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        頂管穿越公路的風險評估及對策研究

        2018-02-14 11:15:26
        山西交通科技 2018年6期
        關鍵詞:頂管套管程度

        路 平

        (山西省交通科學研究院,山西 太原 030006)

        1 概述

        西氣東輸一線工程將天然氣從我國的西北地區(qū)輸送到華東地區(qū),沿線經過10余個省市區(qū),是我國最重要的能源大動脈之一,總投資超過1 400億元[1]。

        隨著城市規(guī)模的不斷擴大,多處建、構筑物占壓在輸氣管道上方,形成了高后果區(qū)。為了消除隱患,支持地方城市建設,中石油和地方政府共同出資,對占壓段管道進行改線。

        西氣東輸一線改線工程PXBG002—PXBG003段在臨汾市蒲縣境內下穿S329省道。穿越處的S329省道里程為K71+062,雙向兩車道,無中央分隔帶。天然氣管道與S329省道交叉角度為90°,穿越處路面厚度0.66 m,鋼筋混凝土套管管頂距路面3.6 m。

        穿越處為昕水河沖洪積平原,場地地勢稍有起伏,公路兩側均為耕地。地層勘探深度內主要為第四系沖、洪積層(Q4al+pl)卵石?;野咨?,稍密-密實,主要母巖成分為強風化灰?guī)r、砂巖,呈渾圓狀,一般粒徑2~20 mm,最大粒徑50 mm,顆粒級配較好,砂質充填,砂質含量約為25%,承載力特征值為650 kPa。局部表層0.5 m為耕表土。

        場地鉆孔均揭露地下水,主要類型是第四系孔隙潛水,穩(wěn)定水位埋深3.8~4.2 m,年變幅1.0~2.0 m。

        2 頂管施工方案

        為不影響穿越道路的正常通行和避免對道路結構的損壞,根據現場情況,采用內徑1.5 m、外徑1.8 m的C型鋼承口鋼筋混凝土套管以頂管方式穿越S329省道。

        天然氣輸氣內管采用X70直縫埋弧焊鋼管,管材規(guī)格為D1016×21 mm,外防腐為高溫型3層PE加強級防腐,補口采用3層結構熱收縮帶,熱煨彎管采用雙層環(huán)氧粉末+聚丙烯網狀增強編織纖維防腐膠帶防腐。

        頂管施工法施工步驟[2]:a)按獨立坐標系放樣,確定操作坑和接收坑位置,保證頂管的正確施工;b)開挖操作坑和接收坑,并對坑壁進行鋼板支護;c)進行混凝土墊背施工;d)將軌道、千斤頂安裝就位,吊裝鋼筋混凝土套管,安裝頂鐵;e)開啟千斤頂頂推鋼筋混凝土套管,頂進一定行程后退回頂缸,施工人員進入鋼筋混凝土套管挖土外運,然后加入頂鐵或鋼筋混凝土套管繼續(xù)頂進,循環(huán)操作;f)待鋼筋混凝土套管頂至接收坑后,拆除頂管設備,清理鋼筋混凝土套管內余土后,進行輸氣主管穿越。g)在鋼筋混凝土保護套管和天然氣輸氣管之間填充細砂后,封堵及地貌恢復。

        頂管結構剖面圖、頂管穿越斷面圖、頂管設備布置圖見圖1、圖2、圖3。

        圖1 頂管結構剖面圖

        圖2 頂管穿越斷面圖(單位:m)

        圖3 頂管設備布置圖

        3 頂管穿越公路的風險評估及對策

        風險矩陣法依據事故的嚴重程度等級和可能性等級評估風險大小,是一種定性的風險評估方法。

        事故嚴重程度等級主要依據人員傷亡、直接經濟損失分級[3],同時應考慮社會影響方面的后果。當多種后果同時產生時,應采用就高原則確定事故嚴重程度等級。

        表1 事故嚴重程度等級

        事故可能性等級依據事故發(fā)生的概率或頻率分成 4 級[3],如表 2。

        表2 事故可能性等級

        風險等級依據嚴重程度等級和可能性等級分為4級:低度(Ⅰ級)、中度(Ⅱ級)、高度(Ⅲ級)和極高(Ⅳ級)[3]。風險等級的分級方法見表3。

        表3 風險等級標準

        以下對操作坑、接收坑開挖和頂管施工中可能發(fā)生的主要風險進行評估:

        a)施工過程中地面以下管線的安全。

        (a)評估 可能性等級為偶然,嚴重程度等級為較大,風險等級為中度Ⅱ。

        (b)對策 施工前進一步探明可能有的通訊、電力、煤氣、給排水等地下管線的位置、走向和埋深,以免施工中對其造成破壞,造成社會不良影響。

        b)不良地質及地下水引起地表過大下沉或道路塌陷。

        (a)評估 可能性等級為偶然,嚴重程度等級為較大,風險等級為中度Ⅱ。

        (b)對策 在頂管施工前必須掌握地質土層隨深度的變化,提前處理可能存在的不良地質。在鋼筋混凝土套管軸線上方的路面上,間隔2~3 m布置沉降觀測點,開挖時不間斷地進行周邊地表的沉降觀測。

        c)操作坑和接收坑開挖時由于操作不當引起基坑邊坡坍塌。

        (a)評估 可能性等級為偶然,嚴重程度等級為較大,風險等級為中度Ⅱ。

        (b)對策 操作坑和接收坑較深時須分層開挖并及時支護,或放坡適當放緩?;铀闹? m范圍內不能堆放材料、棄土和行走大型機械?;娱_挖過程中應做好排水措施,防止地下水浸泡坡腳引起基坑邊坡坍塌。在基坑周邊設置觀測點對地表變形進行不間斷觀測,變形較大時須立即停止施工,分析原因并采取整改措施。

        d)頂管過程中操作不當引起路基過大下沉或道路塌陷。

        (a)評估 可能性等級為偶然,嚴重程度等級為較大,風險等級為中度Ⅱ。

        (b)對策 施工頂進時應采取“少挖勤頂”的方式,控制好挖土進尺與頂進速率,及時注漿填充,保證鋼筋混凝土套管與土之間的密實。在頂進施工時,在鋼筋混凝土套管軸線上方的路面上,間隔2~3 m布置沉降觀測點,安排專人持續(xù)監(jiān)測道路高程的變化,變形較大時須立即停止施工,分析原因并采取整改措施。

        e)鋼筋混凝土套管不均勻沉降引起輸氣管道損壞。

        (a)評估 可能性等級為偶然,嚴重程度等級為特大,風險等級為高度Ⅲ。

        (b)對策 根據地質情況選擇合適的頂管機頭,盡量減少對土體的擾動,減小路基沉降。管道的接頭應采用鋼襯頭連接,確保接口處剛性連接,保證管道的平順性。對鋼筋混凝土套管周邊土體注漿,增加土體強度。

        f)運營中由于管道質量問題、管道壓力超出允許范圍或后期施工造成天然氣泄露引起安全事故。

        (a)評估 可能性等級為不太可能,嚴重程度等級為特大,風險等級為高度Ⅲ。

        (b)對策 嚴格做好輸氣管道施工質量檢查與驗收。運營中天然氣產權單位嚴格做好輸氣管道的日常檢修與維護。做好天然氣管線的地面標志與標識,防止后期施工行為對管線的損壞。

        4 頂管施工的允許偏差及糾偏

        頂管施工的允許偏差須同時滿足以下要求:

        a)依據天然氣行業(yè)相關規(guī)范確定的輸氣管軸線的允許偏差。

        b)依據《頂管施工技術及驗收規(guī)范》確定的套管軸線的允許偏差。

        當管道偏差超過預警值時,需采取糾偏措施。糾偏時指導思想是“減緩發(fā)展,穩(wěn)慢回歸,平行找順,糾偏一半,反曲靠線,主動微調”[4]。

        5 結語

        由于施工的復雜性和地質的多變性,頂管穿越公路易影響道路的正常通行和引起道路結構的損壞,施工前要做好風險評估并采取相應措施,盡量減小對所穿越公路的影響和破壞。

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