淺析路帶河頂管穿越

張健

摘要：頂管穿越技術(shù)目前在管道施工中的應(yīng)用越來越廣，技術(shù)越來越成熟，對(duì)施工技術(shù)方面本文不做詳細(xì)論述，僅針對(duì)實(shí)際施工過程中曾經(jīng)遇到的問題，如路帶河這種特殊頂管施工內(nèi)容的難點(diǎn)、重點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)應(yīng)采取的措施進(jìn)行描述，從而為類似施工提供參考，保證穿越成功率。

關(guān)鍵詞：路帶河頂管;重點(diǎn)、主要因素分析;采取對(duì)策

頂管穿越技術(shù)是管道施工中越來越運(yùn)用廣泛的一種非開挖穿越技術(shù)，穿越的對(duì)象包括高速公路，高等級(jí)公路，重要的低等級(jí)公路、河流等等，應(yīng)用極其廣泛。路帶河或河流頂管一般采用泥水平衡或土壓平衡機(jī)械頂管方式，避免采取人工頂管方式，減少施工風(fēng)險(xiǎn)。

[案例1]2006年寧波某LNG燃?xì)夤こ?，管線穿越一條9米寬公路及一條25米寬河流，混凝土頂管操作坑深度達(dá)10米，套管長(zhǎng)度80米，地下土質(zhì)松軟，在頂進(jìn)最后階段，發(fā)射井后背墻傾斜，雖然最后頂管成功，但是危險(xiǎn)萬分。

[案例2]2012年江蘇某天然氣管道工程，頂管穿越河流及道路，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，此處穿越采取頂管方式，頂管穿越土層屬于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土，物理力學(xué)性質(zhì)差，做混凝土操作井時(shí)就發(fā)現(xiàn)井有沉降現(xiàn)象，但工期壓力大，還是如期開始頂管作業(yè)，頂進(jìn)過程中，機(jī)頭不斷下沉，且套管頂進(jìn)后內(nèi)部接口因不均勻沉降錯(cuò)開，無法形成穿管通道，頂管失敗，最后只得采取大開挖的方式，完成此次穿越。

[案例3]2020年中俄東線天然氣管道工程明水-哈爾濱支線施工時(shí)，管線穿越一條混凝土道路加路邊水渠，由于實(shí)際地下水位和土質(zhì)與圖紙不符，原設(shè)計(jì)68米泥水平衡頂管在頂進(jìn)52米時(shí)，機(jī)頭下沉，套管脫節(jié)，無法成孔，最終只得采取大開挖方式完成穿越。

經(jīng)過與其他項(xiàng)目同事交流，也遇到過這種頂管失敗的問題，原因大多是因?yàn)榈叵滤患巴临|(zhì)影響，套管下沉造成頂管失敗，或者操作井方式不對(duì)，后背墻不穩(wěn)，造成頂管后力不繼，頂管無法完成。

根據(jù)上述工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，作者試著分析了路帶河頂管失敗的原因，盡早采取措施避免，以期為類似施工提供參考，從而保證穿越成功率。

一、頂管失敗的原因

（一）地下施工環(huán)境影響

1.地下水位及土質(zhì)影響

路帶河穿越位置一般地下水位高，且土質(zhì)為流沙或軟土，土質(zhì)松軟，沒有承載力，套管在頂進(jìn)過程中，機(jī)頭下沉，造成頂管失敗。

在施工中，為了減少地下水的影響，大多井點(diǎn)降水或深井降水的方式，降低地下水位，可抽出的水含沙量很高，將底下的流沙隨著水抽出，形成空洞，反而造成頂管機(jī)頭下沉。

2.地下障礙物影響

對(duì)頂管位置地下障礙物調(diào)查不夠仔細(xì)，會(huì)遇到在頂管軸線上有管道、混凝土構(gòu)筑物、堅(jiān)硬的巖石等，機(jī)頭刀盤無法切削;有時(shí)地下有堅(jiān)韌的樹根，或其他纏繞刀盤的物體，頂進(jìn)過程中，機(jī)頭停止工作，造成頂管失敗。

2020年某單位明哈支線G203國道頂管施工時(shí)就發(fā)生上述問題，幾十年的老樹根被刀盤絞進(jìn)泥漿倉內(nèi)，把刀盤抱死，無法頂進(jìn)。

（二）操作井形式影響

頂管操作井一般根據(jù)土質(zhì)不同，分為鋼板沉箱，混凝土沉箱，拉森樁井，以及土質(zhì)堅(jiān)硬地段的以原土做井的方式，高水位、土質(zhì)差的地區(qū)，采取了不合適的操作井，會(huì)造成井體不穩(wěn)，靠背墻失效，從而造成頂管失敗。

（三）頂管土層的選擇影響

路帶河或者河流頂管穿越應(yīng)充分考慮水壓的影響，選擇安全的頂管深度以及合適土質(zhì)作為頂管操作層，保證套管頂?shù)耐翆雍穸纫约巴临|(zhì)滿足頂管需要，當(dāng)操作層選擇不當(dāng)，套管頂土層土質(zhì)為流沙或軟土，松散的沙土，卵石層時(shí)，河底塌陷，河水灌進(jìn)機(jī)頭，頂管失敗。

（四）頂管套管及密封材料的驗(yàn)收影響

混凝土套管表面有露筋、空鼓、裂紋，粉狀混凝土等缺陷，造成頂管過程中套管碎裂，頂管失敗;密封材料起不到密封作用，頂管過程中，發(fā)生滲水甚至涌水現(xiàn)象，頂管失敗。

二、采取的防治措施

（一）頂管施工開始之前

1.必須對(duì)施工地點(diǎn)的地下水位和土質(zhì)通過開挖探坑的方式，進(jìn)行實(shí)際的勘測(cè)，與設(shè)計(jì)提供的勘察報(bào)告進(jìn)行詳細(xì)的比對(duì)，給正確的選擇穿越方式提供依據(jù);通過外協(xié)人員對(duì)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，確定地下障礙物情況，避免和頂管軸線沖突。

2.頂管穿越河流以及穿越路帶河等特殊穿越時(shí)，精確測(cè)量河流的深度、水位，從而確定安全的頂管深度。

3.加強(qiáng)對(duì)套管的質(zhì)量驗(yàn)收，必須選取有資質(zhì)并能提供三方檢測(cè)報(bào)告的預(yù)制廠的產(chǎn)品，并且在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行逐個(gè)驗(yàn)收，一旦發(fā)現(xiàn)露筋、空鼓、裂紋，表面混凝土有粉狀破損等缺陷時(shí)，堅(jiān)決退回，更換合格的套管;對(duì)密封圈、緩沖墊板進(jìn)行驗(yàn)收，密封圈不得存在老化現(xiàn)象，緩沖墊板規(guī)格及韌性需滿足頂管要求。

4.操作井形式的選擇尤為重要，一般山區(qū)、丘陵等石方段地區(qū)無法使用混凝土豎井或拉森樁做井，采取大開挖放坡方式，井坑完成后，對(duì)邊坡采取混凝土噴涂或密目網(wǎng)覆蓋等方式保證安全。高水位，粉質(zhì)粘土或粘土地區(qū)，一般采取拉森樁或混凝土豎井做井方式，根據(jù)計(jì)算，6m以內(nèi)的操作井，采取先剝離1.5m后，再打9m長(zhǎng)拉森樁，樁埋深5m，可以滿足頂管需求;6m-8m采取先剝離1.5m后，再打15m拉森樁，樁體埋深不少于8m，不會(huì)影響頂管;如超過8m，甚至達(dá)到20m以上時(shí)，采取混凝土豎井方式，分層開挖，分層接續(xù)，直至滿足深度要求。

（二）施工過程中

1.在施工過程中，從技術(shù)、質(zhì)量、安全等方面加強(qiáng)管控，嚴(yán)格按照規(guī)范要求隨時(shí)測(cè)量穿越軸線及高程，遵循“勤量、勤糾、小量”的原則，循序漸進(jìn)的完成校正工作，保證主管穿越通道符合管線中心線要求。

2.頂管過程中，發(fā)生套管管節(jié)滲水或涌水情況時(shí)，采取注入環(huán)氧水泥砂漿或化學(xué)注漿的方式臨時(shí)封堵套管間隙，同時(shí)加大降水力度，保證頂管繼續(xù)進(jìn)行，在頂管結(jié)束后，解決此類問題。

3.在施工過程中，發(fā)生頂力突然加大情況時(shí)，泥漿系統(tǒng)不得停止工作，及時(shí)查找原因，及時(shí)處理：

（1）機(jī)頭碰到障礙物，阻力增加

派遣操作人員進(jìn)入泥倉，確定障礙物類型，將障礙物破碎成可排出小塊，解決問題。

（2）泥漿失效，阻力加大

加大膨潤(rùn)土比例，增加泥漿潤(rùn)滑，如由于停滯時(shí)間過長(zhǎng)造成泥漿失水，則注入新的泥漿逐漸替換，達(dá)到潤(rùn)滑要求，解決問題。

（3）障礙物阻擋刀盤，無法頂進(jìn)

當(dāng)?shù)叵抡系K物卡住刀盤，但障礙物纏繞在刀盤上，需清理刀盤否則無法頂進(jìn)時(shí)，可采取在機(jī)頭上方開挖天窗，將機(jī)頭取出，清理后再重新在天窗內(nèi)安裝，回填壓實(shí)后繼續(xù)頂進(jìn)的方式解決問題;如遇到無法越過的障礙物，如運(yùn)行的油氣管道、人工無法開鑿的石方等因素時(shí)，則需采取開挖管溝，取出機(jī)頭和套管，重新選取穿越位置。

4.針對(duì)路帶河或河流頂管充分考慮河水壓力對(duì)頂管的影響，采取河流截壩等措施，降低頂管通道位置的水位，減小壓力，避免河水涌入套管，淹沒通道或河底塌陷造成頂管失敗。

三、關(guān)于路帶河穿越頂管施工的幾點(diǎn)建議

1.對(duì)穿越位置進(jìn)行詳細(xì)踏勘，并詳細(xì)了解地質(zhì)水文情況，對(duì)穿越方式進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)地下障礙物、水位埋深、土質(zhì)情況進(jìn)行綜合分析，如地下水位較高、流沙或軟土土質(zhì)，確實(shí)不適合頂管施工，建議提前聯(lián)系設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地確認(rèn)，變更為大開挖方案。

2.路帶河或河流頂管盡量采取拉森樁做井方式，可以根據(jù)井坑的深度選擇不同的拉森樁長(zhǎng)度，通過增加圍檁的方式保證頂坑的安全。且拉森樁在頂管完成后可以全部拔出，減少環(huán)境的破壞和污染。

3.重視靠背墻的制作，靠背墻的底部要低于坑底平面0.5米以上，增加頂管時(shí)頂力向上的抗力;厚度和面積必須滿足頂力要求，且要給混凝土足夠的增強(qiáng)強(qiáng)度的時(shí)間。

四、結(jié)論

目前頂管施工在管道施工方法中的應(yīng)用越來越廣泛，我公司投標(biāo)的管道工程項(xiàng)目中頂管施工占比較大，希望以上淺薄的分析能給路帶河、河流頂管施工提供一點(diǎn)指導(dǎo)，提高穿越成功率，降低不必要的成本。

參考文獻(xiàn)

[1]邱佳舒.淺談頂管施工技術(shù).基層建設(shè)，2015年27期.

[2]張小東.頂管施工遇障礙物解決途徑[J].價(jià)值工程，2013（22）.