长距离管道输水工程在高速公路沿线的设计方案

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赵恩辉

唐山市水利规划设计研究院,河北 唐山 063000

摘要

本文以唐山市三友集团浓海水综合利用项目输水工程为例,介绍了高速公路沿线管线的设计方案,并对其中的设计难点进行分析论证,最终确定了最优化的设计方案,为工程顺利实施提供了保证。


关键词

长距离管道输水工程;高速公路;水平定向钻

正文


唐山市三友集团浓海水综合利用项目输水工程是将阿科凌海水淡化项目中产生的一部分高浓度海水,引到唐山三友化工股份有限公司,做为制碱原料进行开发利用,将海水淡化的副产品变废为宝。本项目管线全长45.6km,其中33.2km管线位于唐曹高速公路沿线,占管线全长的72.8%。

1基本情况

唐曹高速路基外为护坡道和排水边沟,边沟外一般有防护铁丝网,铁丝网下有一道很窄的土埝,盐池段的土埝外没有水沟,鱼池段、芦苇段和稻田地段的土埝外有一道排水沟,最外面为成片的盐池、芦苇、鱼池和稻田地。

管道铺设方案可以选择在排水边沟下路基外的铁丝网下最外面的稻田地、盐池、芦苇、鱼池边。通过对施工难度、施工费用、运行管理、事故检修等多方面分析比选,管线设计选择路基外铁丝网下作为具体实施方案。

管线埋设在高速路基外铁丝网下,可大量减少占地补偿,不用铺设施工道路,减少与管线沿线各村庄的协调难度,降低施工费用,杜绝因耕作对管道的破坏威胁,还可以带来管理上的方便。但破坏了高速公路的铁丝网、砌石护坡,此外还需征占铁丝网外部分土地、鱼池、盐池等;且施工时拖运管道需占用一部分高速行车道,部分狭窄地段的堆土也占用一部分高速行车道,为高速公路行车带来安全隐患,可通过赔偿、限速和高速交通强制管制等措施解决。

2管道铺设

1收费站北

由于全线地质较软,管沟开挖深度过大可能会威胁边坡的稳定状态,同时造成开挖断面很大,没有足够的堆土空间,所以必须采取工程措施降低管道埋深,减少开挖土方量,但为充分保证管道安全,应留有足够的埋深,以避免管道外露和人为破坏。

经计算,本段管道空管抗浮要求管顶覆土厚度不得低于0.9m,管槽采用弧形管床型式,则总挖深不小于1.6m。为降低埋深,管顶覆土0.4m,土上配重混凝土预制块,管沟边坡按1:0.5计,管槽总挖深为1.4m。槽底宽1.6m。考虑施工完成后高速防护铁丝网的恢复安装,配重混凝土块同时可作为防护网基础,预置混凝土块连续铺设,每块尺寸为1m×1m×0.3m。

施工时,管道临时堆放在高速路边,由于PE管材为柔性管,应保证管道与高速护栏之间有一定的安全距离;管沟开挖采用小挖掘机,挖土堆放在高速边沟内,尽量不破坏高速绿化带,堆放不下时可放在右侧的土埝外,在高速上吊装管道到沟内,回填土后恢复场地。回填土工作主要由挖掘机完成,接近高速原有土界面时改由人工铲土。

2收费站南

输水管线穿越北环路时处于唐曹高速的东侧,防护网外为水池,池内的水较深,施工排水较困难,北环路到盐场大桥段管线(长2公里)不设在铁丝网下,改为在唐曹高速东侧边沟内铺设。高速坡脚平台现为石屑层,为保护石屑层在施工期间不被破坏,管线施工时先在石屑层上铺一层帆布或土工布,在其上堆放挖出的土,帆布或土工布分段循环利用。

管线在盐场大桥桥下合适位置斜穿至高速西侧,然后顺高速桥下西侧现有土路外侧边铺设。本段(长3.5公里)需要搭围堰排水,斜穿段需要设临时道路,挖出的土放在临时路的另一侧。由于桥下为桩基,桩之间距离较大,而管道管径较小,挖深也不大,故管线斜穿施工不会影响盐场大桥安全。

管线通过盐场大桥段后,一直到唐曹收费站,防护网内的排水边沟上有完好的浆砌石护砌结构,高速坡脚平台上有石屑层;防护网外为很浅的盐池。根据实际情况,为减少投资和对高速的破坏,本段管线(长2.5公里)设置在防护网外,施工时需要搭围堰排水,并铺设一条临时道路。

3穿越方案

本段管线沿高速公路布置,并穿越多条主干道及河流,其中纳潮河穿越段长度为1220m,双龙河段穿越长度为420m,由于挡水围堰搭设困难,排水量大,采用水平定向钻技术穿越穿越交通量大的湿地公路(唐曹高速曹妃甸北出口南侧)时,为减少破坏、不影响交通,采取定向钻非开挖技术通过。与其它施工方法比较,定向钻技术成熟,进出场地速度快,施工场地可以灵活调整,并且施工占地少工程造价低,施工速度快[2]

管线多处穿越曹妃甸工业区及南堡工业区内主要干道及其他道路,施工时对交通影响较大,施工难度也相应增大,不同地段应根据现场情况采用不同的管线穿越方案。

1管线穿过盐场大桥唐曹高速南堡高架桥唐海十一场水库泵站水池唐曹高速南堡开发区出口处的高架桥连接线,经两桥墩中间空隙通过,采用直埋方式穿越。施工时可打钢板桩以减小开挖宽度,同时管道埋深较小,施工不会对桥桩有安全影响。

2)穿越唐曹高速收费站。收费站排水边沟有完好的护坡工程措施,绿化很好,外侧景观树木多,且地面下铺有较为复杂的线路,防护网外为海面。为减小破坏、降低投资,本段管线安排在防护网外侧,施工时需搭设临时围堰,并采取必要措施减小开挖断面和开挖深度,以降低施工难度。

3)穿越唐曹服务区。服务区墙外排水沟有完好的浆砌石护砌结构,排水沟外为较宽的土路,本处管线利用土路作为临时路,管线设置在土路边上,土路另一侧用来堆土。

4)穿越唐曹高速唐海出口匝道。出口匝道弧度大,排水沟位置不明显,管线布置在排水沟内时,平面转点多,场地狭窄,施工很困难。本处管线布置在匝道外围平地上,施工时需临时占用一部分土地。

5)穿越唐曹高速曹妃甸北出口收费站。本处排水沟没有护砌结构,防护网外为七场水库边坡,坡顶是柏油路。本处管线设置在排水沟内,挖出的土堆放在旁边的绿草地上,管道施工完成后对绿草地进行恢复工作。

6对于横穿唐曹高速的多条非主要交通道路且没有大型机动车通行的道路采用开挖直埋方式通过,并对原有工程进行原状恢复。

4结语

唐山市三友集团浓海水综合利用项目输水工程大部分管线沿唐曹高速布置,综合考虑占地补偿、施工费用及协调管理等问题,采用了与常规输水管线不同的设计方案,并在施工和运行中得到了很好的验证,为其他类似工程提供了参考。

参考文献

[1]石江淼.长输管道水平定向钻穿越河流设计中的注意事项J].石化技术2015,11:70-71.

[2]杨磊.水平定向钻技术在供水管道穿越工程中的应用[J].水科学与工程技术2019,03:58-60.


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