天然氣管道工程穿越共產(chǎn)主義渠防洪評(píng)價(jià)分析

趙海棟

(新鄉(xiāng)市天然文巖渠管理處，河南 新鄉(xiāng) 453000)

1 工程概況

根據(jù)《河南省天然氣發(fā)展和利用規(guī)劃綱要(2011—2020)》精神，為加快推進(jìn)“氣化新鄉(xiāng)”工程，增強(qiáng)全市天然氣接受能力，保障輝縣市居民和企業(yè)供氣要求，河南縱橫燃?xì)夤艿烙邢薰緮M建日產(chǎn)60萬(wàn)方天然氣液化項(xiàng)目，公司從項(xiàng)目的長(zhǎng)遠(yuǎn)角度出發(fā)，決定啟動(dòng)建設(shè)新鄉(xiāng)牧野區(qū)—輝縣市常村鎮(zhèn)天然氣管道配套工程，保證該項(xiàng)目的原料天然氣供應(yīng)。

新鄉(xiāng)市牧野區(qū)—輝縣市常村鎮(zhèn)天然氣管道從新鄉(xiāng)分輸站出發(fā)后正北敷設(shè)，穿越共產(chǎn)主義渠大堤樁號(hào)38+740后，經(jīng)大塊鎮(zhèn)和北原莊村之間穿過(guò)折向北偏東方向敷設(shè)，途徑北招民莊村北、王小屯村東，管道在王小屯村東穿越長(zhǎng)濟(jì)高速后，繼續(xù)向北敷設(shè)抵達(dá)高莊閥室，管道出閥室后繼續(xù)沿東二環(huán)路東側(cè)向北敷設(shè)，在孟莊鎮(zhèn)東穿越S229后抵達(dá)小蒲水村閥室，管道在小蒲水村北穿越南水北調(diào)中線干渠繼續(xù)沿東二環(huán)路東側(cè)敷設(shè)，在氈匠屯村南穿越S306，繼續(xù)向北經(jīng)前古章村、后古章村后到達(dá)河南升輝特種裝備有限公司擬建日產(chǎn)6×105方天然氣液化項(xiàng)目門(mén)站，本段線路長(zhǎng)度約32.40 km，管道采用管徑DN406無(wú)縫鋼管，設(shè)計(jì)壓力6.30 MPa。

天然氣管道穿過(guò)共渠右堤，緊貼通往梨園的土路西側(cè)穿越共產(chǎn)主義渠主槽向北延伸，穿越共產(chǎn)主義渠河槽及灘地段長(zhǎng)約695 m。

2 基本情況

工程評(píng)價(jià)項(xiàng)目所在區(qū)域位于衛(wèi)河流域平原區(qū)，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)型氣候，四季分明，多年平均氣溫約14℃，平原區(qū)多年平均降水量約600 mm(山丘區(qū)約800 mm)。冬春多北風(fēng)，為大陸性干燥氣團(tuán)所控制，降雨少而蒸發(fā)大。夏季多南風(fēng)和東南風(fēng)，到7、8月份，西太平洋副熱帶高壓，從南向北移動(dòng)，使衛(wèi)河流域迅速進(jìn)入雨季。至9月上旬，副高壓開(kāi)始南撤，雨區(qū)從華北退往淮河流域，衛(wèi)河流域便開(kāi)始出現(xiàn)秋高氣爽天氣。

場(chǎng)區(qū)主要物理地質(zhì)現(xiàn)象有滲水、鹽漬化等?？辈橹邪l(fā)現(xiàn)：在香泉河、滄河入共產(chǎn)主義渠河口處，共產(chǎn)主義渠右岸堤內(nèi)由于滲水形成大片沼澤。沿河道下游地勢(shì)較低處，偶爾見(jiàn)到土壤鹽漬化現(xiàn)象，地表可見(jiàn)白色鹽分。堤防沿線多處存在人為破壞，主要是村民在堤防開(kāi)墾種地，衛(wèi)輝境內(nèi)較為嚴(yán)重，其中共產(chǎn)主義渠右岸下馬營(yíng)村附近堤防處甚至出現(xiàn)了取土坑；河道沿線流經(jīng)新鄉(xiāng)、衛(wèi)輝兩個(gè)城市及多處村鎮(zhèn)，在河道堤防或者附近形成多處垃圾場(chǎng)，垃圾多為生活垃圾，在雨水或洪水的沖刷下，對(duì)河流會(huì)造成一定污染。

該管道始于安洛線新鄉(xiāng)分輸站，出站后向北穿越共產(chǎn)主義渠，管道穿越共產(chǎn)主義渠右堤采用頂管技術(shù)，管道為Φ406×6.30的直縫鋼管，以分輸站出口為管道起點(diǎn)樁號(hào)0+000。頂管起點(diǎn)里程為0+52.00 m，距外堤腳8 m，終點(diǎn)里程為0+112.00 m，距內(nèi)堤腳8 m，頂管長(zhǎng)度為60 m。土方回填首選開(kāi)挖土料，不足部分采用砂壤土回填夯實(shí)。

共產(chǎn)主義渠右岸大堤現(xiàn)狀堤頂高程76.88 m，設(shè)計(jì)堤頂高程77.82 m，堤下管頂高程68.00 m,低于現(xiàn)狀堤頂8.88 m；堤外腳地面高程72.54 m，堤內(nèi)腳地面高程72.06 m，堤防下管頂高程68.00 m，低于堤外腳地面4.54 m，低于堤內(nèi)腳地面4.06 m，地面以下的深度均>2.00 m。

穿越共產(chǎn)主義渠主槽采用定向鉆施工技術(shù)方案，主槽現(xiàn)狀最低河底高程69.65 m，該處設(shè)計(jì)最低河底高程68.65 m。主槽兩岸灘地地面高約72 m。燃?xì)夤艿拦茼斁喱F(xiàn)狀河底最低點(diǎn)距離14.65 m，距設(shè)計(jì)斷面河底最低點(diǎn)距離13.65 m。定向鉆入土點(diǎn)里程為0+292.64，出土點(diǎn)里程為0+716.25；定向鉆起點(diǎn)里程為0+317.5，終點(diǎn)里程為0+696.27，定向鉆長(zhǎng)度為378.77 m。

堤防頂管與定向鉆之間距離205.50 m，為灘地，采用大開(kāi)挖方式挖溝敷設(shè)管道，灘地高程72.60 m，管頂高程68.10 m，管頂埋深4.50 m。

長(zhǎng)輸管道不允許采用蝦米彎，也不應(yīng)采用斜口連接，因此管道焊接對(duì)口時(shí)，要特別注意保持對(duì)口同心。

工程穿越共產(chǎn)主義渠右堤采用頂管技術(shù)，穿越主槽采用定向鉆技術(shù)。定向穿越的第一步是鉆導(dǎo)向孔，然后再用沖洗管鉆孔；當(dāng)導(dǎo)向鉆桿和沖洗管在目的地露出時(shí)，就完成了導(dǎo)向孔；筒形擴(kuò)孔器鉆頭固定在鉆桿上，隨著鉆桿的增長(zhǎng)，擴(kuò)孔器沿著導(dǎo)向孔向前鉆進(jìn)；在向前鉆進(jìn)時(shí)，擴(kuò)孔器旋轉(zhuǎn)，當(dāng)擴(kuò)孔器出現(xiàn)在鉆孔裝置前時(shí)，就完成了擴(kuò)孔；擴(kuò)孔器和拖回裝置旋轉(zhuǎn)，插入穿越管道；當(dāng)拖回裝置和預(yù)制的管子從孔中露出時(shí)，就完成了穿越管道的安裝。

3 防洪評(píng)價(jià)計(jì)算

3.1 河勢(shì)影響分析

工程輸氣管道深埋于地下，地面以上沒(méi)有建筑物，該工程對(duì)河勢(shì)、流態(tài)影響較小。

3.2 排澇影響分析

工程輸氣管道深埋于地下，地面以上沒(méi)有建筑物，故對(duì)該區(qū)域的排澇系統(tǒng)沒(méi)有形成改變。

3.3 防洪影響分析

根據(jù)施工方案，建設(shè)項(xiàng)目施工主要安排在非汛期，燃?xì)夤艿来┰焦伯a(chǎn)主義渠右堤和主槽分別采用頂管和定向鉆穿越方式。在此期間共產(chǎn)主義渠一般無(wú)洪水發(fā)生，同時(shí)項(xiàng)目施工為地下穿越，因此對(duì)河道泄洪影響不大。

共產(chǎn)主義渠防洪標(biāo)準(zhǔn)為：百年一遇洪水情況下，保障新鄉(xiāng)市區(qū)安全。

河道設(shè)計(jì)洪水位水面線按照河道非均勻流理論，采用恒定非均勻漸變流能量方程，自下而上進(jìn)行推求。推求采用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行，按100 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水位成果見(jiàn)表1。

表1 樁號(hào)38+740處設(shè)計(jì)洪水位成果表

100 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)共產(chǎn)主義渠該處灘地行洪水深為4.26 m。

3.4 局部沖刷

合河匯流口以上流域面積4 203.40 km2，其中，山區(qū)面積2 003.40 km2，平面區(qū)面積2 200 km2，合河站至淇河口以上匯入的流域面積不大，增加流量，故按合河站計(jì)算防洪流量。

《衛(wèi)河干流(合河～淇門(mén))治理工程(共產(chǎn)主義渠右堤治理)可行性研究報(bào)告》中，共產(chǎn)主義渠合河站100 a一遇設(shè)計(jì)洪峰流量采用3 130 m3/s，并對(duì)共產(chǎn)主義渠合河站至小河口的洪峰流量進(jìn)行了綜合分析，確定共產(chǎn)主義渠從樁號(hào)34+100(合河站)～91+850(淇河口)段100 a一遇設(shè)計(jì)洪峰流量全部采用3 130 m3/s。

根據(jù)《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》，河槽的沖刷深度計(jì)算公式為：

(1)

經(jīng)計(jì)算，本次河槽沖刷深度hp=1.51 m。

根據(jù)《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》，河灘的沖刷深度計(jì)算公式為:

(2)

此斷面的右岸灘地寬度約為316.20 m；左岸灘地漫灘行洪，灘地寬度取為516.20 m。

經(jīng)計(jì)算，本次河灘沖刷深度hp=1.25 m。

根據(jù)GB 50286-2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，河道的沖刷深度計(jì)算公式為

(3)

(4)

經(jīng)計(jì)算，局部沖刷深度hs=0.49 m，即河床沖刷深度為

Δh=0.49 m

公式中采用的泥沙參數(shù)均按最不利情況計(jì)算，主河槽最大沖刷深度為1.51 m，燃?xì)夤艿拦茼斅裆顬?3.65 m，大于洪水沖刷深度，滿足要求；河灘最大沖刷深度為1.25 m，河灘處燃?xì)夤艿拦茼斅裆顬?.50 m，堤防處燃?xì)夤艿拦茼斅裆顬?.85 m，大于洪水沖刷深度，滿足要求；該工程地面以上沒(méi)有建筑物，不會(huì)影響河床的沖刷和淤積。

4 結(jié)語(yǔ)

輸氣管道深埋于地下，地面以上沒(méi)有建筑物，不影響河道及其水利工程與設(shè)施，洪水淹沒(méi)對(duì)其影響較小。

穿越共產(chǎn)主義渠主槽管道管頂高程55.00 m，主槽現(xiàn)狀河床最低點(diǎn)高程69.65 m，主槽規(guī)劃治理河底高程68.65 m，管頂?shù)陀谥鞑郜F(xiàn)狀河床最低點(diǎn)14.65 m，低于規(guī)劃治理河底13.65 m。通過(guò)計(jì)算，主槽最大沖刷深1.51 m，不影響河道及其水利工程與設(shè)施，洪水最大沖刷深不影響管道安全。

穿越共產(chǎn)主義渠大堤及灘地段管道管頂高程68.00 m，現(xiàn)狀大堤內(nèi)堤腳高程72.06 m，現(xiàn)狀灘地高程72.47 m，管頂埋深低于內(nèi)堤腳4.06 m，低于灘地地面4.50 m。通過(guò)計(jì)算，灘地最大沖刷深1.25 m，不影響河道及其水利工程與設(shè)施，洪水最大沖刷深不影響管道安全。

建議施工結(jié)束3個(gè)月后，距堤腳10 m處挖開(kāi)觀察管壁四周泥漿失水情況。若已經(jīng)充分失水，管壁四周出現(xiàn)裂隙，沿管線采取泥漿灌注處理。若失水不充分，以后每間隔1個(gè)月觀察一次，直到充分失水，管壁四周出現(xiàn)裂隙，沿管線采取泥漿灌注處理。

穿越共產(chǎn)主義渠右堤和主槽管道建議在冬季或春季施工，施工期不必考慮洪水影響，有利施工，在汛期之前有時(shí)間對(duì)穿越大堤管段進(jìn)行泥漿灌注處理，保證大堤安全度汛。