非開挖電力管線下穿河道的問題及防護措施

范春英

（1.上海市水務局行政服務中心，上海市 200050；2.上海市海洋局行政服務中心，上海市 200050）

1 概述

為了加強上海市河道安全，維護河網(wǎng)生態(tài)，規(guī)范上海市河道管理范圍內(nèi)建設項目，保障城市防汛安全，上海市水務局編制的《上海市跨、穿、沿河構(gòu)筑物河道管理技術(shù)規(guī)定》中進行了詳細的規(guī)定說明，跨、穿、沿河構(gòu)筑物的范圍包括橋梁、碼頭、隧道、管道、纜線、取水口、排水口和親水平臺等構(gòu)筑物[1]，其建設方案需符合技術(shù)規(guī)范要求。

結(jié)合《中華人民共和國防洪法》、《上海市防汛條例》、《上海市河道管理條例》等相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)標準的相關(guān)要求，結(jié)合上海市實際情況，對河道管理范圍內(nèi)建設電力管線相關(guān)工程進行深入討論分析。

本文結(jié)合電力排管配套供電工程的相關(guān)涉河論證經(jīng)驗，對電力管線非開挖定向鉆進技術(shù)下穿河道需要考慮的問題和隱患進行分析，并對河道堤防結(jié)構(gòu)防護措施提出建議。對維護河道堤防安全，保持河勢穩(wěn)定和河道行洪、輸水通暢均有著重要意義。

2 典型電力管穿河斷面

目前電力管穿河典型斷面主要分為有無河道護岸結(jié)構(gòu)兩種，示意圖如圖1 所示。根據(jù)《上海市防汛工作手冊》（2018 版）的相關(guān)規(guī)定[2]，上海不同片區(qū)防汛地坪標高不同，本文以浦東為例，地坪標高為4.20 m，浦東片內(nèi)河道常水位在2.5～2.8 m。

圖1 電力管下穿管典型斷面（單位：m）

3 電力管下穿河道的常見問題

3.1 河道堤防按規(guī)劃實施情況

上海浦東河系豐富，河網(wǎng)密集，涉及區(qū)管、鎮(zhèn)村級規(guī)劃河道較多，河道現(xiàn)狀基本分以下四種情況：（1）與河道藍線相符且現(xiàn)狀已有護岸結(jié)構(gòu)；（2）與河道規(guī)劃藍線相符，但現(xiàn)狀沒有護岸結(jié)構(gòu)；（3）與河道規(guī)劃藍線不符，但現(xiàn)狀已有護岸結(jié)構(gòu)；（4）與河道規(guī)劃藍線不符，且沒有護岸結(jié)構(gòu)。

以上除（1）情形河道已符合藍線規(guī)劃標準外，其余情況均存在不達標因素，根據(jù)《上海市跨、穿、沿河構(gòu)筑物河道管理技術(shù)規(guī)定（試行）》（以下簡稱“河道管理技術(shù)規(guī)定”）：3.4 燃氣、油料、原水飲水等管線穿越河道的，其保護范圍內(nèi)河道上下游兩岸堤防（防汛墻）必須按照規(guī)劃要求同步實施（河道兩岸新建堤防長度均不應小于30 m）[1]。電力管線穿越河道符合規(guī)定情形，需要對規(guī)劃河道兩岸30 m 范圍不達標岸段進行達標改造。對于情況（2）雖與藍線相符，護岸型式為生態(tài)草皮護坡結(jié)構(gòu)，電力排管穿管后不利于后期加強護岸結(jié)構(gòu)和實施河道整治。情況（3）雖現(xiàn)狀已滿足強度要求，但水面率及河道的行洪能力并未達到規(guī)劃要求。

3.2 河道護岸資料難以收集

目前對于河道護岸資料，沒有完整的系統(tǒng)性體系和資料庫供查詢參考，年代較近的堤防工程在河道管理部門做過相關(guān)備案，經(jīng)調(diào)查可以獲得較為詳實的圖紙資料。但對于年代久遠的河道工程，斷面圖紙資料缺失，或在移交過程中丟失，已經(jīng)難以收集，僅能通過現(xiàn)場調(diào)查踏勘進行初步推測斷面型式。

護岸資料的不確定增加了實際施工過程中的不確定因素，屬于電力排管穿河對河道護岸結(jié)構(gòu)的隱患之一。河道護岸斷面資料直接影響到電力排管頂高程的確定，頂高程過高則有與老結(jié)構(gòu)樁基資料相撞的風險，影響河道堤防結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定；頂高程過低，從經(jīng)濟性角度來說不合理，增加電力建設單位成本投入和技術(shù)要求。

3.3 電力排管埋深符合性討論

根據(jù)河道管理技術(shù)規(guī)定中穿河構(gòu)筑物規(guī)定：“3.1穿河構(gòu)筑物的頂部（包括保護層）距規(guī)劃河底（現(xiàn)狀河底高程低于規(guī)劃河底的，按現(xiàn)狀計算）的埋置深度不應小于100 cm”[1]。

河道若無樁基結(jié)構(gòu)，符合圖1 電力管穿管典型斷面（a）所示，則按照規(guī)定，位于規(guī)劃河底高程埋置深度需≥1 m。

但考慮現(xiàn)狀堤防結(jié)構(gòu)絕大部分有樁基結(jié)構(gòu)且樁底高程低于規(guī)劃河底高程的情況，為保障電力管穿河的安全性，電力排管埋深需保證樁基與管頂之間具有一定的安全距離。

3.4 電力工作井與河道距離符合性討論

根據(jù)河道管理技術(shù)規(guī)定中：“3.3 穿河管線工作井的布置不應影響堤防的安全，并應滿足河道整治及維護管理的需要，距離規(guī)劃藍線不應小于10 m”[1]。

工作井應遠離河道規(guī)劃藍線大于10 m，且不在河道陸域控制線范圍內(nèi)。需注意存在工作井在陸域控制線內(nèi)，但滿足距離河道藍線＞10 m 的情況下，工作井應避開河道防汛通道，不影響河道的日常管養(yǎng)和防汛通道的貫通，將工作井位置和埋深上報水務部門，做好工作井與河道堤防之間的防護措施。

3.5 對河道行洪排澇影響

電力排管工程涉及河道部分若采用非開挖下穿河道不會對河道本身的行洪排澇受到影響，但對于工程涉及代建護岸的情形需另行考慮河道護岸整治是否涉及圍堰及臨時防汛設施，是否會對河道的行洪排澇產(chǎn)生不利影響。

3.6 各專業(yè)協(xié)調(diào)配合不夠順暢

電力管穿河，涉及道路橋梁工程、水利工程等不同專業(yè)之間的交叉施工，涉及水務市政行業(yè)部門和綠化市容部門的溝通協(xié)調(diào)，不同專業(yè)和部門單位之間信息共享不夠及時，導致信息存在滯后性，協(xié)調(diào)配合不夠順暢。需在電力排管穿河前后做好相關(guān)單位部門之間的對接工作，遵循工程安全第一、降低相互影響、不影響遠期效益的原則。

4 電力管下穿對河道的影響分析

4.1 整體穩(wěn)定性影響分析

在施工期及正常運行期兩種工況下，河道護岸整體穩(wěn)定安全系數(shù)以及抗滑穩(wěn)定和抗傾覆安全系數(shù)需要根據(jù)具體河道的情況經(jīng)計算確定。在電力管穿河的案例中，穿管對河道整體穩(wěn)定性影響較小，一般整體穩(wěn)定安全系數(shù)大于規(guī)范規(guī)定值。

4.2 堤防變形影響分析

電力排管非開挖定向鉆進施工，需根據(jù)鉆孔擴孔大小、鉆孔數(shù)量，頂管埋深，以及鉆孔施工順序進行模擬計算，預測管道施工引起的堤防變形。土體損失率參數(shù)在模擬中決定了變形位移的大小，此參數(shù)與施工水平、土質(zhì)條件、和管道軸線埋深有關(guān)[3]，需在施工方案中進行明確規(guī)定，控制施工工藝。在電力管穿河的案例中，經(jīng)有限元軟件計算，穿管對河道堤防位移較小，一般小于規(guī)范要求10.0 mm。

5 對河道堤防保護的措施建議

5.1 加強現(xiàn)狀護岸結(jié)構(gòu)斷面的復核

加強河道護岸資料的收集，結(jié)合河道管理部門檔案室和河長辦等部門的工程資料，進行現(xiàn)狀復核。針對現(xiàn)狀護岸資料難以收集的情況下，建議施工單位在實施非開挖定向鉆進前，對穿越河道的防汛墻結(jié)構(gòu)型式進行進一步探摸，如與論證報告中現(xiàn)狀護岸結(jié)構(gòu)出入較大，應該立即通知報告編制單位進行再論證，通知設計單位進行設計方案修改，告知建設單位及行業(yè)部門，確保堤防結(jié)構(gòu)和防汛安全[4]。

5.2 定向鉆進施工質(zhì)量控制

排管施工采用非開挖定向鉆進的施工方式，土體損失率與施工水平和土層條件關(guān)系較大，建議施工期間從以下幾方面對施工質(zhì)量進行把控。

上海地區(qū)土層大部分為軟質(zhì)土層，隨著施工穿越深度的加深，盡量降低泥漿中的失水量，有效控制施工過程中泥漿的粘度與壓力；若在沙質(zhì)土層中進行定向鉆進穿越施工，孔壁容易發(fā)生坍塌與地陷，可以考慮在泥漿中加入膨潤土或者長鏈聚合物，從而使孔壁形成薄的泥皮，有效防止施工中的泥漿漏失，當孔道內(nèi)填滿泥漿時將對孔壁產(chǎn)生一定的壓力，從而使孔壁具有一定的穩(wěn)定性。

優(yōu)化土體掘進工藝可以降低土體損失率。可以采用合理的掘進方式和掘進速度，減少土體的散落和損失。

嚴格控制施工現(xiàn)場的環(huán)境，避免因為外界因素的干擾導致土體損失率的增加。

鉆機安裝做到牢固、平穩(wěn)，經(jīng)檢驗合格后進行試運轉(zhuǎn)，并根據(jù)穿越管徑的大小、長度和鉆具的承載能力調(diào)整拖拉力。

5.3 做好施工期監(jiān)測方案

在施工期間做好河道堤防沉降、水平位移以及墻體變形裂縫的監(jiān)測，在本工程范圍內(nèi)及相鄰分段堤防墻頂布設監(jiān)測點，間距15 m 左右，沉降縫兩側(cè)需各布置一個。施工期間每天1～2 次，結(jié)束后可逐漸降低頻率直到變形穩(wěn)定為止。

在一天內(nèi)沉降量大于2 mm 和累計水平位移、沉降量≥10 mm、沉降縫處錯位≥5 mm、側(cè)傾≥1%、墻體裂縫寬度≥1.0 mm 以上情況發(fā)生時，立刻停工，向有關(guān)部門報警，調(diào)查原因，排除隱患。

5.4 保證施工期水質(zhì)及荷載控制

施工期產(chǎn)生的廢水不得隨意排放，經(jīng)污水處理工藝后方可排放。項目建設過程可盡量減小對周邊水環(huán)境的影響，保證對河道水質(zhì)的影響最小。

施工期堤后荷載控制在10 kPa，嚴禁堤防后方側(cè)近距離、大面積、長時間堆放重物或停放大型車輛，保障河道堤防安全。

6 結(jié) 論

結(jié)合上海市河道管理相關(guān)技術(shù)規(guī)定，針對非開挖電力管穿越河道的2 種典型斷面，從堤防斷面結(jié)構(gòu)保護、施工期位移控制、電力排管符合性分析等多個方面的問題進行分析，并提出堤防防護措施，嚴格做好現(xiàn)狀護岸結(jié)構(gòu)安全復核及施工質(zhì)量控制，確保河道堤防安全，不影響河勢及行洪排澇，從而對上海市防洪安全提供保障。