嚴 華

(河北省交通規(guī)劃設(shè)計院 石家莊市 050011)

1 京德高速公路工程概況

北京新機場至德州高速公路京冀界至津石高速段(以下簡稱“本項目”)是《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》中“四縱三橫”區(qū)域高速公路網(wǎng)的重要組成部分，為縱四線的一期工程。是雄安新區(qū)使用北京新機場最主要的高速公路，是雄安新區(qū)與冀東南、魯西之間的重要聯(lián)系通道，是實現(xiàn)新區(qū)60min到北京、天津，90min到石家莊目標的重要支撐。本項目的建設(shè)是實現(xiàn)河北省及以南區(qū)域與新機場之間的快速集疏，完成與機場無縫銜接的重要通道；本項目是對河北省高速公路網(wǎng)的加密，對沿線區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的帶動具有重要意義。

2 南水北調(diào)廊涿干渠工程概況

廊涿干渠是南水北調(diào)中線河北省配套工程的重要組成部分，從南水北調(diào)中線工程總干渠引水，由已實施的水庫連接渠及南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程輸水，在三岔溝口門分水后，再通過廊涿干渠輸水到廊坊市的廣陽水庫。廊涿干渠向沿途的涿州、松林店、固安縣、固安電廠、永清縣及廊坊市區(qū)供水，應(yīng)急期間僅向廊坊市區(qū)供水。廊涿干渠總長約80km，全線采用2條預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管輸水，最大引水流量11m3/s。

交叉位置位于廊涿干渠固安電廠分水口-永清分水口段，分段長度13.335km，分段規(guī)模8.5m3/s，采用雙排PCCP DN2200地埋管道布設(shè)，工作內(nèi)壓力0.6MPa。沿工程輸水管道鋪設(shè)有Φ40硅芯管，硅芯管位于輸水管左側(cè)，無套管。邊坡比為：粘性土1∶0.75；密實無粘性土及混合土層1∶1；松散無粘性土及開挖深度大于5m管段1∶1.25。交叉位置處覆土2m。本段管線東西走向，較順直，廊涿干渠工程已全部建成通水，為改善廊坊市城鎮(zhèn)生活生產(chǎn)用水發(fā)揮了良好作用。

3 設(shè)置跨越的必要性

交叉處京德高速公路大致呈南北走向，位于大廣高速公路以東，京臺高速公路以西的走廊帶內(nèi)。項目范圍內(nèi)廊涿干渠工程則呈東西走向，故本項目與廊涿干渠的交叉不可避免。

京德高速橫穿廊涿高速，于固安縣知子營鄉(xiāng)南與廊涿高速相交，為了實現(xiàn)該項目與廊涿高速交通流的轉(zhuǎn)換，設(shè)置知子營樞紐互通。交叉處位于知子營樞紐互通內(nèi)，與主線左右幅各交叉一次，與A匝道、D匝道各交叉一次，共設(shè)置4座立交橋。采用橋梁方案跨越，維持管道上方原土壓力不變，保證公路運營期間對管線設(shè)施無影響。見圖1。

4 跨越方案布置

京德高速于廊坊市固安縣知子營鄉(xiāng)知子營村南部跨越南水北調(diào)廊涿干渠，此處管道位于直線上，路線順直。

4.1 交叉處角度論證

(1)交叉處高速公路主線為減少對地方村莊正常生活的干擾，路線走向采用避讓村莊的方式穿越，同時，在知子營互通南有在建的京雄城際鐵路、廊涿城際鐵路與京德高速公路交叉，受南套里村的影響，其交叉角度也無法正交，同時，高速公路滿足內(nèi)側(cè)車道幾何視距對應(yīng)的最小平曲線半徑為2204m，本項目設(shè)計采用2300m半徑，已接近該最小值，故設(shè)計采用的交叉角度確定為85°。

(2)互通立交匝道為相交叉道路的連接道路，起終點受相交叉道路線位制約，匝道路線長度較短，且多以小半徑曲線為主，線性設(shè)置綜合互通方案的合理性、工程規(guī)模的經(jīng)濟性、車輛行駛的舒適性、安全性等方面，本項目A、D匝道與南水北調(diào)干渠交叉處曲線半徑分別為120m、350m，由于半徑較小，如將匝道線形與南水北調(diào)干渠交叉角度調(diào)整為正交，通過方案重新繪制，匝道線位偏離較遠，無法與前后道路銜接上。故互通方案A、D匝道與南水北調(diào)干渠交叉設(shè)計角度分別為74.2°和80.9°。

表1 交叉角度一覽表

(3)結(jié)論

根據(jù)《其他工程跨越下穿鄰接河北省南水北調(diào)配套工程設(shè)計及安全評價技術(shù)要求》中4.2.2其他工程跨越配套工程明渠、暗涵時宜采用正交方式。經(jīng)論證確需斜交時，其交角不宜小于70°。

京德高速公路與南水北調(diào)的四處交叉設(shè)計角度均大于70°，滿足要求。

4.2 高速公路與南水北調(diào)位置關(guān)系論證

(1)交叉處京德高速主線采用1-30m跨越干渠，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制小箱梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩、樁基礎(chǔ)；最小凈空6.43m，最小凈距9.26m。

(2)A匝道橋采用1-32m跨越干渠，上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆箱梁，下部結(jié)構(gòu)為扶壁臺、樁基礎(chǔ)；最小凈空4.51m，最小凈距9.52m。

(3)D匝道橋采用1-32m跨越干渠，上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆箱梁，下部結(jié)構(gòu)為扶壁臺、樁基礎(chǔ)；最小凈空4.57m，最小凈距9.91m。

(4)交叉處管道埋深如表2所示。

表2 埋深一覽表

(5)結(jié)論

根據(jù)《其他工程跨越下穿鄰接河北省南水北調(diào)配套工程設(shè)計及安全評價技術(shù)要求(試行)-2016》要求：

其中4.2.10條規(guī)定：在輸水管涵上方地面及其兩側(cè)各5m范圍內(nèi)，禁止實施影響工程運行、危害工程安全和供水安全的下列行為：擅自修建建筑物、構(gòu)筑物；堆放超過管涵設(shè)計荷載標準的重物；行駛超過管涵設(shè)計荷載標準的車輛。

其中4.2.12條規(guī)定：跨越配套工程暗涵、管道的布置應(yīng)符合：跨越工程下部結(jié)構(gòu)距暗涵、管道外輪廓的安全距離經(jīng)論證確定，不宜小于2倍管涵底部埋深，且不小于5m。下部結(jié)構(gòu)施工不得影響配套工程安全。

則安全距離不宜小于4.6×2=9.2m且大于5m，故四處立體交叉橋梁橋墩承臺、樁基等宜設(shè)置在輸水管道外輪廓9.2m以外。

如表3所示，其水平最小凈距均滿足要求。

表3 交叉方案主要技術(shù)指標對比匯總表

5 設(shè)計要點

在前述交叉角度及相互位置關(guān)系均滿足相關(guān)規(guī)定要求的前提下，應(yīng)進行必要的專項設(shè)計，包括對管道的安全影響設(shè)計、防排水設(shè)計、管道周圍土的沉降設(shè)計、管道維護設(shè)計、高速公路施工期安全措施、環(huán)境保護設(shè)計以及應(yīng)急預(yù)案等方面。

(1)對管道的安全影響設(shè)計

在跨越位置橋梁起終點樁號之前合適位置設(shè)置禁止停車標志及其他提醒標志，禁止任何超限超載及運載易燃、易爆等危險品的車輛在跨越范圍內(nèi)停留，避免公路運輸事故對廊涿干渠輸水管道的不利影響；橋梁兩側(cè)采用墻式防撞護欄，設(shè)置最高級SA級護欄，護欄高度100cm，避免車輛沖出橋面事故，降低公路運輸對南水北調(diào)管道的影響。

(2)防排水設(shè)計

設(shè)計采取在橋面范圍現(xiàn)澆一層防水混凝土，其上再涂抹一層防水層，防止橋面積水下滲流入地面；跨越位置處橋面范圍內(nèi)不設(shè)置泄水孔,橋面水由相鄰孔排至地面, 避免橋面排水對輸水管道頂面覆土的沖刷，確保橋面水排至南水北調(diào)管理范圍以外；同時，在橋梁范圍內(nèi)，不設(shè)置路基邊溝，管道上方不挖土。

(3)管道周圍土的沉降設(shè)計

為減少橋頭路基沉降對管道的影響，在立體交叉橋頭兩側(cè)采用泡沫輕質(zhì)土方案填筑臺背。

(4)管道維護設(shè)計

為保障管線供水暢通，考慮橋下范圍管道破損時可能需要更換管道，一般采用門架方案。見圖2。

高速公路項目竣工后應(yīng)采購并向南水北調(diào)管理部門移交門架實施所需材料，包括：門架基礎(chǔ)軌道工字鋼、起吊橫梁工字鋼及滿足要求的手動葫蘆等。

(5)高速公路施工期安全措施

施工前要探明兩條管道現(xiàn)場具體位置，并標定外邊線，劃定施工保護范圍，避免大型施工機械誤入，造成管道受壓爆管事故發(fā)生。

①橋梁樁基采用對土層適應(yīng)性強、無擠壓效應(yīng)、無振動、對地層擾動小、噪聲小、泥漿少、成孔速度快的旋挖鉆機成孔施工工藝。

②施工腳手架安裝地基必須進行硬化，減少對地面的影響。鋼筋在鋼筋車間制作成型,施工時整體吊裝；模板采用鋼模板,用汽車吊機吊住混凝土斗進行混凝土澆注；混凝土施工采用攪拌站生產(chǎn)的罐車運送至澆注地點進行澆注；吊機及混凝土罐車停放于干渠管理范圍外。

③立體交叉橋梁上部預(yù)制梁采用架橋機進行架設(shè)，確保對橋下凈空范圍內(nèi)無干擾。

④立體交叉橋梁上部現(xiàn)澆梁可采用在貝雷梁上設(shè)置支架，并支立模板澆注混凝土方式進行，以確保支架荷載對管道不產(chǎn)生干擾。

⑤在必要位置圍擋并設(shè)提示牌，禁止所有施工車輛直接壓管道通行。

⑥施工便道與廊涿干渠交叉處需設(shè)置鋼便橋(圖3)，以跨越管道，鋼便橋以正交方式跨越廊涿干渠以降低橋梁跨徑，便橋?qū)挐M足高速公路施工要求，跨管道部分的跨徑應(yīng)滿足南水北調(diào)管道安全距離，上部結(jié)構(gòu)采用貝雷梁，下部結(jié)構(gòu)采用鋼管樁形式。施工鋼便橋時注意避讓管道，鋼管樁采用靜力壓樁，壓樁無振動，對周圍無干擾，便于運輸。

⑦沿管道外沿兩側(cè)各6m范圍內(nèi)設(shè)置封閉閉合的硬質(zhì)圍擋，與征地邊線、便橋等相連接，并設(shè)置提示牌，禁止施工車輛從便橋以外的位置通過廊涿干渠管道。

⑧為避免施工過程中對暗管的擾動，在管道外側(cè)6m位置設(shè)置1m高鋼絲圍擋，同時，考慮到管道發(fā)生爆管的可能，在鋼絲圍擋下設(shè)置防護樁；施工結(jié)束后，鋼絲圍擋不拆除，確保對干渠的持續(xù)保護；同時，在樞紐交叉起止點位置設(shè)檢修道路和防護門，以便日常巡查檢修維護通行使用。

⑨在樁基施工過程中，為了能有效地保護管道，泥漿池分別設(shè)置在距離管道邊緣南北兩側(cè)各30m處，泥漿池長6m、寬5m、深2m，沉淀后的泥漿采用渣土車外運制定地點存放。

(6)安全監(jiān)測設(shè)計

在跨越廊涿干渠施工及其影響期(一般為運營期一年)內(nèi),應(yīng)根據(jù)水利主管部門的要求,對穿越處一定范圍內(nèi)的配套工程變形進行監(jiān)測。進行變形監(jiān)測,要在測區(qū)內(nèi)選定適量的水準點作為觀測點,并埋設(shè)標志,同時在變形范圍外的穩(wěn)定處設(shè)置適量的基準點。根據(jù)變形觀測資料,可以分析變形規(guī)律,預(yù)計變形的發(fā)展趨勢。在施工影響期通過安全監(jiān)測系統(tǒng),對管道安全運行進行監(jiān)測。

6 結(jié)語

高速公路跨越南水北調(diào)管道不僅涉及工程本身的安全，同時也是涉及民生的大事，因此，必須進行專項設(shè)計與安全評價。除文中所述的設(shè)計要點外，尚應(yīng)進行環(huán)境保護、應(yīng)急預(yù)案等設(shè)計。