劉晰嵐

【摘 要】近年來，隨著我國各類地下管道工程建設事業(yè)的蓬勃發(fā)展，頂管施工這種非開挖工程技術的運用也越來越廣泛。當頂管穿越高速公路時，所產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。本文對這些問題進行了分析，同時給出了相應的對策和建議。

【關鍵詞】頂管穿越；高速公路；路面沉降與隆起

0 引言

現如今，越來越多的管道線路采用地下鋪設的方式，在全國各大城市都組成了規(guī)模龐大的地下管網，這其中包括供水、排水、燃氣、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)的地下管網建設一般采用地面開挖的方式，這種方式費用高、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，眾多的工程技術人員探索了盾構施工和頂管施工等非開挖工程技術。非開挖工程技術徹底解決了管道埋設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。

盾構施工主要是通過盾構機在地下開挖，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借助頂進設備產生的頂力，克服管道和周圍土壤的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土中，并將土方運走。一節(jié)管子頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進。其原理是借助主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進機從工作坑內穿過土層一直推進到接收坑內吊起。管道緊隨工具管或掘進機后，埋設在兩坑之間。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套管頂進一次，套管與巖壁之間的空隙用水泥砂漿灌注。設備安裝示意圖見圖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應力釋放現象，巖體的初始狀態(tài)受到擾動，非彈性區(qū)不斷擴大，并不斷向管道中心區(qū)移動或松動，若當已開挖巖體沒有及時得到支撐作用，巖體會產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

管道開挖與頂進過程中，由于頂進速度不協(xié)調、頂進方向的誤差以及開挖控制的不準確，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，套管外周與巖層產生較大空隙，在車輛荷載作用及上層土體重新固結作用下，路面將會產生沉降。欠挖量較大時，頂管施工使得頂管機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，進而導致路面產生沉降。還有，由于套管與巖體之間為一流水通道，會引起路基內孔隙水大量流失，孔隙水壓力減小，進而影響路基土層顆粒繼續(xù)有少量變形，最終引起路面產生微小裂縫。

3 安全對策及建議

3.1 設計安全對策及建議

（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，當管道埋深較淺時，開挖管道土層時路面將產生一定的沉降量，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建問題，建議管段穿越長度應有較長長度。

3.2 頂管作業(yè)安全對策及建議

（1）頂進操作要堅持：“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，嚴防正面坍塌，必要時應采取支撐加固施工措施。

（2）頂鐵安裝應平直，頂進時應嚴防偏心，且隨時注意油壓變化，以發(fā)現頂進施工中的不正常。在整個頂進操作中應堅持連續(xù)作業(yè)，不得無故長時間停止施工作業(yè)。

（3）應高度重視開挖質量，開挖質量不但影響施工效率，更重要影響頂進管節(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，應立即用早強快硬水泥等進行修補，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。套管在頂進時，必須對頂進管段中線的方位和高程嚴格控制，以保證頂管的質量，頂管中線若產生方位和高程上的偏差，應及時糾正，以免進一步影響施工質量。頂管掘進機切入巖體后，應嚴格控制其水平偏差不大于5mm，其高程應為設定標高加上拋高數，其數值可根據土質情況、管徑大小、頂管掘進機以及頂進坡度等因素確定。

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

（6）下列情況時，應暫停頂進施工并及時處理：①頂管掘進機前方有明顯障礙；②后背墻開始變形并有不斷放大趨勢；③頂鐵發(fā)生扭曲現象；④管位偏差較大且校正無效；⑤頂進力超過管端的允許頂力；⑥油泵、油路發(fā)生異?，F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雜，建議保證焊縫質量，并采取加大檢查頻率的方法，以此確保穿越管道施工質量。應做好管道強度檢測和密封性試驗以及檢漏和防護措施，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，應嚴密觀測高速路路面狀況，施工中路面不得出現裂縫，路面沉降以不大于5mm為宜。若施工中路面出現裂縫等病害因素，應立即停止施工作業(yè)并進行加固，同時對公路采取補救措施。施工完畢后，要對操作坑用砂礫土等分層壓實填充，壓實度要達到公路路基相應規(guī)范要求，并回復操作坑周圍地貌。

4 結論

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，我們應該通過對管道穿越高速公路的工程安全性進行識別、分析，確定風險等級，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手段對項目進行有效控制，確保管道與高速公路的安全性，使項目風險降到最低水平，最終達到保證管道和高速公路安全的目的。

【參考文獻】

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[3]《油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50369-2006）[S].

[4]《頂進施工法用鋼筋混凝土排水管》（JC/T 640-2010）[S].

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

[責任編輯：張濤]