3.3 水域穿越
3.3.1 水文资料是水域穿越设计的基本依据。本条规定获取水文资料及水库影响资料的要求,以确保工程在设计洪水标准下的安全。对于位于规划库区的穿越,设计前应调查清楚水库设计蓄水位、库岸再造影响范围等,避免库岸再造对穿越的不利影响;而对于位于水库下游的穿越段,应注意水库泄洪及清水冲刷造成的不利影响。
3.3.2 规定了水域穿越位置选择的要求。特地指出了应避开饮用水源一级保护区,这是国家法律条文的要求。
1 为保证穿越管道安全,本款规定穿越位置应选在岸坡稳定地段。否则应作防护构筑物来保证岸坡的稳定。
2 考虑到活动断层的错动有可能破坏水下穿越管段,且水下抢修困难,因此规定了不宜将穿越位置选在活动断层上。
3 制定本款是为了缩短水域穿越长度,也满足现行国家标准《内河通航标准》GB 50139的相关要求。若因地形、两岸规划要求或地物的影响,穿越斜交角可以减小。
3.3.3 本条为强制性条文,规定了水域穿越等级划分与相应的设计洪水频率,是根据我国近50年管道穿越水域工程设计、施工、运营的经验教训总结出来的,也符合现行国家标准《防洪标准》GB 50201的要求。本规范此版修编将水域小型穿越工程的设计洪水频率提升为50年一遇。
鉴于桥梁设防洪水在Ⅰ级以上公路、骨干铁路的大桥与特大桥中为300年一遇标准,考虑到桥梁墩台的一般冲刷加局部冲刷深度大,影响范围可能波及其上游管道安全,故提出桥梁上游300m范围内的穿越工程采用的设计洪水频率不应低于该桥的设计洪水频率。
3.3.4 本条针对难以按照表3.3.3进行等级划分的河流穿越提出了划分要求。
3.3.5 本条规定穿越型式选择的比选要求。方案比选是穿越设计的重要一环,关系到工程的安全及技术经济合理性。比选中,着重对地质和水文条件的适应性、方案的可靠性进行比较,并满足环保要求,降低工程风险,节约工程投资。
3.3.6 本条规定了水域穿越工程的长度与埋深应考虑的外界环境条件。管道水域穿越的长度不仅包括水体本身,也包括两岸洪水(蓄水)淹没范围、防洪堤及堤外防护带,水库区段还包括泄洪影响范围。新建水库区域尚应考虑库岸再造作用对岸坡稳定性的影响。
3.3.7 水域穿越管段与桥梁间的最小距离,除考虑自身安全与施工要求外,还应考虑对桥梁墩台的影响,开挖法穿越对河床的扰动大,施工所占场地较大,所以要求距离桥梁远一些;水平定向钻、水下隧道穿越为免开挖穿越方式,对河床和水体无干扰,可以距离桥梁近一些,本条中数据是根据多年来国内外管道穿越工程的经验确定的。管道与陆上段桥梁、引桥间距可不受本条限制。
3.3.8 港口、码头附近,有船只抛锚、航道疏浚作业,甚至发生沉船等风险;水下建筑物(如海底游乐设施类)是人员活动频繁之地,为了穿越管段施工和运营的安全,并满足现行国家标准《内河通航标准》GB 50139-2004“穿越航道的水下电缆、管道、涵管和隧道等水下过河建筑物必须布设在远离滩险、港口和锚地的稳定河段”的要求,制订本条规定。
3.3.9 采用水平定向钻或隧道敷设穿越有堤坝的水域时,当管道(隧道)口径大、地基土的自稳性差且堤坝下穿越深度较浅的情况,曾经出现过堤坝裂缝和地面的沉陷的现象,对堤防造成了险情。为此,本条规定应采取措施控制沉降,不应危及堤坝安全。一般是通过加深堤坝下的埋设深度、控制掘进速度,钻爆隧道采用加强的支护措施,来控制对大堤的影响。
3.3.10 本条规定了穿越通航水域时,埋深要考虑船锚或疏浚机具对管道的损伤,两岸还应设置标志,以警示过往船只或施工作业者注意水下管道的位置。
3.3.11 近些年在河床内挖掘砂石材料,或采挖矿石、矿砂的活动非常频繁,这些活动不仅会直接破坏所在河段的埋设管道,而且破坏了自然河床的冲淤规律,对上下游一定范围内的穿越管道形成很大威胁。设计中一定要充分关注穿越河段内是否有类似的挖沙采石活动,应将管道穿越点选择在挖沙采石区域以外,若确实难以避免这类活动,应考虑将管道布置在挖沙采石范围以外,包括更长的穿越长度、更深的穿越深度。
3.3.12 根据国家相关法规,管道应避开饮用水源一级保护区,但有些地段可能穿越饮用水源二级保护区;一些大型的水域穿越虽然不属于水源保护区,但也应降低输油管道所输油品万一出现的污染,所以,规定了水源地与大型水域输油管道穿越工程应在两岸设置截断阀。阀室的位置应考虑便于操作的交通条件,并不应在设计洪水条件下被淹没。由于输气管道不会污染水源,可不设截断阀室。
3.3.13 挖沟埋设的水下穿越管段,一旦被洪水冲刷裸露出来,由于水流的涡激振动,可能会在锚固墩嵌固处出现破坏。如马惠宁输油管道穿越环江,在1981年夏季发生200m3/s流量的洪水时,杨旗与寺沟的两处管道在弯头处断裂;而花旗沟穿越同样被冲出裸露,因该处无锚固墩,就没发生断管事故。为安全计,规定了本条要求。
3.3.14 土壤液化易使埋设的穿越管段上浮,管段会受到水流冲击,可能造成管段的损坏,对于开挖穿越的管道应对液化土层采取处理措施,使之不产生液化。在液化土层中设置混凝土压重块,土壤液化时压重块容易倾覆,或带动管道下沉,所以液化地层不应采用。
3.3.15 本条提出了穿越沼泽地区的敷设方法。由于沼泽类型不同,各地能够就近获得的建筑材料不同,自然环境影响程度也有差异,因此本条提出多种敷设和地基处理的方法,供设计人员因地制宜选择采用。