頂管穿越公路的風(fēng)險評估及對策研究

路 平

（山西省交通科學(xué)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(jīng)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(gòu)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(shè)，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(nèi)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(cè)均為耕地。地層勘探深度內(nèi)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(fēng)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(zhì)充填，砂質(zhì)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(jié)構(gòu)的損壞，根據(jù)現(xiàn)場情況，采用內(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)熱收縮帶，熱煨彎管采用雙層環(huán)氧粉末+聚丙烯網(wǎng)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(shè)備，清理鋼筋混凝土套管內(nèi)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(fù)。

頂管結(jié)構(gòu)剖面圖、頂管穿越斷面圖、頂管設(shè)備布置圖見圖1、圖2、圖3。

圖1 頂管結(jié)構(gòu)剖面圖

圖2 頂管穿越斷面圖（單位：m）

圖3 頂管設(shè)備布置圖

3 頂管穿越公路的風(fēng)險評估及對策

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

事故嚴重程度等級主要依據(jù)人員傷亡、直接經(jīng)濟損失分級[3]，同時應(yīng)考慮社會影響方面的后果。當多種后果同時產(chǎn)生時，應(yīng)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(jù)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(fēng)險等級依據(jù)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(fēng)險等級的分級方法見表3。

表3 風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(zhì)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(fēng)險等級為中度Ⅱ。

（b）對策 在頂管施工前必須掌握地質(zhì)土層隨深度的變化，提前處理可能存在的不良地質(zhì)。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(fēng)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(nèi)不能堆放材料、棄土和行走大型機械?；娱_挖過程中應(yīng)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(shè)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(fēng)險等級為中度Ⅱ。

（b）對策 施工頂進時應(yīng)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(fēng)險等級為高度Ⅲ。

（b）對策 根據(jù)地質(zhì)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(yīng)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(zhì)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(fēng)險等級為高度Ⅲ。

（b）對策 嚴格做好輸氣管道施工質(zhì)量檢查與驗收。運營中天然氣產(chǎn)權(quán)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(jù)天然氣行業(yè)相關(guān)規(guī)范確定的輸氣管軸線的允許偏差。

b）依據(jù)《頂管施工技術(shù)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(yù)警值時，需采取糾偏措施。糾偏時指導(dǎo)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(diào)”[4]。

5 結(jié)語

由于施工的復(fù)雜性和地質(zhì)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(jié)構(gòu)的損壞，施工前要做好風(fēng)險評估并采取相應(yīng)措施，盡量減小對所穿越公路的影響和破壞。