壓力管道下穿干線公路施工方案安全評估技術(shù)研究

孫璟珂

摘 要：在壓力管道下穿干線公路施工方案實施過程中，為了避免對周邊設(shè)施和車輛日常運(yùn)行造成一定的影響，需要加強(qiáng)對安全評估的了解和認(rèn)識，結(jié)合實際施工工藝和施工流程，明確安全評估的主要內(nèi)容。文章論述了壓力管道下穿干線公路施工方案安全評估的主要內(nèi)容，分析了強(qiáng)度驗算方面的注意事項，進(jìn)而為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：壓力管道;穿干線;公路施工;安全評估

中圖分類號：U412 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）02-102-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.02.047

1 壓力管道下穿干線公路施工方案安全評估實施背景

在壓力管道下穿干線公路施工方案安全管理工作和評估工作中，需要明確主要的基礎(chǔ)要點(diǎn)，從而為后續(xù)實施奠定堅實的基礎(chǔ)。對于壓力管道的定性標(biāo)準(zhǔn)來 說，需要嚴(yán)格遵循《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的規(guī)定，對壓力管道進(jìn)行有效的分析及研究，了解壓力管道的類型及其主要的工作環(huán)境，為實際安全評估工作提供重要的信息支撐。根據(jù)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》中對特種設(shè)備的規(guī)定，需要加強(qiáng)對壓力管道設(shè)計和安全管理的重視程度[1]。

近年來，隨著我國《公路安全保護(hù)條例》的貫徹實施，穿越公路修建橋梁和埋設(shè)管道工程的數(shù)量逐漸增多，為了避免對周邊設(shè)施造成影響，需要實施科學(xué)完善的安全評估技術(shù)方案。因此，實際工作中需要全面分析現(xiàn)場施工概況，完成安全評估報告，并且對壓力管道定向鉆下線干線公路施工方案進(jìn)行安全性評估，尤其是對承載力和壓力的研究，進(jìn)而為后續(xù)壓力管道穿越和施工提供數(shù)據(jù)支撐。

2 壓力管道下穿安全評估的工作重點(diǎn)

在對壓力管道下穿干線公路施工方案進(jìn)行安全評估時，要做好前期資料收集工作，立足客觀和公正的角度，按照安全性和經(jīng)濟(jì)性的原則，更加科學(xué)有序地開展常規(guī)工作，明確評估要點(diǎn)，使評估方案體現(xiàn)科學(xué)性和完整性的特征。首先，對管道埋設(shè)位置和出入土的角度來說，要滿足相關(guān)規(guī)范及要求，加強(qiáng)對埋深度和線性的認(rèn)識和了解，在確認(rèn)無誤之后才能開始后續(xù)的施工。其次，要全方位檢查工程地質(zhì)情況，加強(qiáng)穿越干線公路核載力的驗算力度，在施工方案和安全措施方面滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及要求。

值得注意的是，在實際施工時，要嚴(yán)格按照我國的相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格性檢查，并根據(jù)工程的特點(diǎn)進(jìn)行壓力的有效性驗算，提升實際安全評估效果和水平。

2.1 建立模型方案

安全評估工作中，除了搜集項目資料，還要建立有效的安全模型，運(yùn)用數(shù)值模擬方法計算對工程周邊壓力的影響。實際應(yīng)用時，要通過有限元的方案，考慮邊界效應(yīng)的值，模擬邊界條件提升實際工作效果和工作水平。具體建模時，經(jīng)常會由于切向方向不約束，在方案表面上存在自由邊界的問題，因此，需要將土體理想彈塑性方案貫穿于強(qiáng)度較強(qiáng)的加層中，使管道的承載能力滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求，與道路承載力相互協(xié)調(diào)，且不低于道路承載力。

另外，在實際工作中要進(jìn)行對精準(zhǔn)性的計算，最終得出安全結(jié)果，之后再進(jìn)行建模，并且要充分考慮道路的縱斷面，使安全評估內(nèi)容具備豐富性和針對性的特征。計算方案壓力時，要充分考慮汽車的壓力和公路的壓力，根據(jù)路面設(shè)計和汽車壓力的標(biāo)準(zhǔn)化要求，以承臺長度的最終值為主進(jìn)行有效計算，保證實際計算結(jié)果的精準(zhǔn)性[2]。

計算公路路基路面的基本表面鋪設(shè)值，在建模時要和公路路面的地基表面保持一致。要通過評價防撞墻的方式了解公路兩側(cè)的情況，根據(jù)公路變形的影響確定汽車行駛與公路走向，從而確定相關(guān)數(shù)值。要了解并分析建模的有效性，通過融入相關(guān)計算公式，對現(xiàn)場的地質(zhì)情況進(jìn)行有效建模。

2.2 施工壓力建模

在施工壓力建模時，要以整條道路的情況為依據(jù)，并詳細(xì)分析施工方案的不同階段。在施工前期，要計算并分析原場地的應(yīng)力平衡，模擬初始的應(yīng)力值和壓力應(yīng)力達(dá)到平衡后的狀態(tài)進(jìn)行有效建模。建模完成后，全面計算相關(guān)數(shù)值，預(yù)判施工之后所存在的壓力問題。道路兩側(cè)要設(shè)置有關(guān)應(yīng)力狀況，再導(dǎo)入應(yīng)用階段全面了解路面壓力，模擬場地應(yīng)力情況。在場地初始應(yīng)力場平衡時，要進(jìn)行運(yùn)營階段有效性模擬，并根據(jù)不同的施工概況，建立有限元的模型，使安全評估內(nèi)容能夠更加符合實際工作需求和工作要求。

在實際計算時，要嚴(yán)格按照管道穿越工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范詳細(xì)計算壓力管道的定向值，通過層次性的計算方式，了解鋼管道之間的軸向應(yīng)力、彎曲拉應(yīng)力等，通過壓力的組合性計算，了解各個單元應(yīng)力之和與鋼管的使用應(yīng)力，提升最終的效果和水平。在進(jìn)行無套鋼管穿越段結(jié)構(gòu)計算時，要綜合分析實際情況以及可能發(fā)生的情況，加強(qiáng)對土壓力產(chǎn)生管道應(yīng)力的有效性計算，保障計算結(jié)果具備精準(zhǔn)性的特征。實際施工時，則要充分考慮穿越管道外徑和土壓力挖掘系數(shù)，選擇正確的值，確定這一項目的安全評估效果，根據(jù)土壤的反作用和管道的壁厚程度確定土壓力所產(chǎn)生的管道環(huán)向應(yīng)力。實際施工采取鉆孔施工方法，需要確定高速性和黏性土的比例及比值，并加強(qiáng)對現(xiàn)場的有效性分析和了解。對于土壓力埋深系數(shù)來說，要結(jié)合土壤分類和管線埋深進(jìn)行有效控制，進(jìn)一步分析這些地區(qū)的土壤狀態(tài)。

在計算和分析公路車輛壓力時，需要確定車輛荷載所產(chǎn)生的管道環(huán)向循環(huán)壓力。公路車輛產(chǎn)生的管道循環(huán)壓力包括車輛所產(chǎn)生的壓力以及環(huán)向循環(huán)應(yīng)力產(chǎn)生的管道軸向力，在實際計算時明確車輛荷載產(chǎn)生的管道軸向循環(huán)應(yīng)力和剛度系數(shù)，以公路路面類型為主，明確公路車輛本身的系數(shù)類型，根據(jù)沖擊系數(shù)了解車輪分布荷載力的標(biāo)準(zhǔn)值，從而為分析公路荷載產(chǎn)生的管道軸向循環(huán)應(yīng)力提供重要的理論支撐。要從幾何性因素了解公路環(huán)向循環(huán)應(yīng)力中包含的內(nèi)容，從而確定最終的系數(shù)值。在計算因車輛壓力所產(chǎn)生的管道環(huán)向循環(huán)應(yīng)力時可以發(fā)現(xiàn)，車輛核載所產(chǎn)生的管道循環(huán)硬力處于疲勞極限值的范疇內(nèi)，滿足相關(guān)的計算標(biāo)準(zhǔn)及要求。

2.3 公路行車安全評估

在施工完成之后，要進(jìn)行公路行車安全方面的評估工作，防止出現(xiàn)較為嚴(yán)重的安全事故。實際建模時，要以層次性的分析法為主要目標(biāo)層，結(jié)合安全性的形成因素，加強(qiáng)對周邊交通設(shè)施和交通環(huán)境的有效了解及認(rèn)識。要嚴(yán)格遵循公路行車各項安全性要求考慮行車的特征，通過數(shù)據(jù)的采集以及收集，評價指標(biāo)的相關(guān)性和可操作性。通過獨(dú)立性的指標(biāo)，明確主要的工作原則，從而保證行車能夠具備穩(wěn)定性的特征。

實踐中，要全面了解道路條件和管理水平，采取單一性的指標(biāo)作出全方位描述，或者采取多指標(biāo)綜合評價方式，使得最終建立的模型能夠具備準(zhǔn)確性特征。首先，要采取評價對象的計算權(quán)重方法，并在此基礎(chǔ)上將各種權(quán)重按照某種方法進(jìn)行綜合性調(diào)配，根據(jù)平均權(quán)重的方法進(jìn)行獨(dú)立性觀察，通過增加一致性的因素達(dá)到增加觀察次數(shù)的目的，得出主權(quán)評價的最終結(jié)論。

在低階層次結(jié)構(gòu)中，可以按照不同元素的特征建立相關(guān)聯(lián)的元素類型，之后再通過比較，建立完善的判斷矩陣，并根據(jù)標(biāo)度方向進(jìn)行有效地改正和調(diào)整，通過正反型和互補(bǔ)型兩種類型進(jìn)行精準(zhǔn)性的計算。在實際施工時要開展一致性的實驗，對于出現(xiàn)的一些反常的問題，可以通過查找平均隨機(jī)的一致性指標(biāo)為主進(jìn)行精準(zhǔn)性計算。計算時要體現(xiàn)在個體權(quán)重向量的基礎(chǔ)上，從統(tǒng)計學(xué)的角度確定模糊聚類的類型，從而使數(shù)據(jù)能夠具備標(biāo)準(zhǔn)化的特征，并得出各個對象之間的相似系數(shù)，提升安全評估的效果和水平。在進(jìn)行聚類劃分時，要依次求平方，使其具備傳遞性的特征，得出最精準(zhǔn)性的數(shù)據(jù)。

以此為基礎(chǔ)，要通過層次性的模式進(jìn)行組合判斷開展后期的檢驗性實驗，通過層次單排的一致性指標(biāo)，確定最終的比率，判斷是否需要調(diào)整因素取值，進(jìn)而通過以上的思路，使評估方案中的內(nèi)容更加完善。

3 結(jié)語

在壓力管道下穿干線公路施工時，要立足安全性角度評估其充分性，嚴(yán)格遵循公路管理的法律法規(guī)及相關(guān)規(guī)章，編制完成安全評估報告，并充分考慮壓力管道本身的特殊性，從公路本身的安全性入手進(jìn)行壓力的有效性驗算，在保證管道穿越公路安全性的同時，做好定期維護(hù)和保養(yǎng)工作，切實提升施工的效果和水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳晶晶，任俊偉.壓力管道下穿干線公路施工方案安全評估技術(shù)[J].山西建筑，2014，40（10）：157-159.

[2] 薛文海.輸水管道穿越公路泥水平衡頂管施工方法[J].山西水土保持科技，2015（2）：47-48.