劉偉 鄧豐林 馬燁

國家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道公司蘭州輸油氣分公司

西南管道蘭州輸油氣分公司所轄蘭成渝管道、蘭成管道、隴西支線管道累計穿越渭河9次，均為大開挖方式。由于河水對河床的沖刷使管道上方原有覆土逐漸減少，汛期遇到強(qiáng)降雨、水位上漲等情況時極易發(fā)生露管、露纜現(xiàn)象。為了解決這一問題，通過修建“鋼筋混凝土灌注樁+鋼筋混凝土擋土板”工程進(jìn)行保護(hù)，用較少投資取得了較好效果。

1  穿河段管道保護(hù)措施比較

1.1  鋼筋（鉛絲）石籠

在受到較強(qiáng)降雨影響致使管道、光纜出現(xiàn)暴露或淺埋等現(xiàn)象時，可以采用鋼筋（鉛絲）石籠進(jìn)行應(yīng)急處置，以達(dá)到暫時性保護(hù)作用。但石籠自身的耐銹蝕能力不強(qiáng)，再加上水流沖刷力的作用，會因受力超出極限狀態(tài)而被河水沖毀。

1.2  重力式擋土墻

重力式擋土墻相較于鋼筋（鉛絲）石籠對河床的提升效果更佳、治理效果更加明顯。目前，重力式擋土墻的主要材料有鋼筋混凝土及漿砌石兩種。其中鋼筋混凝土擋土墻相較于漿砌石擋土墻更加便利、耐用程度更高。但用于管道穿越大型河道時，因施工條件限制，擋土墻基礎(chǔ)往往只有1米至2米。而大型河流中心區(qū)域流速快、流量大、受力強(qiáng)，擋土墻易被水沖毀。同時，長度較長的連續(xù)性擋土墻在受垂直水流荷載的長期作用下，其穩(wěn)定性會隨之減弱，墻身乃至基礎(chǔ)會因發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象而導(dǎo)致?lián)p毀。如蘭成管道建管初期河道穿越普遍使用此類治理措施，近年來受雨水增加影響，擋土墻均已出現(xiàn)不同程度的破損，無法滿足管道保護(hù)預(yù)期要求。

1.3  定向鉆穿越

對比大開挖穿越，定向鉆穿越管道埋深相對更深，安全系數(shù)更高，并且能最大程度保證土質(zhì)的穩(wěn)定性，確保原有土質(zhì)不被破壞，減少因水流引起的河床土沖刷量。但通過此種方式對原有大開挖穿越管道進(jìn)行改線施工成本高，施工工藝更復(fù)雜。定向鉆還受制于管材的曲率半徑和地下地質(zhì)情況，如直徑610毫米管道一般要求定向鉆長度不小于400米，加長定向鉆鉆孔長度會使施工成本增加；而遇到卵石層時管線防腐層極易受損且無法維修維護(hù)，導(dǎo)致管線壽命縮短。

2 “鋼筋混凝土灌注樁+鋼筋混凝土擋土板”工程

2.1  工程內(nèi)容

（1）在位于管道穿越段下游8米至10米位置設(shè)置鋼筋混凝土灌注樁，灌注樁用沖擊鉆或旋挖鉆鉆孔，成孔后，開始安裝鋼筋籠和澆筑混凝土。灌注樁樁徑設(shè)置為1米，樁長依據(jù)前期勘察資料及現(xiàn)場施工實際情況確定，渭河穿越區(qū)域樁長設(shè)置為8米至10米，灌注樁間距一般為3.6米。

（2）灌注樁澆筑完成，于灌注樁頂部修建鋼筋混凝土連續(xù)梁，連續(xù)梁尺寸一般設(shè)置為寬1米、高1米，長度依據(jù)灌注樁數(shù)量確定。具有整體式結(jié)構(gòu)的地下鋼筋混凝土連續(xù)梁采用“后澆帶”工藝施工，且縫寬不宜小于0.8米，后澆帶應(yīng)每30米至40米設(shè)置一道。

（3）待鋼筋混凝土灌注樁強(qiáng)度達(dá)到70%后，緊貼樁身于上游設(shè)置鋼筋混凝土擋土板，鋼筋混凝土擋土板可采用現(xiàn)澆或預(yù)制安裝的形式。預(yù)制擋土板按3.6米樁距計算，每塊擋土板尺寸為長7.2米、高2米、厚0.2米，鋼筋混凝土擋土板和樁身采用植筋形式進(jìn)行連接固定，同時對外露鋼筋刷防銹漆保護(hù)。鋼筋混凝土擋土板預(yù)留泄水孔，以減小水流的垂直沖擊力。

（4）主河床段緊貼樁板結(jié)構(gòu)下游修建鋼筋石籠跌水，用于減小水流垂直沖刷對上游水工設(shè)施基礎(chǔ)的掏蝕。鋼筋石籠跌水一般設(shè)置兩至三階，高度及寬度可根據(jù)現(xiàn)場落差確定，長度根據(jù)連梁長度確定。

2.2  施工工藝

主要工藝包括灌注樁的鉆孔與澆筑、連梁澆筑、擋土板預(yù)制或澆筑及鋼筋石籠安裝。施工過程中多個工藝可同步進(jìn)行，灌注樁及石籠的鋼筋焊接工作可在預(yù)制場完成后運抵施工現(xiàn)場，縮短了施工周期。施工過程中鉆孔、基槽開挖等均為機(jī)械施工，降低了施工人員勞動強(qiáng)度，提升了安全性。

2.3  治理效果

經(jīng)在蘭成渝管道K179+400米、蘭成管道K184+800米、蘭成渝管道K243+200米與蘭成管道K263+300米并行段等三處渭河穿越管段實際應(yīng)用，穿越渭河管道實際應(yīng)用，治理工程保護(hù)效果明顯，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。這是因為灌注樁基礎(chǔ)較深支撐效果良好，上方連梁及鋼筋混凝土擋土板起到了雙重防護(hù)作用，同時將水流沖刷力分散于灌注樁上，最大程度降低了局部集中受力，對工程本身起到了保護(hù)作用。同時下游淤土壩對于減緩水流對連梁的沖刷、減輕對河面的掏蝕也起到了重要保護(hù)作用。

2020年汛期，甘肅地區(qū)較往年降雨量增加近三分之一，隴西、武山境內(nèi)渭河水位達(dá)到40年來最高水位。雨后巡檢表明，三處治理工程整體基本完好，僅蘭成渝管道K243+200米與蘭成管道K263+300米并行段河道中心區(qū)域的石籠及擋土板有局部沖毀現(xiàn)象，及時修復(fù)即可；其余兩處管道及光纜均達(dá)到預(yù)期保護(hù)效果。

3  結(jié)語

“鋼筋混凝土灌注樁+鋼筋混凝土擋土板”工程，建設(shè)投資每百米造價介于140～150萬元之間；以高2米、寬2米的普通鋼筋（鉛絲）石籠為例，每百米造價分別為16萬元和12萬元。據(jù)文獻(xiàn)資料，近年來西南地區(qū)管道穿越河流定向鉆工程投資為每百米造價約1200萬元。相比較前者施工成本低，可靠性相對較高，并且簡化了施工流程，具有較高的性價比。

作者簡介：劉偉，1994年生，助理工程師，西南石油大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)主要從事管道保護(hù)、水工治理、地災(zāi)識別與防治工作。聯(lián)系方式：18093275159，1196097976@qq.com。