水平定向鉆穿越高速公路安全性評價

1、https:/水平定向鉆穿越高速公路安全性評價水平定向鉆穿越高速公路安全性評價摘 要： 目前水平定向鉆穿越高速公路項目較多，安全評估工作越來越受到重視。本文就儀征市某自來水管道下穿寧通高速公路工程做了安全性評估，對管道埋置深度、孔壁穩(wěn)定性以及高速公路路面沉降值等需重點評估的內(nèi)容進(jìn)行了計算分析，為今后同類安全性評估所借鑒。關(guān)鍵詞： 水平定向鉆進(jìn)；安全性評價中圖分類號： C93 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： ASafety Evaluation of Freeway through the Horizontal Directional DrillingYang Hanming（ Jiangsu Transport

2、ation Research Institute Co.ltd Nanjing 210017 ，China）Abstract： In recent years， horizontal directional drilling crossing thehighway project is more， more attention paid to the safety evaluation work.Yizheng city in this paper ，the tap water pipe under wear made safetyassessment ning tong expressway

3、 project， the pipeline embedment depth，the stability of hole wall and highway road surface subsidence value needs toevaluate the content of the calculation and analysis ，similar safetyassessment for the future reference.Key words： Horizontal directional drilling； Safety evaluation0 前言隨著城市化建設(shè)的發(fā)展，管網(wǎng)也越

4、來越密集，而江蘇地區(qū)高速公路網(wǎng)較為發(fā)達(dá)，因此在管線布設(shè)時不可避免的要與高速公路相交，目前較為常規(guī)的方案是下穿高速公路。在管線穿越高速公路時，采用定向鉆進(jìn)鋪設(shè)管線具有一定的優(yōu)越性，其施工進(jìn)度快，對外部環(huán)境干擾小，可以節(jié)約大量由于開挖而發(fā)生的費用，安全可靠性高。考慮到高速公路對路基的穩(wěn)定性及沉降要求更高，若施工不當(dāng)易造成高速公路凸起、塌陷等問題，從而造成較為嚴(yán)重的交通事故，因此目前針對設(shè)計方案及施工方案進(jìn)行的安全評估工作越來越受到重視。本文就儀征市某自來水管道下穿寧通高速公路工程做了安全性評估，總結(jié)了安全性評估中需重點評估內(nèi)容，并能為今后同類安全性評估所借鑒。1 工程概況本次設(shè)計擴孔成型孔徑為 1

5、.4D，為 850mm；第一級采用480 進(jìn)行擴孔，第二級采用580 進(jìn)行擴孔，第三級采用680 進(jìn)行擴孔，第四級采用850 進(jìn)行擴孔。https:/2.安全性評價2.1 地質(zhì)評價根據(jù)提供的地質(zhì)勘探資料揭示，本次施工區(qū)域范圍內(nèi)地基土層均為粘土層，無不良土層，各土層粘聚力較高，地基整體穩(wěn)定性較好。本次穿越土層為第層粘土層，該層含水量較低，粘聚力最高，且該層標(biāo)貫擊數(shù)達(dá)到 15，土層較為密實，孔壁穩(wěn)定性較好，利于本次施工。各土層物理力學(xué)性質(zhì)一覽表2.2 管道埋置深度評估根據(jù)定向鉆穿越規(guī)范規(guī)定，管道埋深需6D。本次設(shè)計擴孔成型孔徑為850mm，因此穿越管管頂距離寧通高速路基頂面至少大于 5.1 米，而

6、本次管頂距離寧通高速路基頂面為 6 米，滿足埋深要求。2.3 孔壁穩(wěn)定性分析定向鉆成孔時，孔壁及其附近的力學(xué)平衡受到破壞，若不采取防護(hù)措施，在地層中極易發(fā)生孔壁的垮塌、流失、縮徑，這將嚴(yán)重影響非開挖施工的進(jìn)行，甚至可能造成路面塌陷等嚴(yán)重的安全事故。而孔壁巖土的失穩(wěn)破壞是由于成孔后孔壁地層內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化超過了其強度極限所導(dǎo)致的，因此將井壁單元體的應(yīng)力狀態(tài)與強度指標(biāo)比較可得出孔壁巖土是否發(fā)生失穩(wěn)破壞的結(jié)論。定向鉆進(jìn)管孔由于長度方向的尺寸通常比橫截面尺寸大得多，因此可將近孔壁某點應(yīng)力問題作為平面應(yīng)力問題研究。根據(jù)基爾西公式，鉆孔近孔壁某點單元體應(yīng)力大小如下：由彈性力學(xué)理論，該點主應(yīng)力大小為：式

7、中：；上覆土層垂直應(yīng)力； 鉆孔半徑； 所求點半徑； 所求點與圓心的連線與垂直軸的夾角； 泊松比；采用彈力學(xué)中規(guī)定符號的反號為正。鉆孔孔壁發(fā)生破壞失穩(wěn)的根本原因是孔壁某點單元體最大剪應(yīng)力超過土的極限抗剪強度所致。根據(jù)莫爾-庫倫破壞準(zhǔn)則，也稱土的極限平衡條件。可判斷鉆孔是否發(fā)生破壞坍塌。若則孔壁破壞，反之則孔壁穩(wěn)定。孔壁若破壞，將先從孔壁頂部開始破壞，因此本次對孔壁頂部點進(jìn)行穩(wěn)定https:/性分析，則各參數(shù)取值如下：；則，因此本次鉆孔孔壁穩(wěn)定，能確保高速公路穩(wěn)定性要求。2.4 高速公路路面沉降計算本次路面沉降采用 Peck 公式進(jìn)行計算分析，公式如下：其中，S（x）為沉降量；V 為拖管單位長度的

8、地層損失；Smax 為距管道中心線的最大沉降量；x 為距管道中心線的距離；i 為沉降槽半寬度；k 為沉降槽寬度系數(shù)；Z 為管道中心埋深；為土的內(nèi)摩擦角，對于成層土取加權(quán)平均值；R 為管道直徑；VL 為地層體積損失率，即單位長度地層損失體積占單位長度拖管開挖體積的百分比。本次計算取值如下：Z=6.3m，=22.5，R=0.6m，VL=3%。經(jīng)計算，Smax=3.6mm。根據(jù)地面沉降估算公式，高速公路路面處最大沉降為 3.6mm，滿足給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程（CECS 246：2008）規(guī)定“頂管造成的地面沉降量公路小于或等于 20mm”。3.結(jié)論對于水平定向鉆進(jìn)下穿高速公路的施工，重點要確保施工對高速公路不造成影響，因此安全性評價的重點在于