的流程及评价内容进行了简要论述,现实中由于涉路工程的类型多种多样、各具特点,进行安全评价时参考的规范标准及安全评价内容、指标也不尽相同,尚应根据涉路工程的具体类型,结合工程特点进行有针对性的安全评价。

［1］ 程勇.浅谈平交接入式涉路工程安全专项设计方法［J］.城市建设理论研究,2012(33):23-25.

［2］ 李伟,沈国华,彭道月.涉路工程安全评价技术指南与案例分析［M］.北京：人民交通出版社,2009.

［3］ 张波.高速公路穿跨越式涉路工程安全评价技术探讨与应用实例［J］.科技资讯,2014(9):8-12.

TU99

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1009-7716(2015)09-0163-02

2015-04-14

屈言宾(1981-),男,山东济宁人,硕士,工程师,从事道路工程、交通工程设计工作。