供电线路下穿高速公路施工的影响分析

2021-06-20胡延赞

运输经理世界 2021年26期

关键词：孔道套管泥浆

胡延赞

（甘肃省交通科学研究院集团有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

随着我国基础设施建设的不断完善,输电线路受既有公路和地质条件的限制也越来越多。如何使输电线路安全地穿越公路，并保障公路及通行车辆的行驶安全，是摆在公路部门和输电部门面前的难题。

依据输电管道定向穿越高速公路的工程现场情况，结合定向穿越的施工技术及其难点，分析了该输电管道下穿高速公路路基施工对高速公路的质量、运营及高速公路附属设施安全的影响，并提出了合理的建议。

1 工程概况

某市城乡人口密集区4G信号覆盖铁塔基础设施建设项目，主要包括铁塔、机房、配套设备。室分产品包括合路器及以下的室内分布系统、配套设施；传输包含室外宏基站接入的管道、杆路、光缆线路、公共局前井、进站路由等。项目建成后，将实现城市和主要乡、镇人口密集区域的4G网络90%以上的覆盖率，大幅度提升该市宽带覆盖水平、快速推进该城市的智慧城市建设（见图1）。

2 主要的施工方法

施工前，组织施工人员熟悉图纸，理解设计意图，明确各自职责，在项目负责人的带领下，按设计要求及设计方案严格控制每道工序，确保施工质量，要求积极组织人力、机械、材料等按期进厂，保证按期完工。具体施工方法如下：

2.1 协调施工管线

施工前，详细了解穿越途经路段的地质、水文及是否埋设其他管线的情况。为了确保安全，开挖基坑前，应由各管理部门负责人现场查看，并进行技术交底及交流工作，采纳各部门的合理化建议，确保施工按计划进行。

2.2 现场勘查

认真对穿越公路地段的地质、水文、管道走向及深度等情况进行现场勘测和了解。

2.3 测量、定位、放线

2.3.1 根据施工要求，布置入土点、出土点、放出钻进安装位置线，并进行测量、核对，出、入土点标高及深度应符合公路要求，管线应在公路路面3m以下的部位实施穿越。

2.3.2 钻进就位和调试

（1）钻进及配套设备就位

钻进设备采用D130×150水平导向钻机，该机型数字化程度高、精度高，易于安装和现场操作。安装时，根据现场情况和规范要求，将钻机及附属设备锚固在预定位置。钻机安装位置应依据现场地形条件和测量结果，确保钻头在入土点和出土点的连线与导向孔设计线的左右偏差不超过3cm。

（2）泥浆选材

按照地质情况确定配置方案，采用定向钻专用膨润土和泥浆添加剂，以提高造浆率和成孔质量。

2.3.3 钻机试钻

钻机安装完成后，进行试运转并检查各部件是否运行正常，确保钻进工作的正常进行。

2.3.4 钻孔试钻

（1）试钻前，应分析测量数据，并按导向孔设计线精准施工。

（2）施工前，应对仪器的精度进行严格校准，并依据地质、水文条件适当控制钻进的进度。施工过程中，应严格控制导向孔的线形精度。

2.3.5 分级反扩成孔

导向孔作业完成后，应根据土质情况和套管的直径，采用合理的钻头分级反拉旋转扩孔。扩孔时，应根据地质条件和高速公路路基的稳定性减慢速度，并减小泵压力，增大水泵转速，从而确保泥浆的顺畅排出。

2.3.6 管道安装

管道组装焊接应满足抗拉要求，焊接处应确保牢固。

2.3.7 管道回施

扩孔完成后，立即对焊接好的管道进行回施，在此过程中需记录管道的扭矩、机械的拖力、泥浆的流量、回拖速度等数值，并根据实际情况及时进行调整。

2.3.8 电缆穿越

管道回施完成后，应立即进行电缆穿线工作。穿线前，先在管道内穿入牵引绳，将电缆与牵引绳紧密连接后，采用人工牵引的方式将电缆从管道内拖出。

2.3.9 电缆埋设

穿越完毕，应按要求埋设电缆至耐张杆处。埋设时，要分层洒水、夯填，保证夯填的干密度，并设置警示标志。

3 输电管道施工对高速公路的影响

3.1 定向穿越施工对高速公路安全的影响

3.1.1 由于路基沉降已经完成，土体压力已经平衡，扩孔后，由于孔道周围的土体处于临空状态，导致孔道内出现应力释放的现象，孔道周围的土体只能依靠泥浆护壁的刚度维持平衡。若泥浆护壁的刚度不能抵抗所释放出的应力，那么随着时间的推移，孔道周围土体的非弹性区域将不断扩大，进而形成以孔道为中心的松动区。再加上由于定向穿越的导向孔为一次性成孔，若施工时间较长，则会使孔道长期处于临空状态，高速公路上行驶车辆的震动传至导向孔处，会加剧管道孔松动区土体的不稳定性，从而对孔道周围土体的稳定性造成不利影响。若水平定向穿越施工不当，则易造成路基因失稳而沉降，进而诱发公路路面坑槽病害的出现[1]。

3.1.2 为了保障公路安全，需要为高压管线安装保护套管。因此，需要对导向孔进行扩孔，且扩孔后导向孔的直径要大于套管直径，由于施工误差，套管的外径尺寸与实际的管道尺寸会存在一定间隙，这也使得套管外周与路基土层存在一定的空隙，管道成孔的泥浆护壁也会在水分蒸发后降低刚性，无法抵抗路基土体的自重。因此，在车辆荷载作用下，孔道上层土体会重新固结，路面则会在孔道位置处产生局部沉降[2]。

3.1.3 由于套管与路基土体之间为天然空隙，是地下流水主要通道，而穿越段管道坡度较大，在路面车辆荷载以及天然空隙处流水交互情况下，空隙内的土层颗粒将会被孔隙水带走，而空隙周围的土层颗粒会产生少量变形，最终引起路面产生微小裂缝和边坡局部沉陷。

3.1.4 如果输电管道的套管壁较薄、刚度不足，那么在后期运营中，在车辆荷载和环境条件的共同作用下，有可能会出现套管断裂或变形，不但会影响输电线路的正常运行，还会造成路基路面塌陷等质量问题。

3.1.5 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。如果泥浆含水量较大，泥浆中的水分大量渗入周围土体，会改变周围土体的含水量，从而改变周围土体的结构，进而影响公路的质量和安全。

3.1.6 若不对铺设在路基下的输电管道进行防护，一旦发生漏电事故，将会危及行车安全，影响公路的正常运营。

3.2 输电管道对公路的长期影响

管道穿越施工完成后，在地基上方的土压力以及车辆荷载、环境荷载的作用下，公路路基将完成永久固结沉降。固结期间，管道顶管处的路面可能会出现局部沉陷、裂缝等现象。

3.3 其他因素对路面的影响

3.3.1 工程结束后，管道可能会因腐蚀、承压力不足等原因，降低承载力及耐久性。在大、重型车辆的荷载作用下，管道有可能出现损坏，进而影响高速公路的安全。

3.3.2 夜间施工的灯光，也可能会对车辆行驶安全造成影响。

4 安全对策及建议

通过对管道穿越工程施工方案的综合分析，该工程将对高速公路造成一定的影响。为避免输电管道对公路造成不良影响，现提出对策及建议。

4.1 保障高速公路及其附属设施质量的对策及建议

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。故提出以下建议：

4.1.1 依据《中华人民共和国公路管理条例实施细则》第四十二条“在公路两侧修建永久性构造物或设施，其建筑设施边缘与公路边沟（坡脚护坡道、坡顶截水沟）外缘的最小间距必须符合以下规定：国道不少于20m、省道不少于15m、县道不少于10m、乡道不少于5m。公路弯道内侧及平交道口附近还须满足公路长远发展规划标准的行车视距或改作立体交叉的要求”的规定，为了满足公路的长期规划和发展需求，高压管线的警示标志桩与高速公路坡脚之间的距离应大于20m。

4.1.2 完善定向穿越管道施工图设计，明确穿越处管道的埋置深度，并根据当地的地理环境对套管封堵做出相应的设计。将设计图纸、施工方案报高速执法机构和运营公司审核、备案，签订施工、安全协议并办理、完善相关手续后，方可动工。

4.1.3 在公路建筑界限范围内，管线埋深不小于1.5m。

4.1.4 泥浆池要采用良好的防渗、防漏措施，泥浆循环过程中，应控制泥浆的性能，严禁将泥浆渗入高速公路路基土体结构内。

4.1.5 为了使泥浆形成良好的孔壁效果，施工前，应根据试验和现场情况增加改性剂，提高泥浆的性能。

4.1.6 开展定向钻施工时，必须严格按照设计位置，控制导向孔的高程和方位。若导向孔与设计的方位和高程存在偏差，应及时纠正。施工前，应依据穿越地质情况和管径大小，通过试验确定扩孔的钻头、尺寸和扩孔次数。扩孔过程中，应时刻监控钻头的扭力和回拉力，并结合试验结果逐级扩孔。确保设备的稳定性和安全性，钻孔和扩孔施工中，严禁无故停顿。当钻机停顿时，需要继续加强孔内的泥浆循环，并保证孔内始终存在正压。

4.1.7 施工时，要做好雨水及施工用水的防、排、堵等措施，确保水不会沿着孔道或套管与路基的空隙，渗入高速公路路基土体结构内。同时，也要做好施工区域内的防、排水措施，杜绝因雨水而影响工程进度或设备、人员的安全。

4.1.8 为方便检查、维修输电管道，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。

4.1.9 现场配备的泥浆应循环使用，在最大程度上减少对高速公路周围环境的污染。施工完后，应将泥浆池内的泥浆拉运至当地环保部门指定的处理厂进行处理。

4.1.10 施工中，应选择施工技术过硬、经验丰富的施工队伍。同时，应合理配置各类资源，根据现场强开合理调整施工进度，使输电管道施工对高速公路质量和安全的影响降到最低。