□付超云□陳勤□馮瑞軍

（1河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司;2黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

穿越跨越南水北調(diào)中線干線工程型式及安全措施分析

□付超云1□陳勤2□馮瑞軍1

（1河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司;2黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

文章對(duì)與南水北調(diào)中線干線工程交叉的工程進(jìn)行了分類，并對(duì)不同穿越跨越型式的選擇影響因素加以分析，提出在進(jìn)行交叉方案比選時(shí)，應(yīng)針對(duì)南水北調(diào)中線干線工程不同的建設(shè)運(yùn)行階段、總干渠的結(jié)構(gòu)斷面、地質(zhì)情況和建筑物的類別、投資和后期的運(yùn)行管理進(jìn)行綜合分析，合理選擇。對(duì)穿越跨越南水北調(diào)中線干線工程安全措施從設(shè)計(jì)和施工等方面進(jìn)行了分析論述，為類似交叉工程的設(shè)計(jì)、施工提供了一定的借鑒參考價(jià)值。

南水北調(diào)；穿越；跨越；型式分析

0 引言

南水北調(diào)中線干線工程總干渠從丹江口水庫(kù)陶岔渠首引水，至北京團(tuán)城湖和天津，輸水干渠全長(zhǎng)1432km。工程跨越長(zhǎng)江、淮河、黃河和海河4大流域，途徑河南、河北、北京和天津。工程于2014年全線正式通水運(yùn)行。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各種配套設(shè)施不斷完善，工程沿線不可避免會(huì)有建筑物或管線與南水北調(diào)中線干線工程存在交叉，需穿（跨）南水北調(diào)中線干線工程總干渠，為了避免建（構(gòu)）筑物在穿（跨）越總干渠施工期或運(yùn)行期對(duì)南水北調(diào)中線干線工程的工程安全、水質(zhì)安全和運(yùn)行安全產(chǎn)生影響，南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理部門對(duì)穿（跨）越工程布置和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)分別提出了一定的要求，并要求從結(jié)構(gòu)和施工上分別采取相應(yīng)的安全措施。文章對(duì)不同類別的穿、跨越南水北調(diào)中線干線工程型式選擇進(jìn)行分析，并對(duì)安全措施進(jìn)行分析探討，對(duì)南水北調(diào)中線干線工程交叉工程的設(shè)計(jì)、施工均有一定的借鑒參考價(jià)值。

1 穿越跨越南水北調(diào)中線干線工程型式的選擇

1.1 穿越跨越工程分類

穿越跨越南水北調(diào)中線干線工程主要包括穿越工程、跨越工程和鄰接工程，其中穿越工程系指在南水北調(diào)中線干線工程管理范圍內(nèi)采用下部穿越方式建設(shè)的工程；跨越工程系指在南水北調(diào)中線干線工程管理范圍內(nèi)采用上部跨越方式建設(shè)的工程；穿越跨越工程主要是指在南水北調(diào)中線干線工程管理范圍和保護(hù)范圍內(nèi)建設(shè)的橋梁、碼頭、公路、鐵路、地鐵、船閘、管道、纜線、取水、排水等工程。結(jié)合目前穿越跨越總干渠的工程案例，上部跨越工程主要為鐵路、公路、高壓線、各類管道等，分別以修建橋梁或樁柱、桿塔等獨(dú)立式支撐架空型式完成跨越。下部穿越主要為鐵路、公路隧道、城市管廊和各類輸水、輸氣管道等，分別以明挖或非開挖的型式完成工程下部穿越，非開挖一般為頂管、盾構(gòu)和定向鉆穿越。

1.2 穿越跨越工程型式的選擇

1.2.1 上部跨越

上部跨越即交叉工程從南水北調(diào)中線干線水面以上以架空的型式跨越總干渠，由于渠道開口較寬同時(shí)需滿足相關(guān)的規(guī)范技術(shù)要求，上部跨越跨徑較大，一般以橋梁、渡槽或以獨(dú)立支撐架、桿塔等型式完成跨越。

選擇上部跨越除工程本身限制條件外，如自流重力流管道水力比降、道路坡度等，根據(jù)南水北調(diào)中線干線工程相關(guān)技術(shù)要求，還需考慮以下幾個(gè)制約影響因素：①跨越處總干渠渠道開口寬度和管理占地范圍，根據(jù)相關(guān)跨越技術(shù)要求，跨越工程布置應(yīng)采用主跨一跨跨越中線干線工程管理范圍，不得占用渠道過(guò)水?dāng)嗝妫虼酥骺缈鐝揭话阍?00m以上，跨徑比較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資較多；②總干渠渠道左右岸運(yùn)行道路凈空高度的限制，根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，運(yùn)行維護(hù)道路設(shè)計(jì)凈空高度≥4.50m，因此上部跨越工程跨越渠道高度比較高；③上部跨越布置對(duì)中線干線防洪的影響，跨越總干渠建筑物布置不得對(duì)總干渠左右岸的防洪產(chǎn)生影響，不應(yīng)影響渠道兩側(cè)的排水溝、截流溝等排導(dǎo)水設(shè)施功能，不應(yīng)修建在渠道兩側(cè)的排洪建筑物進(jìn)出口處；④施工條件，在南水北調(diào)運(yùn)行期間穿（跨）越工程建設(shè)施工不得在過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)搭設(shè)支架、堆放建設(shè)材料，且不得有墜落、撒漏棄水棄渣等，對(duì)總干渠水質(zhì)安全產(chǎn)生影響，故跨越施工需采用封閉、獨(dú)立的施工措施，與此同時(shí)，在施工過(guò)程中還需考慮總干渠右岸供電專線高壓線的影響，防止出現(xiàn)施工傷亡事故。

除以上主要影響因素外，選擇上部跨越布置還不得對(duì)總干渠附近建筑物產(chǎn)生影響，尤其要滿足對(duì)總干渠右岸35kV供電專線凈空的要求。此外，中水、污水、輸油及輸送有可能污染水質(zhì)的液體管道不應(yīng)采用跨越方式跨越中線干線工程的渠道工程。

1.2.2 下部穿越

下部穿越主要為以明挖或非開挖的型式完成工程下部穿越，鑒于目前干線工程已正式通水運(yùn)行，已不具備明挖施工的條件，故下部穿越只能選擇非開挖的方式穿越。

選擇下部穿越除工程本身限制條件外，根據(jù)南水北調(diào)中線干線工程相關(guān)技術(shù)要求，主要還存在以下幾個(gè)制約影響因素：一是穿越處地質(zhì)條件是下部穿越的主要影響因素，如巖層和土層、是否存在濕陷性、地震液化、膨脹性等，需針對(duì)不同的地層采取不同的施工措施和器械。二是穿越的深度和長(zhǎng)度，根據(jù)要求，如采用頂進(jìn)或盾構(gòu)等暗挖方法施工時(shí)，渠道底板以下管頂埋深不應(yīng)小于穿渠管道或箱涵最大外徑的2倍，且≥5m，采用定向鉆方式時(shí)，對(duì)全填方渠段，管頂埋深不應(yīng)小于原地面線以下10m，挖方及半挖半填渠段，管頂埋深不應(yīng)小于渠底以下10m；穿越進(jìn)出口應(yīng)布置在中線干線工程一級(jí)水源保護(hù)區(qū)以外的合適地點(diǎn)，綜合以上要求，穿越管線或箱涵的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，深度比較深，投資一般比較大。三是施工技術(shù)難度比較大，由于中線干線工程渠道過(guò)水?dāng)嗝娌捎猛凉つぜ踊炷烈r砌，故在穿越施工過(guò)程中對(duì)渠道下部土體變形要求比較高，施工應(yīng)采用嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和控制措施。同理，除以上影響因素外，穿越工程布置亦不得對(duì)中線干線工程臨近建筑物及防洪安全產(chǎn)生影響。

綜上，上部跨越和下部穿越各自存在著一定的影響制約因素，在進(jìn)行交叉方案比選時(shí)，應(yīng)針對(duì)南水北調(diào)中線干線工程不同的建設(shè)運(yùn)行階段、穿（跨）越位置處總干渠的結(jié)構(gòu)斷面、地質(zhì)情況和穿（跨）越工程建（構(gòu)）筑物的類別、投資和后期的運(yùn)行管理進(jìn)行綜合分析，合理選擇。

2 穿越跨越南水北調(diào)中線干線工程安全措施分析

2.1 提高設(shè)計(jì)安全等級(jí)

穿越、跨越工程建筑物的安全等級(jí)不應(yīng)低于中線干線工程主體建筑物的安全等級(jí)；管道工程穿（跨）越段設(shè)計(jì)等級(jí)、輸電線路穿（跨）越段設(shè)計(jì)安全系數(shù)應(yīng)在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上提高一個(gè)等級(jí)；通過(guò)提高交叉段建筑物的安全等級(jí)、安全系數(shù)，基本可以避免在正常的運(yùn)行過(guò)程中交叉建筑物首先破壞從而影響渠道的正常運(yùn)行。

2.2 材料的選擇及防腐

穿越、跨越工程建筑物建筑材料應(yīng)選擇不易銹蝕、材料輕、施工、檢修方便的建筑材料，需防腐的應(yīng)加強(qiáng)防腐，且防腐材料不得對(duì)總干渠的水質(zhì)安全產(chǎn)生影響，以定向鉆管道穿越總干渠為例，在保證管道自身壁厚要求外，在穿越段壁厚提高一個(gè)等級(jí)，加強(qiáng)級(jí)防腐，同時(shí)加陰極保護(hù)。

2.3 加強(qiáng)滲控措施

為防止地下水沿穿渠建筑物縱向結(jié)合土帶形成滲流通道，導(dǎo)致建筑物周邊土壤的滲透破壞，從而影響建筑物自身及總干渠安全運(yùn)行，需加強(qiáng)滲流控制。

由于南水北調(diào)總體地勢(shì)為左岸高，右岸低，為防止左岸洪水、積水沿管道、箱涵外壁向右岸滲透，從而形成滲流通道，首先應(yīng)在穿越管線、箱涵的起止端做好截滲，設(shè)置截滲環(huán)。同時(shí)，非開挖施工頂進(jìn)或定向鉆完成后，泥漿干縮變形，在管道、箱涵外壁與土體之間一般會(huì)有空隙，為防止?jié)B流通過(guò)的形成和總干渠土體沉降，還應(yīng)對(duì)該空隙進(jìn)行二次注漿，保證管道、箱涵的外壁與土體之間密實(shí)。

2.4 施工精度控制

由于南水北調(diào)輸水量大、渠道斷面設(shè)置有土工膜、保溫板等各項(xiàng)設(shè)施，破壞后難以修復(fù)等特點(diǎn)，要求穿越工程施工精度比較高，一般非開挖穿越在鉆（挖）進(jìn)施工過(guò)程都是采用定位導(dǎo)向系統(tǒng)，為了提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性同時(shí)避免外界的干擾，一般會(huì)采用布置人工磁場(chǎng)的方式解決南水北調(diào)35kv輸電線路和高壓線等磁場(chǎng)的影響，在穿越起止點(diǎn)各布置一個(gè)磁場(chǎng)，利用直流電流產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)來(lái)加強(qiáng)探頭所處區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)，屏蔽外界其他不穩(wěn)定磁場(chǎng)的干擾，使測(cè)量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。

2.5 加強(qiáng)施工期的安全監(jiān)測(cè)

為確保工程穿越總干渠施工的精確實(shí)施，確保施工影響區(qū)域內(nèi)南水北調(diào)總干渠的安全穩(wěn)定，為控制施工對(duì)南水北調(diào)總干渠的影響提供判斷數(shù)據(jù)，及時(shí)為施工提供反饋信息，在穿越施工過(guò)程中除監(jiān)測(cè)穿越工程自身的位置和變形外，還應(yīng)對(duì)總干渠的內(nèi)部土體變形和外觀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，掌握總干渠穩(wěn)定性的變化規(guī)律，隨時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)資料調(diào)整施工技術(shù)參數(shù)，消除安全隱患，也是工程信息化施工的重要組成部分。

除以上安全措施以外，為保障穿（跨）越工程在施工期、運(yùn)行期總干渠的水質(zhì)、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行安全，根據(jù)不同的建筑物類型還應(yīng)采取相應(yīng)的措施，如橋梁跨越工程，施工應(yīng)采用封閉施工，防止施工雜物或養(yǎng)生水灑落總干渠；為保障運(yùn)行期總干渠的安全，在橋梁橋面設(shè)防撞墩，防護(hù)網(wǎng)，為防止橋面雨水、污水流入總干渠，還應(yīng)設(shè)置排水系統(tǒng)，排至總干渠一級(jí)水源保護(hù)區(qū)范圍之外。

3 結(jié)語(yǔ)

目前南水北調(diào)中線干線工程交叉建筑物主要為上部跨越和下部穿越兩種類型，通過(guò)以上對(duì)穿、跨越型式選擇影響因素的分析和相應(yīng)安全措施的論述，可以得出，設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)工程特點(diǎn)科學(xué)合理的選擇穿跨越型式，施工方應(yīng)編制切實(shí)可行的施工方案和安全措施，做到工程安全、經(jīng)濟(jì)合理，且便于運(yùn)行期的管理維護(hù)。

TV86

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1673-8853（2016）09-0018-02

2016-04-18

（責(zé)任編輯：韋詩(shī)佳）

付超云（1982-），男，河南商丘人，工程師，主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作。