劉鋒

宿遷學院建筑工程系（223800）

燃氣管線穿越省道S329的路面沉降安全評估

劉鋒

宿遷學院建筑工程系（223800）

針對具體實例對燃氣管線穿越公路時的路面沉降進行安全評估，利用Peck公式進行了沉降計算，經(jīng)過工程實踐，取得了良好的效果。

安全評估；燃氣管線；安全

0 前言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，管線埋設(shè)過路已經(jīng)從原始破壞路面開挖埋設(shè)轉(zhuǎn)向了采用定向鉆的非開挖施工，施工過程中不會影響道路的正常交通，但是在施工中以及施工完成后要對路面的沉降進行嚴格控制，防止施工對原道路造成損壞，進而影響道路的安全以及交通。

1 編制依據(jù)

1）本工程涉及的合同文件、施工圖紙、施工方案及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。

2）相關(guān)的法律法規(guī)。

3）業(yè)主提供的其他資料及現(xiàn)場收集的相關(guān)資料。

2 工程概況

S329線為一級公路,設(shè)計行車速度為80 km/h，為瀝青混凝土路面，0.75 m（土路肩）+3.00 m（硬路肩）+2×3.75 m（行車道）+3.5 m（中分帶）+2×3.75 m（行車道）+3.00 m（硬路肩）+0.75 m（土路肩），路基總寬為26 m。

本次穿越S329省道的燃氣管道采用DN250PE的PE管材，壁厚15 mm，穿越長度為220 m，熱熔連接。管道與S329公路夾角90°，入土點距離S329線24 m，入土角8°。出土點距離S226線170 m，出土角7°。曲率半徑按不小于1 500 D選取。采用定向鉆穿越施工工藝，穿越管線采用1孔穿越，孔內(nèi)為1根DN250的PE管,最終成孔為Φ375 mm（1.5倍管線外徑），穿越管道距公路路面埋深為8 m，穿越土層為粉土層。

3 穿越后的路面沉降量計算

非開挖施工雖然不會影響道路的正常交通，但在非開挖施工時，破壞了原有地層的狀態(tài)，勢必會造成地層產(chǎn)生一定隆起或下沉。在管道鋪設(shè)完成后，由于鉆孔直徑與所鋪管道直徑之間有一定的間隙，也會造成后續(xù)的地層變形，嚴重時可能破壞路面及所有鋪設(shè)的管道，因此對管道鋪設(shè)完成后的地層變形問題進行分析是必要的。非開挖施工完成后所產(chǎn)生的地面沉降稱之為工后沉降。

1）影響地面工后變形的因素

①時間；②管道埋深；③地層的性質(zhì)；④管道的直徑；⑤管道直徑與擴孔直徑的間隙；⑥地面荷載；⑦離管道軸線的距離。

2）具體影響作用

①沉降隨著距離管道頂部的距離或者是距離管道中心線的距離的增大而減少；②沉降隨著環(huán)狀超挖量的減少而減少;③沉降隨著土壤的堅實度（密度、硬度）的增加而減少；④沉降隨著管道和擴孔直徑的減小而減少。

3）沉降計算

本項目路面沉降采用Peck公式進行計算，該公式由Peck(1969年)提出，他認為地層變形由地層損失引起,地表沉降槽體積等于地層損失體積，地表沉降槽符合正態(tài)分布曲線，如圖1所示。

圖1 管道上方地面沉降分布示意圖地面沉降公式:

式中:

S(x)——地面沉降量，mm；X——計算點距鉆孔中心線的距離，m；V1——單位鉆孔長度上的地層損失量，m3/m；Smax——軸線處最大沉降量，mm；i——沉降槽寬度系數(shù)，m；z——覆土層厚度（地面到管軸線距離），m；φ——土的內(nèi)摩擦角，度；W—沉降槽總寬度，m；r——擴孔半徑，m；d——套管外徑，m。

根據(jù)設(shè)計文件，1根DN250的PE套管最終鉆孔直徑為0.375 m，穿越深度為8 m，粉土層，內(nèi)摩擦角取26°，計算路面沉降結(jié)果如下:

影響寬度:

最大沉降量:

由于水平定向鉆施工關(guān)于路面沉降方面公路行業(yè)尚無具體規(guī)范規(guī)定，因此參考《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》(CECS 246-2008)中13.2.4條對地面沉降的規(guī)定“頂管造成的地面沉陷不應(yīng)造成道路開裂，公路沉陷量小于或等于20 mm”。

計算表明，本項目路面沉降量為4.81 mm，在允許范圍內(nèi)。

4 評估結(jié)論及建議

4.1 評估結(jié)論

經(jīng)過以上的計算和分析，本燃氣管線穿越S329省道后對路面的沉降有一定的影響，但在可接受的范圍之內(nèi)。

4.2 建議

1）在施工過程中應(yīng)根據(jù)出土情況驗證管線位于粉土層，選擇合適的擴孔器，選配合理的泥漿配比，并嚴格控制泥漿質(zhì)量。

2）建議加強對公路路基沉降的觀測，有條件可考慮請第三方專業(yè)機構(gòu)（或監(jiān)理公司）實施。施工過程中設(shè)置公路沉降量監(jiān)測預(yù)警等級，若路面沉降量超過5 mm，應(yīng)鉆孔取樣檢查土體孔隙比的變化。若路面沉降量超過8 mm，應(yīng)選配合理的泥漿配比，并嚴格控制泥漿質(zhì)量。有條件時，應(yīng)采用高質(zhì)量泥漿或水泥漿進行孔內(nèi)間隙置換。路面沉降量超過10 mm，應(yīng)立即停止施工，并向相關(guān)部門及時匯報，采取有效保護措施，確保公路的運營安全。

5 結(jié)論

通過本次評估，確認了該項目實施的安全。評估中提出施工中的一些注意事項和相關(guān)的建議，為工程的順利實施提供了有力的技術(shù)保證。

[1]袁毓敏.涉路工程安全評價技術(shù)探討[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2008,05,15.

[2]JTGD 20-2006,公路路線設(shè)計規(guī)范[S].2006.