浅谈输水管线穿越南水北调干渠方式比较

浅谈输水管线穿越南水北调干渠方式比较

吉志勇孙堂峰贾琼

吉志勇孙堂峰贾琼（郑州市市政工程勘测设计研究院给水分院，河南，郑州，450000）

【摘要】对于我国来说，北方地区用水较为紧缺，南水北调工程利国利民。根据南水北调的总干渠总体技术规定，输水管道穿越总干渠时其穿越建筑物不占用总干渠水头才能满足总体设计要求。目前输水管线穿越南水北调干渠方式较多，比如独立跨越式、借助跨越式、廊道式穿越、顶管方式穿越、水平定向钻方式穿越等。本文根据上述各种穿越方式的优缺点进行分析论证，其中对于优秀的方案进行选用。

【关键字】总干渠穿越方式；水平定向钻穿越方式

前言：本文通过对输水管线穿越南水北调总干渠方式的探讨，对每一种穿渠方式进行优缺点对比，并找出不同情况下最优的穿越方案，最大限度的保障工程的施工安全，后期维修，节约成本，减少对居民生活造成的影响，并就水平定向钻方式简述对干渠的影响。

1关于南水北调的简要概述南水北调工程的前身早在1953年时毛主席就已经提出，他发现我国南北方水资源数量的差异，并以卓越的眼光指引了现在的南水北调工程。南水北调工程旨在缓解中国华北和西北地区水资源短缺的国家战略性工程。我国南涝北旱，南水北调工程通过跨流域的水资源合理配置，促进南北方经济、社会与人口、资源、环境的协调发展，分东线、中线、西线三条调水线。东线工程位于东部，因地势低需抽水北送至华北地区。中线工程从汉水与其最大支流丹江交汇处的丹江口水库引水，自流供水给黄淮海平原大部分地区，20多座大中城市；西线工程在青藏高原上，由长江上游向黄河上游补水。南水北调工程经过多个省和直辖市的探讨和主席的指挥，将水从密集地运输到缺水地区来缓解问题，是我国的创举。通过南水北调工程，不仅可以缓解居民用水，也可缓解工业用水，即促进我国北方经济发展，也促进了南方资源利用。南水北调沿程各输水管线需穿越干渠数处，因其深度较深，跨度较大，所以是一项科技高度汇集的工程。

2管线穿越南北水调总干渠方式2.1独立式跨越独立式跨越即在总干渠断面内架设桩柱或墩台作为管道支撑。这种支撑技术困难，施工不便，成本较高。不仅如此，独立式跨越的建设平面是在水面上，水面下有大部分的支撑结构，会阻碍总干渠的水流，减少总干渠的输水断面。如果采用单跨结构跨越总干渠水面，虽然不会减小总干渠的过水断面，但由于跨度大，跨越结构断面及自重将大幅增加，结构设计要求高，施工复杂，工期长，投资也会大幅增加，如果不是一些特殊地区，一般不采用独立式跨越方式。

2.2借助式跨越借助式跨越是在管道铺设中借助附近干渠跨越建筑物物进行跨越，这种跨越式方法需要较高的力学要求。南水北调规定交叉建筑物跨越结构底部高程不能低于总干渠一级马道高程，这也就指出借助式跨越需要利用一些桥梁或者渡槽结构，还要进行提前布置，考察周围借助建筑及周围地形。为了成本考虑，借助式跨越的管线不适用长距离，一旦铺设成功，进行改动时成本就会更高，所以投资时需谨慎，以免造成不经济，成本无法回收。在管径的要求上也是非常高，而且借助式跨越主要适用于压力管道。

2.3廊道式穿越廊道式穿越即在总干渠断面以下修建钢筋混凝土穿渠廊道，输水管道置于其中穿越干渠。该方式弥补了直埋式的不足，穿越检修起来比较容易，我们可以根据建设前的资料，对不同管径的管道进行更换，维护和检修，可以容易的进行更换，防止管道老化，破裂，保护输水管道畅通无阻。一但发生突发状况，我们可以通过监视系统进行反馈并及时作出反应，可以进入廊道中进行管道维修，从而不会影响总干渠的安全运行，若是时间过久还能进行彻底维修和更换；并且廊道式穿越的建筑材料有着相当高的要求，配合廊道管身纵向布置为倒虹吸型式，使得总干渠的运行安全得到保障，在南水北调工程中得到认可。但是这种方式存在开挖边坡较缓，开口比较宽，施工占地宽，难度大，周期长，工程投资高，如施工防护不当，造成洞体塌陷、裂纹，危及地面建、构筑物等弊端。

2.4顶管方式穿越顶管方式穿越即在南水北调干渠一侧开挖出工作坑，在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。该方式不开挖地面;不影响干渠运行;穿越距离相对较短，施工不受气候和环境的影响;不影响管道的段差变形;省时、高效、安全，综合造价低。但该方式易产生震动和较大的噪音，在软土层中容易发生偏差，而且纠正这种偏差又比较困难，管道容易产生不均匀下沉，一旦顶管机前遇到障碍物，处理起来比较困难。

2.5水平定向钻方式穿越水平定向钻的原理是在南水北调干渠一侧，按照设计的钻孔轨迹(一般为弧形)，采用可从地表钻进的钻机先钻一个近似水平的导向孔，然后在导向钻头后换上大直径的扩孔钻头进行反向扩孔，扩孔完成后再将直径小于孔径的待铺设工作管线回拉入钻孔内，当全部钻杆被拖回时，铺管工作同时也就完成了。扩孔的同时要将大量的泥浆泵入钻孔，以保证钻孔的完整性和不塌方，并将切削下的碎屑带回到地面。定向钻施工不阻碍交通，不破坏绿地、植被；穿越精度高，易于调整敷设方向和深埋管线，弧形敷设距离长，可以满足设计要求深埋并且可以使管线绕过地下障碍物；与其它施工方法比较，进出场地速度快，施工场地可以灵活调整，施工占地少、速度快；不损坏干渠的基础结构，施工不受季节限制，具有施工周期短、使用人员少、成功率高、施工安全可靠等特点。

3水平定向钻穿渠方式对干渠的影响输水管道穿越总干渠时，由于干渠渠道较宽，深度较深，并考虑到定向钻施工工艺，穿越长度普遍较长，将不可避免的会对总干渠的工程安全及其他各方面产生影响，主要归纳为以下几点：3.1对总干渠基础、结构安全的影响定向钻方式，如管道出、入土点控制在南水北调总干渠一级水源保护区范围之外，管顶控制在距离总干渠渠底部15m以下，并在定向钻穿越段两端与水平自然敷设主管道连接处设置有截渗环，合理的选用管材，提高管道等级及焊接要求，严格控制施工质量，基本上可以保证管道运行期间不会对干渠基础、结构产生影响。当管道废弃后，向管内充填水泥砂浆。待凝固后将管道两端彻底封死。故对总干渠衬砌结构、地基处理均不会产生影响，对总干渠左右侧防护堤、左岸截流沟、林带和保护围栏等工程布置也不会产生影响。

3.2对总干渠水质安全的影响由于输水管道介质为城市供水，故不会因为管道破损或者锈蚀等原因而对总干渠水质及总干渠地下水水质安全造成影响；3.3对总干渠防洪的影响定向钻施工具有不开挖穿越面、不影响环境等特点，故不会对总干渠运行维护道路、总干渠渠道防洪产生影响。

结尾：由上述分析可以看出，当地质情况，周边环境，穿越距离，渠底深度，施工周期要求，输水管道管径不同时，选择的穿渠方式也是不同的。详细的踏勘，精确的计算，使输水管线穿渠选择更为合理化、科学化，既保证南水北调干渠的运行安全，又满足输水管线服务用户的工作要求，将是供水设计工作者不断前行的目标。水平定向钻作为一种成熟的施工工艺，在输水管线穿渠工程中合理的选用，发挥它的优势，不但能够进一步缩短工期，节省投资，而且可对南水北调干渠的影响降低到最小。

参考文献：[1]南水北调项目组，河南省南水北调受水区供水配套工程可行性研究报告。

[2]陈泽仁.浅谈非开挖定向穿越技术田.科技创新与应用,2012[3]南水北调项目组。南水北调中线一期工程可行性研究总报告