宗敏、劉丙強(qiáng)、張偉

（中交一公局集團(tuán)有限公司，北京100024）

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，公路建設(shè)覆蓋面積大幅度增加，在石油、天然氣管道設(shè)施附近進(jìn)行施工的情況越來越多。高速公路與石油、天然氣管線交叉相遇時(shí)，受限于石油、天然氣管道本身的重要性質(zhì)及相應(yīng)產(chǎn)權(quán)單位或管理單位相關(guān)管理要求，往往存在路基施工安全風(fēng)險(xiǎn)高、施工協(xié)調(diào)難度大等問題。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

傳統(tǒng)高速公路路基施工采用的爆破開挖往往會(huì)對(duì)周邊的管道產(chǎn)生不同程度的振動(dòng)影響，一般的機(jī)械破碎開挖影響小但工效低，對(duì)于大管徑石油、天然氣管道而言，管道安全保護(hù)尤為重要，為了減小路基施工對(duì)管道產(chǎn)生的干擾，同時(shí)提高施工效率、推進(jìn)路基施工進(jìn)度，國(guó)內(nèi)外許多技術(shù)研究人員開展了跨石油和天然氣管線路基靜態(tài)爆破技術(shù)[1-2]、鄰近管線爆破參數(shù)控制[3]、路基石方靜態(tài)劈裂技術(shù)等研究工作；也有研究人員從埋地石油和天然氣管線受施工影響的監(jiān)測(cè)方案、管道響應(yīng)特征、振動(dòng)安全試驗(yàn)等方面入手，探索路基施工干擾下的安全警戒值，認(rèn)為一般在管道處地面振速不超過2～3cm/s 的情況下，可有效保證管道安全。

為了保護(hù)石油、天然氣管道，保障石油、天然氣輸送安全，維護(hù)國(guó)家能源安全和公共安全，我國(guó)出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)石油天然氣管道保護(hù)法》，以法律的形式對(duì)管道運(yùn)行中的保護(hù)、管道建設(shè)工程與其他建設(shè)工程相遇關(guān)系的處理等內(nèi)容作了詳細(xì)的要求。高速公路路基與埋地石油、天然氣管道交叉或鄰近時(shí)，管道附近一定范圍內(nèi)一般不允許炸藥爆破施工?，F(xiàn)有膨脹破碎劑、巖石劈裂機(jī)等靜態(tài)爆破技術(shù)能在不使用炸藥的情況下破碎巖石，具有振動(dòng)沖擊小、無噪聲、無粉塵的特點(diǎn)，但施工效率不如炸藥爆破，且對(duì)埋地管線有擠壓風(fēng)險(xiǎn)，施工成本也偏大。受限于石油、天然氣管道本身的重要性質(zhì)及相應(yīng)產(chǎn)權(quán)單位或管理單位依據(jù)管道保護(hù)法所制定的相關(guān)管理辦法，對(duì)于施工單位而言，解決管道干擾問題的路基施工技術(shù)途徑較少，即使目前各項(xiàng)路基靜態(tài)爆破技術(shù)或傳統(tǒng)機(jī)械開挖方法應(yīng)用成熟，但在眾多實(shí)際工程案例中，因施工原因造成既有管道損壞、泄漏事件仍時(shí)有發(fā)生，如何從管道保護(hù)、施工方法選擇、施工風(fēng)險(xiǎn)管理等方面構(gòu)建起跨石油、天然氣管線路基施工技術(shù)綜合管理體系，已成為近幾年相關(guān)研究人員探索和行業(yè)發(fā)展的主要方向之一。江津至瀘州北線（重慶段）高速公路項(xiàng)目通過跨管線路基施工技術(shù)應(yīng)用與管理研究，達(dá)到施工與管線互不干擾的效果。

2 工程概況

江津至瀘州北線高速公路（重慶段）TJ-4 標(biāo)主線路基全長(zhǎng)7.9km，采用設(shè)計(jì)速度120km/h、路基寬度34.5m、雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。項(xiàng)目沿線與兩條大管徑石油天然氣管線交叉相遇。項(xiàng)目主線K35+615 處與國(guó)家管網(wǎng)西南成品油管道交叉，該石油管管徑40cm，與線路交角60°，埋深1～1.5m；主線K36+439 處與國(guó)家管網(wǎng)中貴天然氣管道交叉，交角77°，管徑1016mm，埋深約2～4m，管內(nèi)壓力10MPa。

3 跨管線施工臨時(shí)保護(hù)措施

為了確保管道不受線路施工干擾，公路建設(shè)過程中需對(duì)管道采取臨時(shí)保護(hù)措施，結(jié)合管道保護(hù)相關(guān)法律和產(chǎn)權(quán)單位要求，項(xiàng)目制定了兩種臨時(shí)保護(hù)措施：一是在橋梁下沿管道埋設(shè)方向修建鋼筋混凝土蓋板保護(hù)涵以保證高速公路建設(shè)過程中的管道安全；二是修建臨時(shí)鋼便橋跨過管道，作為施工期間跨管線通行的臨時(shí)保護(hù)措施，見圖1。

圖1 燃?xì)夤艿辣Ｗo(hù)措施平面示意圖

3.1 管道位置勘探及標(biāo)識(shí)

根據(jù)設(shè)計(jì)文件及管道管理單位提供的管道資料，在產(chǎn)權(quán)單位指導(dǎo)下，采用人工開挖的方式探明施工影響范圍內(nèi)管道及其配套光纖的位置、埋深、走向等參數(shù)，利用彩旗和裝配式護(hù)欄將該區(qū)域作標(biāo)識(shí)和臨時(shí)隔離防護(hù)，防止施工車輛誤穿管道、無關(guān)人員進(jìn)入施工區(qū)域，見圖2。

圖2 管道位置現(xiàn)場(chǎng)勘探及標(biāo)識(shí)圖

3.2 鋼便橋

采用單跨簡(jiǎn)支工字鋼梁便橋作為施工通道臨時(shí)跨過管線，設(shè)計(jì)臨時(shí)通行車輛或機(jī)械設(shè)備一般單體總荷載不超過80t，每日通行不超過100 車次。鋼便橋總長(zhǎng)10m、總寬8m，跨徑9m、凈寬6m、凈高0.5m；縱梁為40#a 工字鋼，間距40cm；分配梁采用10#工字鋼，間距26.5cm；橋面采用10mm 厚鋼板鋪裝；橋臺(tái)采用C30混凝土澆筑；橋面布設(shè)防護(hù)欄桿、防撞設(shè)施、警示標(biāo)識(shí)牌等，見圖3。

圖3 鋼便橋設(shè)計(jì)圖

3.3 蓋板涵

涵洞結(jié)構(gòu)形式及材料：條形基礎(chǔ)+蓋板，基礎(chǔ)為C25 鋼筋混凝土，蓋板采用C35 鋼筋混凝土，沉降縫采用瀝青麻絮填充。蓋板涵專為橋下氣管防護(hù)設(shè)計(jì)，未設(shè)涵臺(tái)，總寬7.6m，長(zhǎng)約47m?；A(chǔ)埋深0.6m，蓋板跨徑5.6m，左右各搭接0.5m 置于基礎(chǔ)上，蓋板厚42～56cm。

4 減少近管線施工干擾的主要技術(shù)途徑

4.1 跨管線橋梁施工

項(xiàng)目生基灣中橋1#、2#墩間存在燃?xì)夤芫€，樁基為摩擦樁基礎(chǔ)，為降低施工對(duì)燃?xì)夤芫€的干擾，采取1臺(tái)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行樁基施工，長(zhǎng)鋼護(hù)筒的布置原則上是在距離天然氣管道底部50cm 以內(nèi)。如果已經(jīng)達(dá)到了地層交界處，鋼護(hù)套的長(zhǎng)度應(yīng)與地層接觸面相接。橋梁墩柱則采用特制的圓筒鋼模立模，柱子鋼模直接受力于系梁，蓋梁為穿心棒法施工，上部為簡(jiǎn)支梁，不影響管線基礎(chǔ)。

跨管線橋梁施工前，必須對(duì)圖紙進(jìn)行全面復(fù)核，確認(rèn)橋梁設(shè)計(jì)是否滿足管道保護(hù)要求。一般要求樁基、墩臺(tái)等結(jié)構(gòu)與管線的凈距不得少于5m，管線的中線兩側(cè)5m 以內(nèi)嚴(yán)禁取土、采石、用火、堆放重物、排放腐蝕性物質(zhì)、使用機(jī)械工具進(jìn)行挖掘施工等，而管頂離橋底自然地表高度不能低于1m。

4.2 路基交叉路段施工

路基與管道交叉無法避免時(shí)，路基土石方主要有兩種施工方法：一是靜態(tài)爆破，二是機(jī)械開挖。

靜態(tài)爆破技術(shù)的關(guān)鍵在于掌握爆破方法和爆破過程，并結(jié)合高速公路路基工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)出一套科學(xué)的靜態(tài)爆破方案，并精確地安排合理的孔洞。爆破作業(yè)要按照縱向的原則進(jìn)行分層布置：第一，對(duì)靜態(tài)爆破作業(yè)的影響范圍進(jìn)行合理估計(jì)；第二，制定安全爆破作業(yè)方案，對(duì)靜態(tài)爆破作業(yè)進(jìn)行科學(xué)的選擇；第三，對(duì)爆破作業(yè)人員進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)；第四，拆除大體積的巖石；第五，按爆破設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行鉆孔爆破；第六，在鉆孔中設(shè)置爆炸物和相關(guān)的起爆設(shè)備；第七，在靜態(tài)爆破作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)附近設(shè)立警戒區(qū)，并安排人員進(jìn)行警戒；第八，強(qiáng)制疏散靜態(tài)爆破作業(yè)警戒范圍內(nèi)的人、獸；第九，執(zhí)行爆破警示，執(zhí)行靜態(tài)爆破作業(yè)；第十，爆破完畢，處理和清除未完工的盲炮，立即拆除警戒裝置和檢查員；第十一，采用專業(yè)設(shè)備綜合評(píng)定靜態(tài)爆破作業(yè)。

機(jī)械開挖則是利用挖掘機(jī)、破碎錘、鷹嘴鉤機(jī)等大型開挖機(jī)械設(shè)備直接開挖管道附近土石方。機(jī)械開挖應(yīng)自上而下進(jìn)行，根據(jù)施工段落路基橫斷面寬度和深度，采用合理的開挖面布置和推進(jìn)方式。對(duì)于大塊的整體巖層，用破碎錘鑿除減小，不規(guī)則的淺層巖體利用鷹嘴鉤機(jī)開挖，較為破碎的巖體及減小的石方用挖機(jī)開挖并裝車運(yùn)送。機(jī)械開挖前，應(yīng)準(zhǔn)確勘探出管道具體位置，必要時(shí)設(shè)置一定范圍的開挖停止線，防止出現(xiàn)管道受振過大、管道附近巖體失穩(wěn)坍塌、施工機(jī)械接觸破壞管體等情況。

4.3 路基邊坡近距離伴行路段施工

路基邊坡線與石油、天然氣管線近距離伴行時(shí)，坡腳或坡頂邊線與管線外壁的凈間距應(yīng)不低于5m。伴行段路基邊坡施工必須嚴(yán)格控制邊坡坡率，同時(shí)做到開挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)、填筑一級(jí)防護(hù)一級(jí)，邊坡防護(hù)排水和綠化工程應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)，以防邊坡失穩(wěn)坍塌造成管道受損。必要時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)伴行段路基邊坡的防護(hù)強(qiáng)度，采取砌筑路堤擋土墻、路塹上擋墻等措施，確保管道安全穩(wěn)定。此外，在施工過程中還應(yīng)加強(qiáng)管道附近邊坡的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，適當(dāng)加大監(jiān)測(cè)頻次，掌握邊坡變形速率，一旦發(fā)生邊坡變形和位移超過警戒值的情況，就必須及時(shí)采取相應(yīng)的邊坡加固措施或管道保護(hù)措施。

5 跨管線施工安全保障措施

5.1 成立安全組織機(jī)構(gòu)

為確保臨近石油、天然氣管線高速公路施工安全，應(yīng)不斷建立健全項(xiàng)目安全管理體系建設(shè)，成立以項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)班子和現(xiàn)場(chǎng)管理人員為主的作業(yè)領(lǐng)導(dǎo)小組，全面指揮、全程指導(dǎo)和監(jiān)管跨管線施工。

5.2 落實(shí)安全交底制度

根據(jù)石油、天然氣管道主管單位審查的施工圖設(shè)計(jì)、與業(yè)主簽訂的合同、施工技術(shù)規(guī)范等，對(duì)跨管線施工組織方案進(jìn)行進(jìn)一步的修改完善，并報(bào)管道管理單位相關(guān)人員進(jìn)行審批，嚴(yán)格按照其審批意見組織施工。施工前首先要求管道管理單位專業(yè)人員對(duì)項(xiàng)目相關(guān)管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交底，明確管道管理單位對(duì)于管線保護(hù)的相關(guān)要求、管線被破壞后的后果、緊急處理措施等內(nèi)容。項(xiàng)目管理人員在充分理解管道管理單位專業(yè)人員交底內(nèi)容和意圖的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)際進(jìn)場(chǎng)施工作業(yè)人員進(jìn)行全面安全技術(shù)交底，告知全體作業(yè)人員作業(yè)范圍和內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)臨近石油、天然氣管道作業(yè)的特殊性質(zhì)，突出作業(yè)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，增強(qiáng)全員跨管線施工安全防護(hù)意識(shí)，掌握一定的基礎(chǔ)防護(hù)技能，提高應(yīng)變能力和自救搶險(xiǎn)能力。

5.3 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及預(yù)防

跨管線施工開始之前，依照“以人為本、預(yù)防為主”的原則，組織技術(shù)人員對(duì)跨管線施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別并制定預(yù)防措施。安全風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別范圍包含兩個(gè)方面：一方面，具體工程施工中的人員安全風(fēng)險(xiǎn)，包括機(jī)械傷害、觸電、物體打擊、高處墜落等風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，有關(guān)石油、天然氣管道因施工造成管道損傷、泄漏等情況，可能引起火災(zāi)、爆炸、中毒等的事故風(fēng)險(xiǎn)。施工前針對(duì)以上風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容進(jìn)行全方位識(shí)別并制定預(yù)防措施，形成安全風(fēng)險(xiǎn)隱患清單，便于在施工過程中對(duì)照檢查，同時(shí)還需制定相應(yīng)的專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，確保事故發(fā)生時(shí)能夠有條不紊地開展事故處理工作，降低事故損失。

5.4 加強(qiáng)聯(lián)動(dòng)和溝通

跨管線施工單位和管道管理單位之間必須加強(qiáng)聯(lián)動(dòng)與溝通。施工單位應(yīng)及早與管道管理單位進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，利用物探方法確定施工區(qū)域內(nèi)的管線，摸清管線的實(shí)際走向、深度、直徑，核實(shí)管道的具體位置，嚴(yán)格按“先防護(hù)，后施工”的原則，嚴(yán)禁盲目施工。施工過程中及時(shí)向管道管理單位獲取施工影響范圍內(nèi)的管道安全穩(wěn)定情況，如管道受振強(qiáng)弱、管內(nèi)壓力是否異常等，以此反饋指導(dǎo)施工，確保能及時(shí)采取糾偏措施。對(duì)于管道管理單位而言，有責(zé)任向施工單位提供必要的管道信息并說明管道的重要性、特殊性以及基礎(chǔ)性的管道相關(guān)知識(shí)，同時(shí)嚴(yán)格履行跨管線施工審批制度，若自身管理制度體系受限，可要求施工單位制定專項(xiàng)施工方案，聯(lián)合監(jiān)理單位、業(yè)主單位對(duì)施工方案進(jìn)行審查并批準(zhǔn)，方案實(shí)施過程中亦可派遣專人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督指導(dǎo)，確保施工安全可控。在發(fā)生有可能危及管道安全的情況時(shí)，及時(shí)報(bào)告相關(guān)單位和部門，共同研究并制定解決措施，消除風(fēng)險(xiǎn)后方可采取下一步動(dòng)作。

6 結(jié)語

高速公路建設(shè)與石油、天然氣管線交叉相遇時(shí)，若在施工過程中造成管道損毀、泄漏事故，將造成不可挽回的巨大損失，且事關(guān)國(guó)家能源和公共安全，必須采取有效的技術(shù)措施確保跨管線施工安全。具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工情況并結(jié)合管道管理單位的相關(guān)要求，綜合分析各類跨管線路基施工方法應(yīng)用于此工程中的利弊，確定合理的施工方法并組織實(shí)施。施工前全面分析可能危及管道安全的施工風(fēng)險(xiǎn)，制定具有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，及時(shí)解決施工過程中遇到的問題，切實(shí)保證跨管路基線施工安全。