穿越公路的油气管道与公路之间相互影响浅析

石江淼

其中Wc-单位长度管道上，地面车辆轮压传递给管顶的竖向压力，N/m;

由Bonssinnesq方程可得管道管径越大，活荷载越大，埋深越深，活荷载越小。而管道埋深越深，恒荷载越大。为了保障管道安全，车辆的最大单轮轮压按履带车标准值550kN计算，土壤容重γ1=18.00kN/m3，取管径DN300、DN500及DN800，在埋深4-6m范围内分别计算管道的恒荷载和活荷载，计算结果如下：

由上表可知，管道荷载主要为恒荷载，埋深越深，管径越大，荷载越大。特别是管道在埋深6米时，活荷载仅为恒荷载的1/10，可以忽略不计。

4穿越引起的公路沉降

穿越施工引起的路面沉降目前通常采用Peck法进行估算，地面沉降横向分布公式如下：

式中：SX-管道轴线水平距离的地面沉降量（m）;

Smax -管道轴线上方最大的地面沉降量（m）;

x-离管道轴线的水平距离（m）;

i-地面沉降槽宽度系数（m）;i的经验公式为：

i=H/（2.5tg（45?-φ/2））

式中：H-管顶埋深（m）

φ-土壤的内摩擦角

Vl -管道单位长度的土体损失量（m2），通常采用挖掘面面积的百分率来估算土体损失量，令η为土体损失百分率，则Vl =πr2η

某工程输气管道管径DN800，当采用顶管方式穿越公式时，选取的钢筋混凝土套管规格为DRCPⅢ1500×2000，土壤内摩擦角φ=300，管顶埋深4m，顶管施工土体损失率较小，取3%。计算得穿越引起的公路最大沉降约8mm。

根据《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246：2008）第13.2.4条顶管造成的地面沉降量公路小于或等于20mm。

虽然计算求得公路沉降满足公路沉降量的要求，但是该计算方法为理论值，与管顶埋深及现场施工造成的土体损失存在密切关系，因此在顶管施工时需采取“先顶后挖”的施工工艺，严格控制每次顶进距离，顶管采用带注浆孔的套管，在顶管施工完成后采用水泥砂浆注密。

采用定向钻穿越公路，理论上埋深较深，引起的公路路面沉降较小，但是定向钻穿越时需要扩孔，因此对膨润土泥浆的配比尤为关键。

5公路沉降对管道的影响

由于地质原因、车辆超载、气候变化等原因，造成公路路基沉降，进而对下穿管道造成一定的影响。对于顶管穿越的管道而言，由于有钢筋混凝土套管的保护，一般对管道本体影响不大。对于水平定向钻穿越，一般要求其曲率半径大于1200D。定向钻穿越的管道本身具备一定的挠度，较小的沉降对其影响不大，如果公路路基沉降量较大，需要根据实际，利用CAESARⅡ、ANSYS等应力计算软件对其进行模拟。

6结论

油气管道穿越公路设计时，需要根据不同的情况，合理选择穿越方式。管道穿越公路时不仅要保障管道的安全，还要根据公路方面的有关规定，考虑对公路造成的影响。

1）油气管道穿越公路设计时，在埋深和交叉角等穿越參数方面，不仅需要满足《油气输送管道穿越工程设计规范》要求，还需要满足公路相关的规范要求。

2）油气管道顶管穿越公路需要对保护套管进行荷载验算;定向钻穿越公路需要对管道本身进行荷载验算，进而校核径向稳定性。

3）油气管道顶管穿越时，需采用“先顶后挖”的施工工艺，严格控制每次顶进距离，顶管采用带注浆孔的套管，控制公路沉降量。定向钻穿越公路，需控制泥浆配比，防止塌孔、冒浆。

参考文献

[1]邓道明 吴斌等.穿越公路埋地管道的荷载计算[J].油气储运.1998，17（4）26～31

[2]郑剑河 陈家坷.非开挖铺设地下管线对公路沉降的影响[J].道路交通.2011，4（4）58～61

[3]GB50423-2013.《油气输送管道穿越工程设计规范》[S]

[4]JTGD20-2006，《公路路线设计规范》[S]

[5]CECS246：2008.《给水排水工程顶管技术规程》[S]