天然氣管道下穿高速公路施工控制技術研究

解騰飛（長沙市燃氣實業(yè)有限公司,長沙　410008）

天然氣管道下穿高速公路施工控制技術研究

解騰飛
（長沙市燃氣實業(yè)有限公司,長沙410008）

某天然氣管道徑向垂直下穿高速公路，采用大直徑鋼筋混凝土管道頂管非開挖頂進，可減少對交通影響及路基的穩(wěn)定性。從頂管下穿過程的受力分析驗證頂管設計的正確性，并指出頂管施工的優(yōu)點、施工控制技術及安全控制要點，為類似下穿高速公路的頂管施工工程提供了實踐經驗。

天然氣管道; 下穿道路; 施工要點; 控制技術

1　　引言

某輸氣管線下穿某高速公路，與該高速公路垂直相交。該輸氣管道為內徑為1.0m，管徑426mm，壁厚10cm的Φ7冷軋帶肋鋼筋C40混凝土圓管，采取鋼筋混凝土套管非開挖頂管掘進形式下穿，其中覆土厚度為4.2m，長度為52m。大直徑管道下穿公路的研究主要集中于泥水平衡頂管法、大孔徑管棚支護體系、頂管施工對高速公路交通影響評價及頂進施工關鍵技術研究等方面。下穿頂管根據(jù)材質有鋼管及鋼筋混凝土兩類，天然氣鋼筋混凝土管道作為下穿管道，其受力敏感性較大，為保證頂管順利下穿已經高速公路下沉量符合要求，需對此進行技術論證。

2　　頂管下穿受力計算

2.1 荷載計算

荷載分為恒載與活載，其中恒載為頂管上覆土垂直壓力及管道自身壓力，其計算式分別為：q1=Hγ1與q2=γ2t。式中：H為上履土厚；γ為土容重；t為管壁厚度。因此求得活載為97.5kN/m2與2.5kN/ m2。

為簡化計算且不考慮動力效應，按照規(guī)范計算車輛后輪單邊荷載橫向寬度為3.76m，荷載縱向分別寬度為8.53m，車輛荷取為5.29kN/ m2。

2.2 彎矩計算及內力組合

上覆巖土的彎矩3.76kN.m，頂管自重的彎矩為0.42kN.m，活載彎矩為0.21kN.m。

根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》進行內力組合計算。承載能力極限狀態(tài)組合下為4.76kN.m，短期組合4.93kN.m，長期荷載組合下彎矩為4.63kN.m。

2.3 截面設計

鋼筋采用Φ7冷軋帶肋鋼筋，間距為45mm，布置成雙層鋼筋Φ7@75.1mm。經驗算可知其滿足截面強度要求。采用有限差分法數(shù)值計算頂管施工后的豎向位移場如下圖所示。由圖可知頂管施工對路基的影響較小，滿足路基穩(wěn)定性要求。

3　　頂管施工的優(yōu)點及控制要點

在預下穿時高速公路一定距離處深挖一工作坑（長4m寬3m、深為管底標高加0.6m），采用經緯儀測量穿越中心線及基地標高，將套管端部的刃腳部分頂入路基下方，在套管內人工開挖土的同時將套管頂入土內，直至達到設計位置。

3.1 頂管施工的優(yōu)點

頂管施工是一種非開挖技術，對上覆巖土體及附屬設施影響較少，且管道的使用年限大于開挖回填管道，因而在市政管道工程中應用普遍。頂管施工適用范圍較為廣泛，可下穿高速公路、河流、建筑物等，安全有效并且對環(huán)境影響極小。在下穿高速公路施工過程中不需交通管制且對公路結構影響不大。

3.2 頂管施工注意事項

（1）在施工前應掌握高速公路路基地質條件、地下管線及相應附屬設施的分布，應避開地下建筑物，當上覆土層厚度不足時應采取注漿加固的方法保障路面穩(wěn)定性。

（2）工作井及接收井的布置的原則為保證每次掘進的長度滿足要求、盡量滿足施工組織的要求、降低施工成本及工程實際情況。

（3）工作井的尺寸應根據(jù)工作需要擬定，并需加強其穩(wěn)定性，在埋深不大時可采用放坡開挖式，在場地受限等情況下可采用鋼筋混凝土樁或擋土墻。

（4）在頂管掘進的過程中應密切關注油泵壓力表的變化，當出現(xiàn)尖點時應立即停止頂進及檢查分析。

（5）頂管作業(yè)前應做預頂試驗，主要檢查項目為液壓系統(tǒng)性能及傳力設備的方位。機頭鉆入土中時極易產生偏差，每頂進30-50cm時應及時進行測量與糾偏，測量部位為管道前端位置。

（6）頂進一節(jié)管道后立即接上下一節(jié)管道并保證管道的平順度及密封性，管內用鋼脹圈將兩節(jié)管接口支撐牢固保持剛性連接狀態(tài)以保證頂進過程中高程和方向的準確性。

3.3 施工安全保障措施

（1）建立安全施工責任制及施工人員任職前接受崗前安全培訓，堅持安全與質量兩手抓的原則，且安全第一，任何其他因素均得為其繞路，確保平安工地的建設。

（2）各電動設備應專門設置放置區(qū)，并在醒目處放置警示牌。

（3）工作坑周圍應設置圍欄，并設置明顯標志，嚴禁非工作人員進入施工場地。

4　　結論

本文以某天然氣管道下穿高速公路工程項目為例，論證了大直徑鋼筋混凝土管道設計參數(shù)的可靠性及施工控制技術與安全控制要點。通過本文研究可知該輸氣管道滿足設計規(guī)范要求，頂管下穿高速公路時頂進施工對路面交通不造成影響，且路基穩(wěn)定性滿足要求。

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解騰飛(1986-)，男，主要從事城鎮(zhèn)天然氣建設及管理工作。