長距離砂層地段奧格頂管穿越質量控制

張煥杰 邸國清 張永超

摘要：印度JHPL項目在CH50處采用奧格頂管連續穿越國道和鐵路，地下2m以下為砂層，地下水豐富，易涌水涌砂，施工難度較大。通過對施工的前期、施工過程進行風險識別和控制，保證了工程的順利完工。

Abstract： The JHPL project in India uses the Auger pipe to continuously cross national roads and railways at CH50. The sand layer is less than 2 meters below the ground， which is rich in groundwater and prone to gushing water and sand， making construction difficult. Through the identification and control of risks in the pre-construction and construction process， the smooth completion of the project is guaranteed.

關鍵詞：砂層;奧格頂管;質量控制

Key words： sand layer;Auger pipe;quality control

中圖分類號：TV672+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）02-0096-02

0? 引言

奧格頂管是繼盾構施工發展起來的一種非開挖管道穿越施工方法，它能穿越公路、鐵路、橋梁、管道、地面任何建筑物，安全系數高，不受季節等因素的影響。采用該技術施工，能減少對環境污染和道路的堵塞，具有顯著的經濟效益和社會效益，已經成為管道施工企業解決管道穿越的重要施工手段。

1? 工程簡介

印度JHPL管道工程支線項目位于印度東北部Bihar邦，業主為印度天然氣公司（GAIL），PMC為MECON LTD.，該奧格頂管穿越為重要的控制性工程，位于CH50，根據設計要求需要連續穿越83號國道以及Patna-Gaya復線鐵路，穿越總長度54m，主管為323mm，套管為457mm，穿越角度為90度，最小埋深為1.5m，最大埋深處管頂至鐵路軌底距離5.93m，見圖1。業主地勘報告顯示穿越兩側均為砂層，2m地下水豐富，容易導致砂子液化，施工難度高、風險大。以下為穿越剖面圖。

2? 施工質量控制

2.1 工期控制

由于頂管穿越兩側長期存在阻工問題，導致任何施工活動不能開展。待阻工問題解決后，穿越許可有效期僅剩20天。申請許可延期需要較長時間，可能會導致整個項目工期延后。所以必須在20天內完成頂管穿越、穿越管段試壓、穿管、連頭地貌恢復等，工期極為緊張。為此項目部采用制定了詳細的施工計劃，找出工期的關鍵路徑，采取倒逼工期的方式。在頂管施工期間完成管段的預制、試壓、防腐、安裝絕緣支撐以及通風管的預制和刷漆。此外，項目部積極的與PMC協調，將套管的焊口防腐由刷漆改為熱收縮套，縮短焊口防腐的等待時間。

2.2 施工前質量控制

根據PMC批復的圖紙，奧格頂管穿越約為54m，距離較長，對地質條件的了解是頂管能否成功穿越的重要基礎。為此，項目部委托當地施工隊伍在兩側溝渠、鐵路和國道中間位置進行補勘。結果發現地表下2m均為砂層，地下水極為豐富，容易導致砂子液化。針對這種特殊地質情況，項目部編制了詳細的施工方案，并獲得PMC批準。由于國道和鐵路兩側有光纜，所以必須采取措施對光纜進行保護。為此，項目部聯系鐵路以及通信部門，明確了光纜的具體位置、數量、埋深，采用編織袋進行防護，施工期間安排保安盯守。項目部抽調精干隊伍，包括質量人員、HSE、焊工、管工、土建人員組成頂管施工小組，負責該段的頂管作業。頂管機、絞龍、焊機、吊車、挖掘機機等設備也在第一時間到位，備齊各種施工物資，從而降低質量事故、安全風險的概率。

2.3 始發坑、后背墻以及質量控制

根據設備以及支架長度，確定了基坑長為10m，寬約4m，深2.5m。開挖過程中底部有明顯地下水滲出，坑壁出現了坍塌的情況。為此，施工人員對始發坑掘進采用鋼板以及木樁進行支護，邊坡采用采用噴錨混凝土進行防護，底部采用C20混凝土封底，始發坑底設置匯水坑。為了保證安全，在始發坑安裝兩處應急逃生梯。

由于砂層屬于無粘性的松散沙土，頂管所需要的總頂力通過頂管的后背墻傳給后靠土體，容易引起后背墻土體的滑動甚至坍塌，產生大幅度位移，使得后背墻發生傾斜，導致頂管出現頂力不均勻分布在套管上，容易出現“抬頭”，嚴重時將導致頂管失敗。為此，項目部采用木樁、鋼板制作后背墻。頂進過程中要求現場技術人員對后背進行觀察測量，一旦發現問題立即停止，及時采取措施補救。

2.4 始發前控制

根據DGPS定位，精準安裝套管導軌，并牢固固定，防止移位。此外還必須按照套管管托支架，它是承擔套管重力，保證套管水平的重要部件。安裝套管托支架前根據套管中線的高度計算出套管支架的高度，然后將其安裝在導軌前段位置。使用吊車將頂管機吊裝在導軌上，檢查旋轉軸線是否與套管中心線吻合。如吻合，即可進行連接進行調試。

根據設計要求，套管長度為6m。安裝套管前要完成坡口的加工，并用電火花檢漏儀進行檢漏，如發現漏點，要用補傷片和補傷棒配合完成補傷。第一節套管的安裝角度必須準確，不允許出現斜口，要使用DGPS反復測量。當頂進2m時，要停機檢查套管的水平度、垂直度以及偏離情況，如果出現偏差要及時糾正。在完成第一道口掘進口，要精準對套管第一道口，這是決定是否發生偏離的重要因素。

2.5 頂進作業質量控制

2.5.1 超挖控制

由于穿越掌子面為不穩固地層，在施工過程中，易造成掌子面坍塌，刀頭與地層之間出現較大空間，形成超挖。造成穿越處形成空洞，可能導致穿越處塌陷，威脅到國道和鐵路的正常通行。為此，施工時控制頂力和頂進速度，充分使刀頭和地層接觸，及時排除渣土，降低超挖的風險。

2.5.2 控向控制

頂進前，在保證頂進支架水平的前提下，使頂進前段略高于后端。在頂進過程中，人為提高機頭標高，使刀頭出洞標高比設計標高1cm，即使套管發生了沉降，也不會造成影響。根據設計要求，每隔6m需要焊接套管。對口時需要仔細測量焊口的間隙，嚴禁防止斜口，防止“蛇形”前進。焊接完成后，需要采用GPS重新測量奧格頂管機的姿態，及時進行調整。頂進過程中，隨時關注油缸的壓力，保證套管均勻受力，套管每頂進30cm要實測一次中心軸線，一旦發現偏離，要立即糾偏。

2.5.3 防止“抱管”

奧格頂管機在頂進的過程中，主要受到側壁阻力、管端阻力和彎曲阻力，其中管端阻力變化不大。但是在奧格頂管機頂進過程中，套管與地層之間的間隙隨之不斷頂進而逐漸減小，套管與地層之間的摩擦力逐漸增大，對套管的頂進力小于土體給套管帶來的阻力，出現“抱死”情況。為了防止抱管情況的發生，技術人員將涂抹在套管外側的膨潤土改為潤滑油，降低土體與套管之間的摩擦系數，進而降低摩擦力。同時在頂進過程中，及時采取糾偏措施，防止套管出現“蛇形”前進的情況。一旦發現偏離，立即進行糾偏，減少彎曲阻力。

2.5.4 過程監測

穿越處車流量大，為了保證火車和汽車的正常通行，必須對施工過程進行監測。不但需要對管道的穿越軸線進行監測，還需要對通行的國道和鐵路進行監測，防止出現塌陷。一旦發現問題必須停工檢查，采取可靠的安全措施方可進行施工，保證鐵路和國道的通行安全。

2.6 接收坑質量控制

根據頂進套管的長度準確算出刀頭位置，采用小型挖機挖出管端。為了防止涌水涌砂，造成地層坍塌，在靠近鐵路一側采用鋼板樁和沙袋進行加固，同時注入水玻璃封住地下水。待地下水被封住后，即可開挖接收坑。同時撤出絞龍、拆卸頂管機，做好穿主管準備。待接收坑開挖完畢后，即刻安裝通風管、穿預制管線、連頭作業。

經過連續兩周施工后，順利完成了該處頂管的作業，施工過程、施工措施、施工質量得到PMC認可。通過監測，鐵路和國道周圍沒有出現沉降，未對正常通行產生影響。

3? 結束語

本文通過對砂層地段奧格頂管的施工前、施工中、施工后的風險進行了剖析，提出了風向控制措施，保證了頂管穿越的順利完工，為同類地層的奧格頂管穿越提供借鑒。

參考文獻：

[1]趙宇.管道輸水工程穿越題錄頂管的施工方法[J].山西水利科技，2015（2）：45-48.

[2]逯少森.管道施工中頂管穿越的缺陷控制及誤差校正[J].勝利油田職工大學學報，2008（2）：44-45.

[3]鮮濤.油氣管道頂管穿越河流風險評價技術研究[D].成都：西南石油大學，2015.