西二線頂管穿越溫厚高速

姚興安 大慶油田設(shè)計(jì)院

1 工程概況

溫厚高速穿越是西氣東輸二線南昌—上海支干線管道工程的穿越工程。南昌—上海支干線西起南昌東至上海，沿途經(jīng)江西鷹潭、上饒，浙江金華、衢州、杭州、嘉興到達(dá)上海市，長約884.3 km，設(shè)計(jì)輸氣能力100×108m3/a。穿越套管長度為62m，采用鋼承口型鋼筋混凝土套管。

2 第一次施工失敗原因

第一次穿越施工時(shí)，頂進(jìn)約34m時(shí)公路路面發(fā)生塌陷，由于地質(zhì)條件考慮不足，頂管工作井采用的是鋼制沉井，工作井所處位置地下水位高，地質(zhì)為粉砂，整個(gè)土體支撐力差，鋼制工作井自身質(zhì)量較輕且密閉性有一定缺陷，造成在頂進(jìn)過程中沉井支撐力不足。當(dāng)液壓油缸推進(jìn)砼套管時(shí)工作井整體后移約1m，在頂進(jìn)時(shí)使得液壓油缸推力無法全部作用于向前推進(jìn)砼套管，大部分推力被分散到井體，使得砼套管頂進(jìn)速度過慢。頂管機(jī)前端流砂質(zhì)土流量大于頂管機(jī)吞吐量，形成前端土體空洞，造成高速路面沉降量超出控制范圍。隨即停止頂進(jìn)施工，對(duì)路面采取了注漿填堵等加固處理，防止路面的進(jìn)一步塌陷。

3 第二次頂管施工

再次頂管吸取了上次的教訓(xùn)，按有關(guān)方面的要求將穿越位置水平向東平移至原頂管6m。為減小因頂管對(duì)路面的影響，縱向向下加深了1.5m，工作井采用鋼筋混凝土沉井，套管頂部至覆土層為2.7 m，套管頂部至高速公路路面6.9m。

3.1 機(jī)頭選型

穿越點(diǎn)穿越地層為粉砂，根據(jù)此處地質(zhì)特點(diǎn)并吸取教訓(xùn)后，決定該處穿越采用封閉式壓力平衡頂管機(jī)施工。該頂管機(jī)具采用的是銳角刃口擠壓式切削土體方式，可以有效地保持挖掘斷面土體的穩(wěn)定，對(duì)所頂進(jìn)套管外壁周圍的土體擾動(dòng)比較小。該機(jī)頭取消了刀盤后使得切削斷面直徑基本等同于砼套管外徑，頂進(jìn)后壁外土體與套管空隙小于1.5 cm，有效地控制了土體形成空隙造成的路基下沉。

3.2 工作井后背墻

根據(jù)管子直徑，選擇寬4m，高2.5m，厚70 cm，外側(cè)以預(yù)制鋼后背為模板，兩側(cè)支模，內(nèi)澆鋼筋混凝土的后背墻，頂進(jìn)主油缸選用200 t行程為2m的油缸，共4臺(tái)。把總推力、工作井所能承受的最大頂力及混凝土套管軸向允許推力進(jìn)行比較，取最小值作為油缸的總推力。工作井設(shè)計(jì)允許承受的最大頂力為500 t，套管軸向允許推力777.2 t，主頂油缸選用4臺(tái)200 t（2 000 kN）級(jí)油缸。每只油缸頂力控制在100 t以下，可以通過油泵壓力來控制，油缸總推力400 t。因此無需增加額外的頂進(jìn)系統(tǒng)即可滿足要求。

3.3 管理控制

為保證安全完成此次頂管穿越，確保溫厚高速安全，頂進(jìn)過程中監(jiān)測控制路面沉降，確保路基安全，設(shè)三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)值。達(dá)到預(yù)警值（6.7mm）時(shí)應(yīng)引起關(guān)注，加密監(jiān)測次數(shù)；達(dá)到報(bào)警值13.3mm時(shí)，加強(qiáng)注漿量并調(diào)整漿液密度，增大泥漿的支撐力；當(dāng)沉降值達(dá)到20mm時(shí)，立即停止頂管施工，將頂管機(jī)密封艙關(guān)閉，并將頂管機(jī)頂進(jìn)自然土體內(nèi)，保證密封艙內(nèi)的土壓力高于艙外自然土體壓力，確保沉降不會(huì)延續(xù)，保證路基安全。同時(shí)采取壁外注漿進(jìn)行泥漿置換，固化土體。