本文摘要：摘要:深圳市土地资源宝贵，根据相关规划西气东输二线天然气管道与深圳外环高速公路大量路段共用同一走廊，且有5.2km桥梁段存在与西二线近距离并行、交叉等问题。由于西二线为超高压输气管道且先于外环高速开工建设，外环高速公路开工建设时西二线已正式投入
摘要:深圳市土地资源宝贵，根据相关规划西气东输二线天然气管道与深圳外环高速公路大量路段共用同一走廊，且有5.2km桥梁段存在与西二线近距离并行、交叉等问题。由于西二线为超高压输气管道且先于外环高速开工建设，外环高速公路开工建设时西二线已正式投入运营。因此，外环高速桥梁段施工时大型机械的振动将直接影响运营燃气管线的安全。此外，高速公路通车运营时期的运营车辆都可能对近距离并行和穿越高速公路的燃气管线形成安全威胁。为更好的指导项目建设，该文对近距并行时的相关安全影响因素进行了分析。
关键词:桩基施工,振动,燃气管道,数值计算
高速公路论文范文阅读：浅析高速公路施工对生态环境的影响以及防护措施
摘要：中国高速公路的快速发展，为中国经济做出了巨大贡献，与此同时，高速公路快速建设对生态环境的影响也日趋严重。为此，分析高速公路建设过程对生态环境的影响是很有必要的。将从高速公路建设对沿线水土、植被、动物、水资源以及农业等方面的影响进行分析，并提出相关防护对策与措施。
深圳市土地资源宝贵，根据相关规划西气东输二线天然气管道与深圳外环高速公路5.2km的桥梁存在近距离并行与交叉等问题。鉴于项目进展的不同，西二线将先于深圳外环工程开工建设，外环高速公路开工建设时西二线已正式通气投入运营。因此，可能造成外环高速施工时局部路段无法满足相关法律法规[1-4]规定的安全距离，故外环高速在今后正常施工时可能存在重大安全隐患。为更好的指导项目建设，保证外环的顺利施工和西气东输项目的安全运营，在外环高速设计阶段就必须对项目建设及今后道路运营过程中相关安全问题进行分析，以便在设计阶段及后期运营阶段采取有效的保护措施，保障两项目的正常建设及安全运营。
1桥梁施工阶段安全问题分析
外环高速初步设计阶段桥梁设计外边线距离西二线管道的距离为7～58m之间，施工中的不安全因素主要有三个方面:①桩基成孔施工中冲锤自由下落冲击能产生的振动对运营天然气管道安全的影响;②施工期间架桥机械设备可能突发意外造成对穿越桥梁段管道安全的影响;③后期高速公路运营车辆对穿越桥梁段管道安全的影响;通过对场地工程水文地质条件，道路施工过程中现场环境、施工技术水平、机械设备性能、管道设计施工参数进行综合分析，确定采用有限元数值计算方法，对桩基冲击成孔施工振动对管道的影响进行数值仿真计算。计算采用有限元非线性分析软件ABAQUS进行。
1.1桩基施工机械参数
外环高速桩基设计一般采用1.5m左右的桩径，开孔采用落锤冲击成孔施工，冲锤重为5t，落锤距离为3m，在计算过程中采用自由落体。
1.2西二线管道设计参数及安全评定指标
西二线为世界最长的跨国天然气管道，总长超过9102km。管道为直缝埋弧焊超高压输气管钢管，管径91.4cm，壁厚25.4mm，埋深1.5m，运营压力为4.5MPa。根据相关理论经验及设计规范，管道设计中受外界影响约束时，其主要安全控制指标及最大承受能力参数上限值如下:(1)钢管截面径向变形量要求:钢管截面失稳最大径向变形量2.742cm。(2)振动速率要求:公路施工造成的振动到达在管道处的最大垂直振动速度应≤10cm/s。
1.3模拟计算
对于振动对运营燃气管道的影响按一般工况和特殊工况两类考虑。一般工况是指施工中的大多数情况下，主要考虑距离燃气管较近距离范围内仅有一根桩基施工的情况，分析计算仅考虑一根桩基施工产生的振动对不同距离位置管道的影响。特殊工况是指正常施工时可能出现两根桩基同时冲击成孔的极端情况，当两根对角相邻的桩基同时冲孔施工时，振动能对运营燃气管的影响最大，在进行分析计算时需重点考虑。桥梁布设段经过的主要地质岩性区域表层为粉质粘土厚度7.8m，下部为中风化泥质粉砂岩。
1.3.1一般工况计算
随着震动距离的增加，监测点的震动速率呈现指数下降趋势，在震动距离为5m时其最大震动速率为12.3cm/s，超过规范值(10cm/s);当震动距离为10m时，最大震动速率迅速降低到6.5cm/s，满足规范要求。根据曲线展示，当震动距离为7m左右是，监测点的最大震动速率约为10cm/s。从中可以看出管道的水平方向的径向变形与垂直向的径向变形近似呈现对称性，即:当管道在水平方向扩张时，则在垂直方向上呈现压缩状态;而当管道在水平方向压缩时，则在垂直方向上呈现扩张状态。
但从总的变形量上来看，该工况下的变形量小于0.2mm远远小于规范要求(最大径向变形量2.742cm)。根据上述分析，当夯锤落距为3m时管道的径向变形也不是控制管道稳定的主要因素，而管道附近土体的震动速度则是主要的控制因素。根据上述分析，当夯击点距管道的垂直距离约为7m时，管道附近土体的最大震动速率约为10cm/s。因此，单桩施工的情况下，最小的震动安全距离约为7m。
1.3.2特殊工况计算
两根桩基同时施工时，在计算过程中分别对距离夯击点最近位置(S点)及距离两根施工桩排对称中心最近位置(M点)的土体运动速度及管道的变形进行了监测。振动引起管道处的质点振动速度及管道径向变形值的计算结果。在当夯击距离较近的情况下(小于20m时)S点土体的震动速率远远大于M点土体的震动速率，而后随着震动距离的增加，两点间震动速率的差异性越来越小，这主要是由于随着震动距离的增加，两个夯击点产生的震动波到达M点及S点的差异性越来越小，由此产生的震动差异性也逐渐减小。
当震动距离为5m时M点及S点土体的震动速率均不满足规范要求;当震动距离为10m是S点不满足震动速率要求，而M点满足;当震动距离超过20m是M点和S点土体的震动速率均满足要求。在所计算的工况内管道的径向压缩及径向扩张量基本小于0.6mm，均满足规范要求的2.742cm，因此，该工况下管道的径向变形也不是控制管道稳定的主要因素。此外，当震动距离约为16m时S点刚满足震动速率要求，M点也满足。综上分析可知，当夯击高度为3m且两个桩基同时施工时最小的震动安全距离为16m。
2穿越桥梁段管道安全影响分析
西二线管道穿越外环桥梁时，为保障管道距离两侧施工桩基有足够的安全距离，采用垂直于路线走向沿桥梁跨中穿过的方案，并保证管道距离桩基位置不小于16m。考虑到管道位于桥梁正投影下方的段落上方有架桥设备和施工机械通过，任何施工意外(构件或设备可能出现意外坠落砸中管道)都可能对其下方的运营燃气管道安全构成威胁。
因此，西二线管道施工时，在桥下穿越段设置箱涵保护。虽然西二线在桥下穿跨段采用了箱涵保护，但到后期运营阶段如发生交通意外，车辆冲出路基仍可能砸中管道。由于管道埋深较浅，安全存在重大隐患，因此，在桥梁跨越区两侧征地界限外15m范围，管道采用套管进行保护。
3结论
随着我国城市建设的不断发展，公路路线与运营燃气管线近距离并行，且施工中相互干扰的情况会越来越多。深圳外环高速项目在设计阶段，通过对桥梁施工及后期运营过程中诸多影响燃气管道运营安全的因素进行分析认为:①为保证安全，桥梁桩基与运营燃气管道的安全距离应不小于16m;②管道穿越桥梁段落应采取涵、管进行保护;③在桥梁跨越区两侧征地界限外15m范围，要求管道采用套管进行保护。分析结论对桥梁施工过程中安全距离的控制以及采取合理的保护措施都具有重要的指导作用，同时也为类似工程项目提供借鉴。
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