道路工程后穿越南水北調(diào)配套工程設(shè)計(jì)方案

王慶慶

（河南省南水北調(diào)中線工程建設(shè)管理局）

0 引言

南水北調(diào)配套工程是南水北調(diào)中線工程的重要組織部分，上接南水北調(diào)總干渠分水門(mén)口，下連受水區(qū)各城市自來(lái)水廠、調(diào)蓄池和水庫(kù)，南水北調(diào)配套工程的安全運(yùn)行是發(fā)揮南水北調(diào)效益的關(guān)鍵。南水北調(diào)配套工程具有輸水線路長(zhǎng)的特點(diǎn)，沿線經(jīng)過(guò)農(nóng)田、城市建成區(qū)或開(kāi)發(fā)區(qū)，穿越各種道路、鐵路、河渠、市政道路等基礎(chǔ)設(shè)施。隨著社會(huì)快速發(fā)展，城市建設(shè)不斷擴(kuò)張，交通網(wǎng)絡(luò)不斷完善，其他新建、擴(kuò)建、改建工程后穿越南水北調(diào)配套工程無(wú)法避免，需對(duì)南水北調(diào)配套工程保護(hù)范圍內(nèi)采用合理的設(shè)計(jì)方案加以防護(hù)，保障南水北調(diào)配套工程運(yùn)行管理安全和后穿越工程項(xiàng)目安全。

1 工程概況

1.1 穿越段道路工程概況

某道路工程為省級(jí)道路，采用雙向六車(chē)道，設(shè)計(jì)為一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h。設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路1級(jí)，路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土，路基斷面寬60 m，橫斷面布置為：5 m 人行道、5 m非機(jī)動(dòng)車(chē)道、4 m側(cè)分帶、3.75 m硬路肩、3×3.75 m行車(chē)道、0.50 m 路緣帶、1 m 中央分隔帶、0.50 m 路緣帶、3×3.75 m行車(chē)道、3.75 m 硬路肩、4 m 側(cè)分帶、5 m 非機(jī)動(dòng)車(chē)道、5 m 人行道。

1.2 穿越段南水北調(diào)配套工程概況

該段南水北調(diào)配套工程從總干渠分水口引出管道線路總長(zhǎng)21 km，設(shè)計(jì)輸水管道流量1 m3/s，采用DN1400 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土PCCP管，2012年12月開(kāi)工建設(shè)，2015年初主體工程完工。目前，該段配套工程供水線路已通水運(yùn)行。

2 穿越南水北調(diào)配套工程的必要性

2.1 道路建設(shè)的必要性

該道路工程為某市“十二五”規(guī)劃期間重點(diǎn)項(xiàng)目工程，項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)于完善河南省公路網(wǎng)建設(shè)，完善區(qū)域綜合運(yùn)輸能力，加速物流通暢，完善區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃具有重要的作用。道路系統(tǒng)完善后必定促進(jìn)片區(qū)土地開(kāi)發(fā)，滿足城市未來(lái)土地開(kāi)發(fā)建設(shè)，極大改善市容市貌，提高城市整體品味。因此該道路工程建設(shè)是必要的。

2.2 道路與配套工程交叉的必要性

根據(jù)某市發(fā)改委對(duì)該段道路工程項(xiàng)目的可行性研究報(bào)告、初步設(shè)計(jì)的批復(fù)文件及某市交通運(yùn)輸局對(duì)該段道路工程項(xiàng)目的施工圖設(shè)計(jì)的批復(fù)文件，該段南水北調(diào)配套工程輸水管道走向?yàn)橛晌鞅毕驏|南，擬建道路工程走向?yàn)橛杀毕蚰?，切無(wú)法避讓南水北調(diào)配套工程管道，因此該段道路與南水北調(diào)配套工程管道交叉是必要的。

3 工程地質(zhì)情況

3.1 地層巖性

該道路與南水北調(diào)配套工程交叉位置地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要為粘性土均一結(jié)構(gòu)，地層巖性主要為第①層重粉質(zhì)壤土、第①～1層輕壤土、第①～2 層細(xì)砂、第②層重粉質(zhì)壤土、第④層重粉質(zhì)壤土、第⑥層重粉質(zhì)壤土，南水北調(diào)配套工程管線主要位于第①～1層和第②層上部。

3.2 地下水特征

場(chǎng)區(qū)淺層地下水類(lèi)型以潛水為主，埋藏在細(xì)砂、中砂層中，為強(qiáng)透水層，主要接受大氣降水補(bǔ)給，地下水的排泄主要是蒸發(fā)排泄及人工開(kāi)采排泄，地下水位受氣候因素和季節(jié)影響，水位年變幅2 m，地下水分布不均，勘察期間地下水位埋深在1～11.60 m之間。根據(jù)本場(chǎng)區(qū)水質(zhì)分析試驗(yàn)資料和土樣易溶鹽分析試驗(yàn)判定地下水及土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼混結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

4 工程設(shè)計(jì)方案

4.1 穿越設(shè)計(jì)方案原則

穿越工程線路和位置選擇應(yīng)結(jié)合南水北調(diào)配套工程的特性以及穿越工程自身的施工與運(yùn)行等條件，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等綜合比較確定，且不應(yīng)對(duì)南水北調(diào)配套工程的運(yùn)行和管理產(chǎn)生不利條件；橋梁跨越南水北調(diào)配套工程設(shè)計(jì)應(yīng)考慮輸水線路日常養(yǎng)護(hù)的需要；穿越工程與南水北調(diào)配套工程管線宜采用正交方式，如經(jīng)論證不能正交時(shí)，其交叉角度不得＜60°；穿越工程在施工和運(yùn)行期間不影響南水北調(diào)配套工程的運(yùn)行安全、工程安全和供水安全；穿越工程在建設(shè)期和運(yùn)行期不宜在南水北調(diào)配套工程附近加載、開(kāi)挖、改變地下水位，如確有需要應(yīng)采取必要工程措施消除不利影響。

4.2 穿越方案對(duì)比

4.2.1 路基加固方案

在南水北調(diào)配套工程管道兩側(cè)10 m范圍內(nèi)路基采用易密實(shí)的級(jí)配碎石填筑，減少路基壓實(shí)對(duì)南水北調(diào)配套工程管道的影響，南水北調(diào)配套工程管道后期維護(hù)維修時(shí)需要對(duì)路面進(jìn)行開(kāi)挖，南水北調(diào)配套工程管道修復(fù)完成并回填路基仍然采用級(jí)配碎石填筑。該方案優(yōu)點(diǎn)是：施工簡(jiǎn)單、費(fèi)用低。缺點(diǎn)是：加大南水北調(diào)管道上方荷載，后期管道日常巡查、養(yǎng)護(hù)、維修比較困難，必要時(shí)需要破路施工，影響交通。

4.2.2 涵洞方案

在道路與南水北調(diào)配套工程交叉處修建蓋板函，修建涵臺(tái)時(shí)需將南水北調(diào)配套工程管道附近覆土開(kāi)挖，再修建涵臺(tái)，采用砂礫石回填基坑和臺(tái)背。該方案優(yōu)點(diǎn)是：施工較簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)安全性一般，跨徑小，基礎(chǔ)位于南水北調(diào)配套工程管理范圍內(nèi)，基底開(kāi)挖對(duì)南水北調(diào)配套工程管道穩(wěn)定影響較大，后期管道日常巡查、養(yǎng)護(hù)、維修需要開(kāi)挖破壞涵洞基底，后期道路運(yùn)營(yíng)對(duì)管道安全也將產(chǎn)生一定的影響。

4.2.3 橋梁方案

在道路與南水北調(diào)配套工程交叉處修建預(yù)制箱梁，下部采用樁基礎(chǔ)，采用鉆孔灌注樁，鋼護(hù)筒延伸至南水北調(diào)配套工程管道開(kāi)挖建基面以下。該方案優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)安全性高，橋梁樁基礎(chǔ)距離南水北調(diào)配套工程管道兩側(cè)凈距大，施工時(shí)對(duì)道路影響小，后期管道日常巡查、養(yǎng)護(hù)、維修較便利。

經(jīng)比較，該道路工程穿越南水北調(diào)配套工程設(shè)計(jì)方案采用橋梁方案。

4.3 穿越設(shè)計(jì)方案

根據(jù)以上方案對(duì)比和穿越設(shè)計(jì)方案原則，該道路工程以90°交叉角采用一跨25 m 橋梁跨越配套工程輸水管線。橋梁上部采用25 m長(zhǎng)預(yù)制箱梁，梁高1.40 m，蓋梁高度1.30 m，蓋梁寬度1.70 m；橋梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑1.40 m，樁基單排布置，橋臺(tái)樁基位置與配套工程供水管道之間的最小凈距為10.75 m；道路中心處橋梁梁板高出原地面2.40 m，道路邊緣處橋梁梁板高出原地面1.80 m。橋面排水可通過(guò)橋梁縱坡和橫坡將橋面雨水引至相鄰路段，通過(guò)道路綠化帶下預(yù)埋的雨水管將雨水排走，橋面和道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意道路和橋梁修建后，不得在橋下形成集中匯流。工程施工時(shí)，做好土方開(kāi)挖、施工臨時(shí)道路、生產(chǎn)生活設(shè)施、施工機(jī)械、棄土場(chǎng)布置等對(duì)輸水管道的防護(hù)措施，并安排專人進(jìn)行監(jiān)管，確保配套工程安全。

南水北調(diào)配套工程管理范圍是管道兩側(cè)外邊沿向外延伸10 m 范圍內(nèi)，該道路工程橋臺(tái)樁基位置與配套工程管道凈距為10.75 m，布置在南水北調(diào)配套工程管理范圍以外；跨越處橋梁橋板最低設(shè)計(jì)標(biāo)高89.30～89.90 m，地面高程87.46 m，橋梁底板高出地面18.42～2.442 m，交叉處橋梁施工不擾動(dòng)地面地層，不改變南水北調(diào)配套工程輸水管道的覆土條件，橋梁跨越處凈空能夠滿足南水北調(diào)配套工程日常巡檢需要。在南水北調(diào)配套工程檢修、更換管道時(shí)，設(shè)備機(jī)械沒(méi)有足夠的施工空間，需要采用吊車(chē)對(duì)橋面板進(jìn)行起吊放置，管道開(kāi)挖時(shí)采用人工兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱開(kāi)挖，保證施工安全。道路管理部門(mén)需向南水北調(diào)配套工程管理單位出具承諾函，項(xiàng)目建成后南水北調(diào)配套工程輸水管道檢修、更換管道如需要拆除橋面結(jié)構(gòu)時(shí)，道路管理部門(mén)需無(wú)條件配合并承擔(dān)拆除橋面結(jié)構(gòu)、恢復(fù)及保通的相關(guān)費(fèi)用。

5 結(jié)語(yǔ)

道路工程穿越南水北調(diào)配套工程輸水管道時(shí)，為確保南水北調(diào)配套工程運(yùn)行管理安全，便于后期南水北調(diào)配套工程巡查、維護(hù)，檢修，降低運(yùn)行維護(hù)成本，易采用橋梁方式跨越南水北調(diào)配套工程輸水管道，橋臺(tái)樁基位置宜布置在南水北調(diào)配套工程保護(hù)范圍以外，橋梁跨越處底板與地面凈空滿足南水北調(diào)配套工程日常巡檢需要。