供電線路下穿高速公路施工的影響分析

胡延贊

（甘肅省交通科學研究院集團有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著我國基礎設施建設的不斷完善,輸電線路受既有公路和地質(zhì)條件的限制也越來越多。如何使輸電線路安全地穿越公路，并保障公路及通行車輛的行駛安全，是擺在公路部門和輸電部門面前的難題。

依據(jù)輸電管道定向穿越高速公路的工程現(xiàn)場情況，結(jié)合定向穿越的施工技術(shù)及其難點，分析了該輸電管道下穿高速公路路基施工對高速公路的質(zhì)量、運營及高速公路附屬設施安全的影響，并提出了合理的建議。

1 工程概況

某市城鄉(xiāng)人口密集區(qū)4G信號覆蓋鐵塔基礎設施建設項目，主要包括鐵塔、機房、配套設備。室分產(chǎn)品包括合路器及以下的室內(nèi)分布系統(tǒng)、配套設施；傳輸包含室外宏基站接入的管道、桿路、光纜線路、公共局前井、進站路由等。項目建成后，將實現(xiàn)城市和主要鄉(xiāng)、鎮(zhèn)人口密集區(qū)域的4G網(wǎng)絡90%以上的覆蓋率，大幅度提升該市寬帶覆蓋水平、快速推進該城市的智慧城市建設（見圖1）。

2 主要的施工方法

施工前，組織施工人員熟悉圖紙，理解設計意圖，明確各自職責，在項目負責人的帶領下，按設計要求及設計方案嚴格控制每道工序，確保施工質(zhì)量，要求積極組織人力、機械、材料等按期進廠，保證按期完工。具體施工方法如下：

2.1 協(xié)調(diào)施工管線

施工前，詳細了解穿越途經(jīng)路段的地質(zhì)、水文及是否埋設其他管線的情況。為了確保安全，開挖基坑前，應由各管理部門負責人現(xiàn)場查看，并進行技術(shù)交底及交流工作，采納各部門的合理化建議，確保施工按計劃進行。

2.2 現(xiàn)場勘查

認真對穿越公路地段的地質(zhì)、水文、管道走向及深度等情況進行現(xiàn)場勘測和了解。

2.3 測量、定位、放線

2.3.1 根據(jù)施工要求，布置入土點、出土點、放出鉆進安裝位置線，并進行測量、核對，出、入土點標高及深度應符合公路要求，管線應在公路路面3m以下的部位實施穿越。

2.3.2 鉆進就位和調(diào)試

（1）鉆進及配套設備就位

鉆進設備采用D130×150水平導向鉆機，該機型數(shù)字化程度高、精度高，易于安裝和現(xiàn)場操作。安裝時，根據(jù)現(xiàn)場情況和規(guī)范要求，將鉆機及附屬設備錨固在預定位置。鉆機安裝位置應依據(jù)現(xiàn)場地形條件和測量結(jié)果，確保鉆頭在入土點和出土點的連線與導向孔設計線的左右偏差不超過3cm。

（2）泥漿選材

按照地質(zhì)情況確定配置方案，采用定向鉆專用膨潤土和泥漿添加劑，以提高造漿率和成孔質(zhì)量。

2.3.3 鉆機試鉆

鉆機安裝完成后，進行試運轉(zhuǎn)并檢查各部件是否運行正常，確保鉆進工作的正常進行。

2.3.4 鉆孔試鉆

（1）試鉆前，應分析測量數(shù)據(jù)，并按導向孔設計線精準施工。

（2）施工前，應對儀器的精度進行嚴格校準，并依據(jù)地質(zhì)、水文條件適當控制鉆進的進度。施工過程中，應嚴格控制導向孔的線形精度。

2.3.5 分級反擴成孔

導向孔作業(yè)完成后，應根據(jù)土質(zhì)情況和套管的直徑，采用合理的鉆頭分級反拉旋轉(zhuǎn)擴孔。擴孔時，應根據(jù)地質(zhì)條件和高速公路路基的穩(wěn)定性減慢速度，并減小泵壓力，增大水泵轉(zhuǎn)速，從而確保泥漿的順暢排出。

2.3.6 管道安裝

管道組裝焊接應滿足抗拉要求，焊接處應確保牢固。

2.3.7 管道回施

擴孔完成后，立即對焊接好的管道進行回施，在此過程中需記錄管道的扭矩、機械的拖力、泥漿的流量、回拖速度等數(shù)值，并根據(jù)實際情況及時進行調(diào)整。

2.3.8 電纜穿越

管道回施完成后，應立即進行電纜穿線工作。穿線前，先在管道內(nèi)穿入牽引繩，將電纜與牽引繩緊密連接后，采用人工牽引的方式將電纜從管道內(nèi)拖出。

2.3.9 電纜埋設

穿越完畢，應按要求埋設電纜至耐張桿處。埋設時，要分層灑水、夯填，保證夯填的干密度，并設置警示標志。

3 輸電管道施工對高速公路的影響

3.1 定向穿越施工對高速公路安全的影響

3.1.1 由于路基沉降已經(jīng)完成，土體壓力已經(jīng)平衡，擴孔后，由于孔道周圍的土體處于臨空狀態(tài)，導致孔道內(nèi)出現(xiàn)應力釋放的現(xiàn)象，孔道周圍的土體只能依靠泥漿護壁的剛度維持平衡。若泥漿護壁的剛度不能抵抗所釋放出的應力，那么隨著時間的推移，孔道周圍土體的非彈性區(qū)域?qū)⒉粩鄶U大，進而形成以孔道為中心的松動區(qū)。再加上由于定向穿越的導向孔為一次性成孔，若施工時間較長，則會使孔道長期處于臨空狀態(tài)，高速公路上行駛車輛的震動傳至導向孔處，會加劇管道孔松動區(qū)土體的不穩(wěn)定性，從而對孔道周圍土體的穩(wěn)定性造成不利影響。若水平定向穿越施工不當，則易造成路基因失穩(wěn)而沉降，進而誘發(fā)公路路面坑槽病害的出現(xiàn)[1]。

3.1.2 為了保障公路安全，需要為高壓管線安裝保護套管。因此，需要對導向孔進行擴孔，且擴孔后導向孔的直徑要大于套管直徑，由于施工誤差，套管的外徑尺寸與實際的管道尺寸會存在一定間隙，這也使得套管外周與路基土層存在一定的空隙，管道成孔的泥漿護壁也會在水分蒸發(fā)后降低剛性，無法抵抗路基土體的自重。因此，在車輛荷載作用下，孔道上層土體會重新固結(jié)，路面則會在孔道位置處產(chǎn)生局部沉降[2]。

3.1.3 由于套管與路基土體之間為天然空隙，是地下流水主要通道，而穿越段管道坡度較大，在路面車輛荷載以及天然空隙處流水交互情況下，空隙內(nèi)的土層顆粒將會被孔隙水帶走，而空隙周圍的土層顆粒會產(chǎn)生少量變形，最終引起路面產(chǎn)生微小裂縫和邊坡局部沉陷。

3.1.4 如果輸電管道的套管壁較薄、剛度不足，那么在后期運營中，在車輛荷載和環(huán)境條件的共同作用下，有可能會出現(xiàn)套管斷裂或變形，不但會影響輸電線路的正常運行，還會造成路基路面塌陷等質(zhì)量問題。

3.1.5 由于管道成孔位置處于濕陷性黃土地帶，該類黃土受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著下沉。如果泥漿含水量較大，泥漿中的水分大量滲入周圍土體，會改變周圍土體的含水量，從而改變周圍土體的結(jié)構(gòu)，進而影響公路的質(zhì)量和安全。

3.1.6 若不對鋪設在路基下的輸電管道進行防護，一旦發(fā)生漏電事故，將會危及行車安全，影響公路的正常運營。

3.2 輸電管道對公路的長期影響

管道穿越施工完成后，在地基上方的土壓力以及車輛荷載、環(huán)境荷載的作用下，公路路基將完成永久固結(jié)沉降。固結(jié)期間，管道頂管處的路面可能會出現(xiàn)局部沉陷、裂縫等現(xiàn)象。

3.3 其他因素對路面的影響

3.3.1 工程結(jié)束后，管道可能會因腐蝕、承壓力不足等原因，降低承載力及耐久性。在大、重型車輛的荷載作用下，管道有可能出現(xiàn)損壞，進而影響高速公路的安全。

3.3.2 夜間施工的燈光，也可能會對車輛行駛安全造成影響。

4 安全對策及建議

通過對管道穿越工程施工方案的綜合分析，該工程將對高速公路造成一定的影響。為避免輸電管道對公路造成不良影響，現(xiàn)提出對策及建議。

4.1 保障高速公路及其附屬設施質(zhì)量的對策及建議

由于高速公路上有車輛荷載和車輛震動荷載，而管道定向穿越施工中的成孔方式、泥漿支護等都無法對高速路下地基形成穩(wěn)固支護，加之泥漿中的水分對黃土結(jié)構(gòu)影響較大，因此定向穿越施工方法極易造成公路路基沉降和路面塌陷，這樣將嚴重影響到高速公路的安全。故提出以下建議：

4.1.1 依據(jù)《中華人民共和國公路管理條例實施細則》第四十二條“在公路兩側(cè)修建永久性構(gòu)造物或設施，其建筑設施邊緣與公路邊溝（坡腳護坡道、坡頂截水溝）外緣的最小間距必須符合以下規(guī)定：國道不少于20m、省道不少于15m、縣道不少于10m、鄉(xiāng)道不少于5m。公路彎道內(nèi)側(cè)及平交道口附近還須滿足公路長遠發(fā)展規(guī)劃標準的行車視距或改作立體交叉的要求”的規(guī)定，為了滿足公路的長期規(guī)劃和發(fā)展需求，高壓管線的警示標志樁與高速公路坡腳之間的距離應大于20m。

4.1.2 完善定向穿越管道施工圖設計，明確穿越處管道的埋置深度，并根據(jù)當?shù)氐牡乩憝h(huán)境對套管封堵做出相應的設計。將設計圖紙、施工方案報高速執(zhí)法機構(gòu)和運營公司審核、備案，簽訂施工、安全協(xié)議并辦理、完善相關手續(xù)后，方可動工。

4.1.3 在公路建筑界限范圍內(nèi)，管線埋深不小于1.5m。

4.1.4 泥漿池要采用良好的防滲、防漏措施，泥漿循環(huán)過程中，應控制泥漿的性能，嚴禁將泥漿滲入高速公路路基土體結(jié)構(gòu)內(nèi)。

4.1.5 為了使泥漿形成良好的孔壁效果，施工前，應根據(jù)試驗和現(xiàn)場情況增加改性劑，提高泥漿的性能。

4.1.6 開展定向鉆施工時，必須嚴格按照設計位置，控制導向孔的高程和方位。若導向孔與設計的方位和高程存在偏差，應及時糾正。施工前，應依據(jù)穿越地質(zhì)情況和管徑大小，通過試驗確定擴孔的鉆頭、尺寸和擴孔次數(shù)。擴孔過程中，應時刻監(jiān)控鉆頭的扭力和回拉力，并結(jié)合試驗結(jié)果逐級擴孔。確保設備的穩(wěn)定性和安全性，鉆孔和擴孔施工中，嚴禁無故停頓。當鉆機停頓時，需要繼續(xù)加強孔內(nèi)的泥漿循環(huán)，并保證孔內(nèi)始終存在正壓。

4.1.7 施工時，要做好雨水及施工用水的防、排、堵等措施，確保水不會沿著孔道或套管與路基的空隙，滲入高速公路路基土體結(jié)構(gòu)內(nèi)。同時，也要做好施工區(qū)域內(nèi)的防、排水措施，杜絕因雨水而影響工程進度或設備、人員的安全。

4.1.8 為方便檢查、維修輸電管道，建議在輸水管道在邊坡進、出口兩端均設置檢查井，且檢查井旁應設置醒目標記，以利于及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

4.1.9 現(xiàn)場配備的泥漿應循環(huán)使用，在最大程度上減少對高速公路周圍環(huán)境的污染。施工完后，應將泥漿池內(nèi)的泥漿拉運至當?shù)丨h(huán)保部門指定的處理廠進行處理。

4.1.10 施工中，應選擇施工技術(shù)過硬、經(jīng)驗豐富的施工隊伍。同時，應合理配置各類資源，根據(jù)現(xiàn)場強開合理調(diào)整施工進度，使輸電管道施工對高速公路質(zhì)量和安全的影響降到最低。

4.2 保障高速公路及其附屬設施安全的對策及建議

4.2.1 提前做好宣傳及預警工作，告知通行車輛在經(jīng)過施工路段時，應謹慎行駛。

4.2.2 設置必要的施工標識和安全標志，標識和標志要齊全、規(guī)范、干凈、清晰，擺放地點要準確且確保擺放牢固。

4.2.3 施工完成后，要及時對高速公路周圍的地貌、附屬設施、植被等進行恢復。整個施工過程中所產(chǎn)生的廢料，應運至指定的堆料場，不得隨意丟棄。

5 結(jié)語

本文通過對供電線路下穿高速公對公路安全的影響，從設計方案、施工方案等方面對保障公路安全進行了分析，并提出了相關的建議。不僅能夠指導施工過程中針對提出的風險制定相應的措施，還能夠為此類相關工程提供參考依據(jù)。