頂管施工自身安全風(fēng)險(xiǎn)分析及規(guī)避措施探討

陸 小 龍

(上海市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，上海 200002)

頂管施工自身安全風(fēng)險(xiǎn)分析及規(guī)避措施探討

陸 小 龍

(上海市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，上海 200002)

結(jié)合電力隧道工程實(shí)例，從不良地區(qū)施工與長(zhǎng)距離大埋深穿越施工兩方面對(duì)頂管施工過(guò)程中自身安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，并探討了頂管施工風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避措施，可供類(lèi)似電力隧道工程參考借鑒。

電力隧道，頂管施工，風(fēng)險(xiǎn)分析，規(guī)避措施

0 引言

由于城市化的高速發(fā)展，為了滿(mǎn)足電力供應(yīng)的需要，高電壓等級(jí)的變電站進(jìn)入城市中心區(qū)域，城市中部分輸電網(wǎng)將向地下空間發(fā)展，這就對(duì)電纜數(shù)量和輸送容量提出了更高的要求。電力隧道的優(yōu)越性在于能夠顯著提高電纜線路的輸送能力。同時(shí)，電力隧道能大量節(jié)約土地資源。

頂管施工是電力隧道施工的主要施工方法之一。它是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來(lái)的一種地下管道施工方法，它不需要開(kāi)挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等。頂管施工過(guò)程中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，需要采取相應(yīng)的規(guī)避措施，保證頂管施工的安全進(jìn)行。

1 工程概況

前程路電力隧道場(chǎng)地位于上海市錦繡路和前程路，場(chǎng)區(qū)內(nèi)人口密集，交通繁忙。該電力隧道長(zhǎng)度約1 150 m，沿線共設(shè)2座工作井和1座接收井，隧道采用頂管施工。本工程所涉及的主要障礙物有河浜、水塘、駁岸和一些廢舊建筑的基礎(chǔ)，并存有未探明的樁基，另外臨近線路附近有世博電力隧道。

2 頂管施工自身安全風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 不良地質(zhì)區(qū)施工

頂管施工過(guò)程中可能遭遇流砂、承壓水層、土質(zhì)不均勻等不良地質(zhì)，易發(fā)生開(kāi)挖面失穩(wěn)等風(fēng)險(xiǎn)事故；遇到地層變異、地下障礙物等地質(zhì)條件，容易引起頂管軌跡偏移，最終延緩工期，并磨損掘進(jìn)機(jī)的刀盤(pán)導(dǎo)致頂管施工不能正常進(jìn)行，引起地面不均勻沉降甚至開(kāi)裂等風(fēng)險(xiǎn)事故。

1)不明障礙物：許多地下市政管線及建(構(gòu))筑物圍護(hù)樁基如果未探明，而在頂管過(guò)程中遇到，給頂管正常頂進(jìn)帶來(lái)困難，會(huì)使得頂管速度放緩，工期延長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間的頂管作業(yè)會(huì)導(dǎo)致頂管設(shè)備，如刀盤(pán)磨損等，也會(huì)導(dǎo)致開(kāi)挖面對(duì)應(yīng)地表面產(chǎn)生裂縫，甚至坍塌。

2)土質(zhì)不均勻：頂管穿越斷面范圍內(nèi)土層變化較大，且同一層內(nèi)存在土性不均現(xiàn)象，土層的強(qiáng)度差別大。頂管在斷面內(nèi)存在軟硬不同土層中頂進(jìn)時(shí)，易造成軟弱土層排土過(guò)多而引起地層沉降，同時(shí)造成頂管方向偏移等問(wèn)題。

3)承壓水或涌水：承壓水的存在可能致使工作面涌水、失穩(wěn)，在砂性土區(qū)域甚至導(dǎo)致流砂管涌等工程事故。

4)流砂：粉性土和局部粘性土中的粉性土夾層透水性較強(qiáng)，在一定的動(dòng)水壓力作用下易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致開(kāi)挖面不穩(wěn)，或致使地表塌陷或建筑物地基破壞，給施工帶來(lái)很大困難，甚至造成特大工程事故。

2.2 長(zhǎng)距離大埋深穿越施工

長(zhǎng)距離和大埋深頂管施工中頂管所承受的水土壓力增加，也增加了頂進(jìn)的摩阻力和頂管穿越時(shí)間，容易出現(xiàn)頂進(jìn)困難、軌跡偏移甚至管片頂碎等風(fēng)險(xiǎn)事故。其中長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)距離廣地域的頂管施工增加了遇到不良地質(zhì)條件、不明地下障礙物和樁基的概率，增加了頂管施工的工期和風(fēng)險(xiǎn)。

1)頂力過(guò)大管片破損：頂管埋深大，上覆土作用在管片上的土壓力大，摩阻力大；頂管距離長(zhǎng)，土體與管片總接觸面積增大，頂進(jìn)摩阻力增大。在管片頂進(jìn)過(guò)程中，作用在管片上的頂力很大，容易導(dǎo)致管片破損。

2)阻力大頂進(jìn)困難：頂管埋深大、距離長(zhǎng)帶來(lái)摩阻力增大的問(wèn)題，為了保護(hù)管片的完整性，可能要采取一系列措施減小摩阻力，如調(diào)整注漿參數(shù)，增大開(kāi)挖土體觸變性等等。諸多復(fù)雜的措施會(huì)增加頂進(jìn)的難度。

3)刀盤(pán)磨損：長(zhǎng)距離的頂管施工會(huì)增加機(jī)械的臺(tái)班數(shù)和工作強(qiáng)度，機(jī)械裝備長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的工作容易出現(xiàn)疲勞損壞和過(guò)度磨損，特別是刀盤(pán)磨損。

3 風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施

針對(duì)上述頂管施工自身安全風(fēng)險(xiǎn)，采取的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施主要包括：

1)在頂管進(jìn)出洞過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)地質(zhì)較差，應(yīng)及時(shí)對(duì)洞口土體進(jìn)行注漿加固，加固洞口前5 m范圍內(nèi)，洞口四周距管道外側(cè)2 m～3 m，可有效避免和控制最可能出現(xiàn)的工作面滲漏水和塌方等事故。

2)對(duì)有暗浜、河塘地段，易發(fā)生流砂、管涌及存在承壓水頭地層，要做好必要的土體加固、止水、隔水措施，并制定相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案。

3)在長(zhǎng)距離大埋深頂管頂進(jìn)過(guò)程中，需要在管外壁形成完整的觸變泥漿潤(rùn)滑套，減小頂力隨著頂進(jìn)距離的增加而遞增的幅度。

4)在砂質(zhì)粉土、淺覆土和穿越河道過(guò)程中，采取加固措施應(yīng)對(duì)泥漿冒頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)泥漿潤(rùn)滑套。

5)保證泥漿的致密性，提高抗泥水滲透性能以保證泥漿潤(rùn)滑套的完整性。盡量減少施工停頓，提高頂進(jìn)效率。在粉砂層中尤其要盡可能減少停頓次數(shù)，避免多次施加過(guò)大的初始頂力，造成管片破損，方向偏移等問(wèn)題。

6)頂管穿越管線和周?chē)?構(gòu))筑物樁基時(shí)，首先要探明管線和周?chē)?構(gòu))筑物樁基的位置、走向，并制定合理的施工方案，盡量減少對(duì)周?chē)h(huán)境的擾動(dòng)。施工過(guò)程中，要對(duì)管線和周?chē)?構(gòu))筑物樁基變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生較大變形，應(yīng)立即采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

7)對(duì)穿越施工進(jìn)行地下水位、地表沉降和周?chē)?構(gòu))筑物樁基變形的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握施工對(duì)周邊環(huán)境的影響范圍和程度。

8)應(yīng)嚴(yán)格保證施工質(zhì)量，控制施工速度，嚴(yán)格按照施工圖和預(yù)計(jì)施工進(jìn)度施工，嚴(yán)禁發(fā)生超挖行為。

4 結(jié)語(yǔ)

電力隧道頂管施工過(guò)程中將面臨不良地質(zhì)區(qū)施工風(fēng)險(xiǎn)、長(zhǎng)距離大埋深穿越施工以及施工設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，因此要采取相應(yīng)的措施以規(guī)避這些可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。本文結(jié)合電力隧道工程實(shí)例，對(duì)頂管施工過(guò)程中自身安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，并探討了頂管施工風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避措施，可供類(lèi)似電力隧道工程參考借鑒。

[1] 蔣文路.頂管工程施工中關(guān)鍵性技術(shù)環(huán)節(jié)的控制[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2009.

[2] 王國(guó)英.注漿加固在頂管施工的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010(3):155-156.

[3] 賀昆海.頂管工程關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)分析與應(yīng)用[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2012.

Discussionontheself-safetyriskanalysisandriskaversionmeasuresofthepipejackingconstruction

LUXiao-long

(EconomyandTechnologyInstituteofShanghaiMunicipalElectricPowerCompany,Shanghai200002,China)

Combined with the power tunnel project as an example, from the troubled area construction and long distance and large depth through construction two aspects， its own security risks in the process of pipe jacking construction are analyzed, and risk aversion measures of the pipe jacking construction are discussed, which can be used for reference in the similar power tunnel project.

power tunnel, pipe jacking construction, risk analysis, aversion measures

1009-6825(2014)33-0166-02

2014-09-15

陸小龍(1969- )，男，工程師

U455

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