劉晰嵐

【摘 要】近年來，隨著我國各類地下管道工程建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，頂管施工這種非開挖工程技術(shù)的運(yùn)用也越來越廣泛。當(dāng)頂管穿越高速公路時，所產(chǎn)生的影響主要有施工過程中和施工完畢后公路路面的沉降，其次還有欠挖頂管引起路面隆起等。本文對這些問題進(jìn)行了分析，同時給出了相應(yīng)的對策和建議。

【關(guān)鍵詞】頂管穿越；高速公路；路面沉降與隆起

0 引言

現(xiàn)如今，越來越多的管道線路采用地下鋪設(shè)的方式，在全國各大城市都組成了規(guī)模龐大的地下管網(wǎng)，這其中包括供水、排水、燃?xì)?、供暖、電力、通信等，此外還有地鐵和隧道等地下工程。地下管網(wǎng)具有節(jié)約土地資源、合理利用空間、美觀等諸多優(yōu)點，但是傳統(tǒng)的地下管網(wǎng)建設(shè)一般采用地面開挖的方式，這種方式費(fèi)用高、工期長、工程量大、而且對地面交通影響大。為了解決這個問題，眾多的工程技術(shù)人員探索了盾構(gòu)施工和頂管施工等非開挖工程技術(shù)。非開挖工程技術(shù)徹底解決了管道埋設(shè)施工中對城市建筑物的破壞和道路交通的堵塞等難題，在穩(wěn)定土層和環(huán)境保護(hù)方面凸顯其優(yōu)勢。這對交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復(fù)雜的城市是非常重要的，它將為城市創(chuàng)造一個潔凈、舒適和美好的環(huán)境。

盾構(gòu)施工主要是通過盾構(gòu)機(jī)在地下開挖，不用開挖地面，主要在地鐵施工中使用較多。頂管施工就是在工作坑內(nèi)借助頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道和周圍土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計的坡度頂入土中，并將土方運(yùn)走。一節(jié)管子頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)。其原理是借助主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過土層一直推進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。管道緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后，埋設(shè)在兩坑之間。頂管施工有時會需要穿越公路，這樣可能會對公路的路基路面產(chǎn)生一定的影響，本文探討了某輸氣管道穿越某高速公路的影響，并提出了相應(yīng)的對策和建議。

1 工程概況

本段工程是西氣東輸管道穿越某高速公路，穿越段地質(zhì)為石方，施工方法采取“破碎鎬人工鑿巖+人工出渣+頂管”方式穿越，人工鑿巖每40cm套管頂進(jìn)一次，套管與巖壁之間的空隙用水泥砂漿灌注。設(shè)備安裝示意圖見圖1，施工平面布置圖見圖2。

2 輸氣管道對高速公路的影響因素

頂管穿越施工對高速公路的影響主要是施工過程中和施工完畢后公路路面的沉降，其次還有欠挖頂管引起路面隆起等，頂管穿越施工對高速公路的影響主要有以下幾種：

2.1 開挖層開挖應(yīng)力釋放對路面沉降的影響

管道開挖時，管道周圍的巖體因臨空會出現(xiàn)應(yīng)力釋放現(xiàn)象，巖體的初始狀態(tài)受到擾動，非彈性區(qū)不斷擴(kuò)大，并不斷向管道中心區(qū)移動或松動，若當(dāng)已開挖巖體沒有及時得到支撐作用，巖體會產(chǎn)生坍塌并最終引起路面沉降。

2.2 開挖層超、欠挖對路面的影響

管道開挖與頂進(jìn)過程中，由于頂進(jìn)速度不協(xié)調(diào)、頂進(jìn)方向的誤差以及開挖控制的不準(zhǔn)確，實際開挖的土層往往與套管的實際體積不相符，從而形成實際開挖土層的超欠挖。巖體超挖量較大時，巖土層流失，套管外周與巖層產(chǎn)生較大空隙，在車輛荷載作用及上層土體重新固結(jié)作用下，路面將會產(chǎn)生沉降。欠挖量較大時，頂管施工使得頂管機(jī)頭前方的巖體形成擠壓積聚作用，引起路面隆起。

2.3 其它因素對路面的影響

套管埋深較小時，會使套管受力較大破損，引起路面沉降；而且，埋深較小也不利于巖體開挖時的穩(wěn)定。另外，工程完成后，因為頂管因腐蝕、承壓力不足等原因破損，進(jìn)而導(dǎo)致路面產(chǎn)生沉降。還有，由于套管與巖體之間為一流水通道，會引起路基內(nèi)孔隙水大量流失，孔隙水壓力減小，進(jìn)而影響路基土層顆粒繼續(xù)有少量變形，最終引起路面產(chǎn)生微小裂縫。

3 安全對策及建議

3.1 設(shè)計安全對策及建議

（1）由于目前我國高速公路重載車輛的增加，以及施工中眾多不穩(wěn)定因素的影響，當(dāng)管道埋深較淺時，開挖管道土層時路面將產(chǎn)生一定的沉降量，該沉降在精密施工下可以控制，因此建議套管頂部距路面頂部一般應(yīng)大于5m。

（2）由于穿越段高速公路為分離式高速公路，兩幅高速路管道穿越處較寬，加上考慮以后高速路擴(kuò)建問題，建議管段穿越長度應(yīng)有較長長度。

3.2 頂管作業(yè)安全對策及建議

（1）頂進(jìn)操作要堅持：“先挖后頂，隨挖隨頂、少挖多頂”的施工原則。高速公路底部挖掘時，斷面開挖順序按自上而下分層開挖，嚴(yán)防正面坍塌，必要時應(yīng)采取支撐加固施工措施。

（2）頂鐵安裝應(yīng)平直，頂進(jìn)時應(yīng)嚴(yán)防偏心，且隨時注意油壓變化，以發(fā)現(xiàn)頂進(jìn)施工中的不正常。在整個頂進(jìn)操作中應(yīng)堅持連續(xù)作業(yè)，不得無故長時間停止施工作業(yè)。

（3）應(yīng)高度重視開挖質(zhì)量，開挖質(zhì)量不但影響施工效率，更重要影響頂進(jìn)管節(jié)的方向和工程控制，而且也會對高速路造成不良影響。對高速公路超挖巖層，應(yīng)立即用早強(qiáng)快硬水泥等進(jìn)行修補(bǔ)，建議超挖量不大于套管外直徑尺寸10mm。

（4）管底土基弧度在一定范圍內(nèi)要保持管壁與原土層表面吻合，若不吻合時，宜采用混凝土等填壓并使其密實。套管在頂進(jìn)時，必須對頂進(jìn)管段中線的方位和高程嚴(yán)格控制，以保證頂管的質(zhì)量，頂管中線若產(chǎn)生方位和高程上的偏差，應(yīng)及時糾正，以免進(jìn)一步影響施工質(zhì)量。頂管掘進(jìn)機(jī)切入巖體后，應(yīng)嚴(yán)格控制其水平偏差不大于5mm，其高程應(yīng)為設(shè)定標(biāo)高加上拋高數(shù)，其數(shù)值可根據(jù)土質(zhì)情況、管徑大小、頂管掘進(jìn)機(jī)以及頂進(jìn)坡度等因素確定。

（5）若頂進(jìn)作業(yè)較長時間停頓時，為防止開挖面的松動或坍塌，應(yīng)對挖掘面采取正面支撐或全部封閉措施。頂進(jìn)速度宜適中，過快容易產(chǎn)生偏差并不易糾正，過慢易出現(xiàn)坍塌并影響施工進(jìn)度。

（6）下列情況時，應(yīng)暫停頂進(jìn)施工并及時處理：①頂管掘進(jìn)機(jī)前方有明顯障礙；②后背墻開始變形并有不斷放大趨勢；③頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象；④管位偏差較大且校正無效；⑤頂進(jìn)力超過管端的允許頂力；⑥油泵、油路發(fā)生異常現(xiàn)象；⑦接縫中漏泥漿。

（7）由于高速路底部穿越管道受力較為復(fù)雜，建議保證焊縫質(zhì)量，并采取加大檢查頻率的方法，以此確保穿越管道施工質(zhì)量。應(yīng)做好管道強(qiáng)度檢測和密封性試驗以及檢漏和防護(hù)措施，以防管道損壞或試驗用水不慎大量流入路基而損壞了高速路。

（8）頂管施工時，應(yīng)嚴(yán)密觀測高速路路面狀況，施工中路面不得出現(xiàn)裂縫，路面沉降以不大于5mm為宜。若施工中路面出現(xiàn)裂縫等病害因素，應(yīng)立即停止施工作業(yè)并進(jìn)行加固，同時對公路采取補(bǔ)救措施。施工完畢后，要對操作坑用砂礫土等分層壓實填充，壓實度要達(dá)到公路路基相應(yīng)規(guī)范要求，并回復(fù)操作坑周圍地貌。

4 結(jié)論

頂管穿越施工對高速公路的影響主要是施工過程中和施工完畢后公路路面的沉降，其次還有欠挖頂管引起路面隆起等。針對這些問題，我們應(yīng)該通過對管道穿越高速公路的工程安全性進(jìn)行識別、分析，確定風(fēng)險等級，評價管道穿越高速公路的可行性，合理使用有效管理方法與技術(shù)手段對項目進(jìn)行有效控制，確保管道與高速公路的安全性，使項目風(fēng)險降到最低水平，最終達(dá)到保證管道和高速公路安全的目的。

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[5]《公路、鐵路、河流穿越作業(yè)指導(dǎo)書》（GJ7000-XSAX-ZY-0328-2012）[S].

[責(zé)任編輯：張濤]