道路工程后穿越南水北调配套工程设计方案

2020-01-12王庆庆

河南水利与南水北调 2020年8期

王庆庆

（河南省南水北调中线工程建设管理局）

0 引言

南水北调配套工程是南水北调中线工程的重要组织部分，上接南水北调总干渠分水门口，下连受水区各城市自来水厂、调蓄池和水库，南水北调配套工程的安全运行是发挥南水北调效益的关键。南水北调配套工程具有输水线路长的特点，沿线经过农田、城市建成区或开发区，穿越各种道路、铁路、河渠、市政道路等基础设施。随着社会快速发展，城市建设不断扩张，交通网络不断完善，其他新建、扩建、改建工程后穿越南水北调配套工程无法避免，需对南水北调配套工程保护范围内采用合理的设计方案加以防护，保障南水北调配套工程运行管理安全和后穿越工程项目安全。

1 工程概况

1.1 穿越段道路工程概况

某道路工程为省级道路，采用双向六车道，设计为一级公路标准，设计时速80 km/h。设计荷载等级为公路1级，路面结构为沥青混凝土，路基断面宽60 m，橫断面布置为：5 m 人行道、5 m非机动车道、4 m侧分带、3.75 m硬路肩、3×3.75 m行车道、0.50 m 路缘带、1 m 中央分隔带、0.50 m 路缘带、3×3.75 m行车道、3.75 m 硬路肩、4 m 侧分带、5 m 非机动车道、5 m 人行道。

1.2 穿越段南水北调配套工程概况

该段南水北调配套工程从总干渠分水口引出管道线路总长21 km，设计输水管道流量1 m3/s，采用DN1400 预应力钢筒混凝土PCCP管，2012年12月开工建设，2015年初主体工程完工。目前，该段配套工程供水线路已通水运行。

2 穿越南水北调配套工程的必要性

2.1 道路建设的必要性

该道路工程为某市“十二五”规划期间重点项目工程，项目的建设对于完善河南省公路网建设，完善区域综合运输能力，加速物流通畅，完善区域经济发展规划具有重要的作用。道路系统完善后必定促进片区土地开发，满足城市未来土地开发建设，极大改善市容市貌，提高城市整体品味。因此该道路工程建设是必要的。

2.2 道路与配套工程交叉的必要性

根据某市发改委对该段道路工程项目的可行性研究报告、初步设计的批复文件及某市交通运输局对该段道路工程项目的施工图设计的批复文件，该段南水北调配套工程输水管道走向为由西北向东南，拟建道路工程走向为由北向南，切无法避让南水北调配套工程管道，因此该段道路与南水北调配套工程管道交叉是必要的。

3 工程地质情况

3.1 地层岩性

该道路与南水北调配套工程交叉位置地质结构主要为粘性土均一结构，地层岩性主要为第①层重粉质壤土、第①～1层轻壤土、第①～2 层细砂、第②层重粉质壤土、第④层重粉质壤土、第⑥层重粉质壤土，南水北调配套工程管线主要位于第①～1层和第②层上部。

3.2 地下水特征

场区浅层地下水类型以潜水为主，埋藏在细砂、中砂层中，为强透水层，主要接受大气降水补给，地下水的排泄主要是蒸发排泄及人工开采排泄，地下水位受气候因素和季节影响，水位年变幅2 m，地下水分布不均，勘察期间地下水位埋深在1～11.60 m之间。根据本场区水质分析试验资料和土样易溶盐分析试验判定地下水及土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢混结构中的钢筋具微腐蚀性。

4 工程设计方案

4.1 穿越设计方案原则

穿越工程线路和位置选择应结合南水北调配套工程的特性以及穿越工程自身的施工与运行等条件，经技术、经济等综合比较确定，且不应对南水北调配套工程的运行和管理产生不利条件；桥梁跨越南水北调配套工程设计应考虑输水线路日常养护的需要；穿越工程与南水北调配套工程管线宜采用正交方式，如经论证不能正交时，其交叉角度不得＜60°；穿越工程在施工和运行期间不影响南水北调配套工程的运行安全、工程安全和供水安全；穿越工程在建设期和运行期不宜在南水北调配套工程附近加载、开挖、改变地下水位，如确有需要应采取必要工程措施消除不利影响。

4.2 穿越方案对比

4.2.1 路基加固方案

在南水北调配套工程管道两侧10 m范围内路基采用易密实的级配碎石填筑，减少路基压实对南水北调配套工程管道的影响，南水北调配套工程管道后期维护维修时需要对路面进行开挖，南水北调配套工程管道修复完成并回填路基仍然采用级配碎石填筑。该方案优点是：施工简单、费用低。缺点是：加大南水北调管道上方荷载，后期管道日常巡查、养护、维修比较困难，必要时需要破路施工，影响交通。

4.2.2 涵洞方案

在道路与南水北调配套工程交叉处修建盖板函，修建涵台时需将南水北调配套工程管道附近覆土开挖，再修建涵台，采用砂砾石回填基坑和台背。该方案优点是：施工较简单、费用较低。缺点是结构安全性一般，跨径小，基础位于南水北调配套工程管理范围内，基底开挖对南水北调配套工程管道稳定影响较大，后期管道日常巡查、养护、维修需要开挖破坏涵洞基底，后期道路运营对管道安全也将产生一定的影响。

4.2.3 桥梁方案

在道路与南水北调配套工程交叉处修建预制箱梁，下部采用桩基础，采用钻孔灌注桩，钢护筒延伸至南水北调配套工程管道开挖建基面以下。该方案优点为：结构安全性高，桥梁桩基础距离南水北调配套工程管道两侧净距大，施工时对道路影响小，后期管道日常巡查、养护、维修较便利。

经比较，该道路工程穿越南水北调配套工程设计方案采用桥梁方案。

4.3 穿越设计方案

根据以上方案对比和穿越设计方案原则，该道路工程以90°交叉角采用一跨25 m 桥梁跨越配套工程输水管线。桥梁上部采用25 m长预制箱梁，梁高1.40 m，盖梁高度1.30 m，盖梁宽度1.70 m；桥梁基础采用钻孔灌注桩，桩径1.40 m，桩基单排布置，桥台桩基位置与配套工程供水管道之间的最小净距为10.75 m；道路中心处桥梁梁板高出原地面2.40 m，道路边缘处桥梁梁板高出原地面1.80 m。桥面排水可通过桥梁纵坡和横坡将桥面雨水引至相邻路段，通过道路绿化带下预埋的雨水管将雨水排走，桥面和道路排水系统设计应注意道路和桥梁修建后，不得在桥下形成集中汇流。工程施工时，做好土方开挖、施工临时道路、生产生活设施、施工机械、弃土场布置等对输水管道的防护措施，并安排专人进行监管，确保配套工程安全。

南水北调配套工程管理范围是管道两侧外边沿向外延伸10 m 范围内，该道路工程桥台桩基位置与配套工程管道净距为10.75 m，布置在南水北调配套工程管理范围以外；跨越处桥梁桥板最低设计标高89.30～89.90 m，地面高程87.46 m，桥梁底板高出地面18.42～2.442 m，交叉处桥梁施工不扰动地面地层，不改变南水北调配套工程输水管道的覆土条件，桥梁跨越处净空能够满足南水北调配套工程日常巡检需要。在南水北调配套工程检修、更换管道时，设备机械没有足够的施工空间，需要采用吊车对桥面板进行起吊放置，管道开挖时采用人工两侧同时对称开挖，保证施工安全。道路管理部门需向南水北调配套工程管理单位出具承诺函，项目建成后南水北调配套工程输水管道检修、更换管道如需要拆除桥面结构时，道路管理部门需无条件配合并承担拆除桥面结构、恢复及保通的相关费用。