王國輝,張海森,李 雷（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽110179）

?

超大直徑頂管穿越高速路面安全預防應(yīng)急措施

王國輝,張海森,李 雷
（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽110179）

［摘 要］某引水管道安裝工程穿越高速公路時采取頂管法施工，頂管主要在細砂、中砂層中穿越。文章主要研究頂管施工過程中對現(xiàn)有道路路面的影響、控制預防及應(yīng)急措施。

［關(guān)鍵詞］高速路面；安全預防；頂管施工

某引水管道安裝工程主管道為3根DN3400 的PCCP管或鋼管。穿越高速公路時工作井距隔離鐵絲網(wǎng)23.4 m；接收井距隔離鐵絲網(wǎng)最小距離為22.2 m，管頂距高速路面14.88 m。管線與公路夾角71°。頂管套管內(nèi)徑為4.0 m，外徑為4.76 m，在國內(nèi)尚屬于超大直徑頂管，主要在細砂、中砂層中穿越。三段頂管為平行管道，管道中心間距為15 m，凈間距為10.24 m。

穿越高速公路段頂管工程各地層巖性及巖土工程分級：第0～①層：人工填筑土，為高速路基，最大厚度約8.7 m；第③層，粉土，黃褐色，稍密，很濕，層厚1.50～3.00 m；第④層，細砂，白褐-黃褐色，稍密狀態(tài)，飽和，層厚6.4～7.6 m；第⑤層，中砂，中密狀態(tài)，飽和，呈透鏡體狀分布。

第④～①層，粉質(zhì)粘土，灰褐色，可塑狀態(tài)，中等壓縮性，勘察未穿透此層，最大揭露厚度為2.90 m。地下水埋深1.2～2.1 m。

1 頂管施工

頂管施工前先在高速公路的兩側(cè)設(shè)工作井、接收井各3座。工作井為矩形沉井，9 m×7 m，井壁厚700mm、接收井為圓形沉井，內(nèi)徑7.0 m，井壁厚600mm；沉井結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土。

沉井下沉前，在井壁上以沉井的中心，圓心角為90。設(shè)置4個測量標尺，來控制下沉中的標高和方向。沉井下沉挖土采用機械配合人工進行，采用鍋底形挖土自重破土方式。

下沉到離設(shè)計標高還有1 m時，放慢下沉速度，加強監(jiān)測。刃腳下的土體不能挖空。當沉井下沉到離設(shè)計標高還有20 cm時，停止機械挖土，由其自然下沉到設(shè)計標高后進行封底，防止沉井超沉。

當沉井沉到設(shè)計標高時在沉井底部中央設(shè)置至少一個鋼制集水井，四周填以卵石，使井底的水都匯集到集水井中，用水泵排出，從而使地下水位保持低于底板以下50 cm。底板施工前將刃腳混凝土鑿毛處洗刷干凈，然后對稱均勻澆一層200mm 厚C15素混凝土墊層，強度達到30%后，綁扎底板鋼筋，澆筑混凝土底板。澆筑應(yīng)在整個沉井面積上分層由四周向中央進行，每層厚25 cm，并搗固密實。混凝土養(yǎng)護14 d期間，在封底的集水井中應(yīng)不間斷地抽水，使底板混凝土不承受水壓，底板混凝土經(jīng)養(yǎng)護達到設(shè)計強度，才能封閉集水井。頂管施工工藝見圖1。

2 路面安全監(jiān)控措施

為了確保頂管施工的順利進行，把對現(xiàn)有道路路面的影響降至最低，采取以下技術(shù)措施：

1）橋涵水平位移監(jiān)測。在頂進靠近橋涵一側(cè)的頂管時，高速公路兩側(cè)橋涵端頭位置各設(shè)置1個水平位移監(jiān)測點。監(jiān)測頻率為每天8：00和16：00點各監(jiān)測1次。

圖1 頂管施工工藝圖

2）高速公路路面沉降監(jiān)測。在管道沿線上方的高速公路地面上設(shè)置一組路面（一段頂管設(shè)置12個沉降點）沉降監(jiān)測點，沉降點設(shè)置原則為方便隨時測量、確保公路暢通、確保測量人員安全，而且此段高速公路為單向兩車道，所以在道路中間可以不設(shè)置沉降監(jiān)測點，監(jiān)測點設(shè)置在公路兩側(cè)邊緣位置以及綠化隔離帶兩側(cè)邊緣位置。設(shè)置點見圖2。

圖2 施工監(jiān)測點布置圖

頂管施工期間每天定期觀測，每頂進一節(jié)，頂前頂后各測1次，以記錄土體沉降、隆起曲線和最大沉降、隆起量。測出的每個沉降點位的原始數(shù)據(jù)，編制成冊，并根據(jù)監(jiān)測點的變化，以便有針對性地對頂進速度及土壓力的控制進行調(diào)整，從而保證頂管對路面的影響降到最小。

1）監(jiān)測頻率：正常頂進時，每頂進一節(jié)，頂前頂后各測1次。當頂管行進到高速公路下方時，監(jiān)測頻率為2 h監(jiān)測1次。

2）監(jiān)測儀器：DS32精密水準儀，南方NTS-362R全站儀。

3）監(jiān)測報警：路面沉降監(jiān)控報警值為1 cm，當路面沉降值達到1 cm，立即停止施工，采取通過管道上的注漿孔進行高壓注漿（水泥漿）的緊急處理措施，填充管道和土體之間的空隙，防止沉降加劇。

3 沉井施工階段預防措施

在沉井鋼筋綁扎及混凝土澆筑過程中不會對公路周圍的水土造成影響，主要是在下沉過程中有可能因水土流失產(chǎn)生影響，采取的安全預防措施如下：

1）在下沉前于井的四周采用準800高壓旋噴樁打一圈隔水帷幕，深度在沉井刃腳以下，防止水的流動帶走泥沙。

2）沉井下沉過程中由于井體傾斜、下沉速度慢造成時間過長，會導致水土流失量增大，影響周邊土體的穩(wěn)定。針對這種情況，采取相應(yīng)的預防措施：下沉前，在井的四周外井壁上涂刷石蠟，減少沉井的摩擦力，減少井壁混凝土吸水，加快下沉的速度。下沉中，準備一定量的膨潤土，速度慢時可以把膨潤土漿液均勻地灌在井壁與土體之間，以減小摩擦，加快速度。下沉結(jié)束后，立即在井內(nèi)鋪筑毛石，增加壓重，及時施工混凝土底板，防止井內(nèi)翻漿。

4 頂管施工階段預防措施

在頂管施工中，由于拆除洞口磚墻可能引起土體失穩(wěn)，頂進過程中可能因為出泥量的多少引起路面的隆起、沉降，管道的接口不好引起接縫的滲漏，采取的控制、預防措施如下：

1）為防止頂管出洞、進洞過程中，洞外土體坍塌引起土體失穩(wěn)，對洞口的地基采取分層注漿加固措施。壓密注漿加固范圍：在深度方向，洞口上3 m下3 m左右各2 m，在長度方向為3 m。

2）頂管施工前加強對橡膠止水帶的檢查，要求安裝正確、牢固，管子對接后不翻轉(zhuǎn)?，F(xiàn)場備有聚氨酯、注漿泵等堵漏材料和設(shè)備，發(fā)現(xiàn)管道的接縫有滲漏，立即停止施工，堵漏，消除隱患。

3）頂進結(jié)束后對已形成的泥漿套的觸變泥漿進行置換，置換漿液為水泥漿（P.O42.5普通硅酸鹽水泥并摻入少量的粉煤灰），水灰比0.5，注漿壓力控制在0.1～0.2 MPa。在管內(nèi)用單螺桿泵壓注，壓漿體凝結(jié)后（一般24 h）拆除管路。

置換注漿時特別要加強道路路基下方的補漿，可通過該處頂管上方的注漿孔注入水泥砂漿，填補道路路基基礎(chǔ)下方土體的空隙。待管壁外水泥漿液強度達到設(shè)計值后，對已完成的頂管進行第二次注漿，以確保鋼筋混凝土套管外壁均給水泥漿液充滿，以保證現(xiàn)有道路的使用安全可靠。

第二次注漿前，需要用雷達設(shè)備對已第一次注漿土體進行探測，以便第二次注漿施工更具針對性，確保沒有遺漏部分。

4）加強對施工人員的教育，使其時刻保持高度警惕心理，避免因松懈而導致施工質(zhì)量問題的出現(xiàn)。

5）加強施工期間的監(jiān)控措施，加強管理措施，使施工過程在可控范圍內(nèi)，確保高速公路的安全。

5 頂管施工過程中的應(yīng)急措施

1）頂管遇到特殊地質(zhì)（砂層）的頂進措施。由于頂管掘進機是全封閉的，不會有流砂進入。在砂層中頂進時可以適當加快推進的速度，減少出泥量。如果在施工中遇到粉細砂流入速度加快的情況，則立即關(guān)閉出泥管閥門，防止塌陷。再通過掘進機前端的進水孔注入水泥和粉煤灰的混合漿液，以穩(wěn)定土體，在采取了土體改良措施后，保證土體穩(wěn)定的情況下才能繼續(xù)頂進。

2）頂管遇到孤石等障礙物的頂進措施。如果頂管過程中遇到孤石等障礙物，可采用下列方法清除：①遇孤石在道路以外地方，有開挖條件的，可以采用開挖搬遷。石頭體積較小的，可直接用刀盤切削，切碎后與泥漿一起排出。②遇孤石在道路下方，無開挖條件，可采用氣壓倉清障。氣壓倉施工如下：制作一氣壓倉放在工作井內(nèi)與混凝土管連接，用主頂油缸頂住氣壓倉，通進壓縮空氣，使管道內(nèi)保持一定氣壓，把機頭前土體、水分利用氣壓壓回去，防止塌方。屏氣一段時間，然后把氣壓釋放，操作人員進入管道內(nèi)，打開機頭前方安裝好的操作門，進行清理孤石工作。

為確保安全起見，在使用氣壓前，必要時可適當在機頭前端先進行注漿加固土體。清障過程中如土體有松動、滲水現(xiàn)象出現(xiàn)，操作人員立即撤出管道后，立即進行氣倉加壓一定時間后繼續(xù)進行操作，直至清障完畢。

3）頂管頂進時路面沉降的應(yīng)急措施?，F(xiàn)場準備高壓注漿設(shè)備和水泥、粉煤灰等材料，發(fā)現(xiàn)路面有沉降時立即停止施工，采取通過管道上的注漿孔進行高壓注漿的緊急處理措施，填充管道和土體之間的空隙，防止沉降。

［中圖分類號］U49

［文獻標識碼］A

［文章編號］1002－0624（2016）06－0030－03

[收稿日期]2018-08-02