長距離砂層地段奧格頂管穿越質(zhì)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(xù)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(jìn)行風(fēng)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(guān)鍵詞：砂層;奧格頂管;質(zhì)量控制

Key words： sand layer;Auger pipe;quality control

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

0? 引言

奧格頂管是繼盾構(gòu)施工發(fā)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(shù)高，不受季節(jié)等因素的影響。采用該技術(shù)施工，能減少對環(huán)境污染和道路的堵塞，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，已經(jīng)成為管道施工企業(yè)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(yè)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(jù)設(shè)計要求需要連續(xù)穿越83號國道以及Patna-Gaya復(fù)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(yè)主地勘報告顯示穿越兩側(cè)均為砂層，2m地下水豐富，容易導(dǎo)致砂子液化，施工難度高、風(fēng)險大。以下為穿越剖面圖。

2? 施工質(zhì)量控制

2.1 工期控制

由于頂管穿越兩側(cè)長期存在阻工問題，導(dǎo)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(dǎo)致整個項目工期延后。所以必須在20天內(nèi)完成頂管穿越、穿越管段試壓、穿管、連頭地貌恢復(fù)等，工期極為緊張。為此項目部采用制定了詳細(xì)的施工計劃，找出工期的關(guān)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(yù)制、試壓、防腐、安裝絕緣支撐以及通風(fēng)管的預(yù)制和刷漆。此外，項目部積極的與PMC協(xié)調(diào)，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(zhì)量控制

根據(jù)PMC批復(fù)的圖紙，奧格頂管穿越約為54m，距離較長，對地質(zhì)條件的了解是頂管能否成功穿越的重要基礎(chǔ)。為此，項目部委托當(dāng)?shù)厥┕り犖樵趦蓚?cè)溝渠、鐵路和國道中間位置進(jìn)行補(bǔ)勘。結(jié)果發(fā)現(xiàn)地表下2m均為砂層，地下水極為豐富，容易導(dǎo)致砂子液化。針對這種特殊地質(zhì)情況，項目部編制了詳細(xì)的施工方案，并獲得PMC批準(zhǔn)。由于國道和鐵路兩側(cè)有光纜，所以必須采取措施對光纜進(jìn)行保護(hù)。為此，項目部聯(lián)系鐵路以及通信部門，明確了光纜的具體位置、數(shù)量、埋深，采用編織袋進(jìn)行防護(hù)，施工期間安排保安盯守。項目部抽調(diào)精干隊伍，包括質(zhì)量人員、HSE、焊工、管工、土建人員組成頂管施工小組，負(fù)責(zé)該段的頂管作業(yè)。頂管機(jī)、絞龍、焊機(jī)、吊車、挖掘機(jī)機(jī)等設(shè)備也在第一時間到位，備齊各種施工物資，從而降低質(zhì)量事故、安全風(fēng)險的概率。

2.3 始發(fā)坑、后背墻以及質(zhì)量控制

根據(jù)設(shè)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(xiàn)了坍塌的情況。為此，施工人員對始發(fā)坑掘進(jìn)采用鋼板以及木樁進(jìn)行支護(hù)，邊坡采用采用噴錨混凝土進(jìn)行防護(hù)，底部采用C20混凝土封底，始發(fā)坑底設(shè)置匯水坑。為了保證安全，在始發(fā)坑安裝兩處應(yīng)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(chǎn)生大幅度位移，使得后背墻發(fā)生傾斜，導(dǎo)致頂管出現(xiàn)頂力不均勻分布在套管上，容易出現(xiàn)“抬頭”，嚴(yán)重時將導(dǎo)致頂管失敗。為此，項目部采用木樁、鋼板制作后背墻。頂進(jìn)過程中要求現(xiàn)場技術(shù)人員對后背進(jìn)行觀察測量，一旦發(fā)現(xiàn)問題立即停止，及時采取措施補(bǔ)救。

2.4 始發(fā)前控制

根據(jù)DGPS定位，精準(zhǔn)安裝套管導(dǎo)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(dān)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(jù)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(dǎo)軌前段位置。使用吊車將頂管機(jī)吊裝在導(dǎo)軌上，檢查旋轉(zhuǎn)軸線是否與套管中心線吻合。如吻合，即可進(jìn)行連接進(jìn)行調(diào)試。

根據(jù)設(shè)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(jìn)行檢漏，如發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，要用補(bǔ)傷片和補(bǔ)傷棒配合完成補(bǔ)傷。第一節(jié)套管的安裝角度必須準(zhǔn)確，不允許出現(xiàn)斜口，要使用DGPS反復(fù)測量。當(dāng)頂進(jìn)2m時，要停機(jī)檢查套管的水平度、垂直度以及偏離情況，如果出現(xiàn)偏差要及時糾正。在完成第一道口掘進(jìn)口，要精準(zhǔn)對套管第一道口，這是決定是否發(fā)生偏離的重要因素。

2.5 頂進(jìn)作業(yè)質(zhì)量控制

2.5.1 超挖控制

由于穿越掌子面為不穩(wěn)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(xiàn)較大空間，形成超挖。造成穿越處形成空洞，可能導(dǎo)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(jìn)速度，充分使刀頭和地層接觸，及時排除渣土，降低超挖的風(fēng)險。

2.5.2 控向控制

頂進(jìn)前，在保證頂進(jìn)支架水平的前提下，使頂進(jìn)前段略高于后端。在頂進(jìn)過程中，人為提高機(jī)頭標(biāo)高，使刀頭出洞標(biāo)高比設(shè)計標(biāo)高1cm，即使套管發(fā)生了沉降，也不會造成影響。根據(jù)設(shè)計要求，每隔6m需要焊接套管。對口時需要仔細(xì)測量焊口的間隙，嚴(yán)禁防止斜口，防止“蛇形”前進(jìn)。焊接完成后，需要采用GPS重新測量奧格頂管機(jī)的姿態(tài)，及時進(jìn)行調(diào)整。頂進(jìn)過程中，隨時關(guān)注油缸的壓力，保證套管均勻受力，套管每頂進(jìn)30cm要實測一次中心軸線，一旦發(fā)現(xiàn)偏離，要立即糾偏。

2.5.3 防止“抱管”

奧格頂管機(jī)在頂進(jìn)的過程中，主要受到側(cè)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(jī)頂進(jìn)過程中，套管與地層之間的間隙隨之不斷頂進(jìn)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(jìn)力小于土體給套管帶來的阻力，出現(xiàn)“抱死”情況。為了防止抱管情況的發(fā)生，技術(shù)人員將涂抹在套管外側(cè)的膨潤土改為潤滑油，降低土體與套管之間的摩擦系數(shù)，進(jìn)而降低摩擦力。同時在頂進(jìn)過程中，及時采取糾偏措施，防止套管出現(xiàn)“蛇形”前進(jìn)的情況。一旦發(fā)現(xiàn)偏離，立即進(jìn)行糾偏，減少彎曲阻力。

2.5.4 過程監(jiān)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(jìn)行監(jiān)測。不但需要對管道的穿越軸線進(jìn)行監(jiān)測，還需要對通行的國道和鐵路進(jìn)行監(jiān)測，防止出現(xiàn)塌陷。一旦發(fā)現(xiàn)問題必須停工檢查，采取可靠的安全措施方可進(jìn)行施工，保證鐵路和國道的通行安全。

2.6 接收坑質(zhì)量控制

根據(jù)頂進(jìn)套管的長度準(zhǔn)確算出刀頭位置，采用小型挖機(jī)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(cè)采用鋼板樁和沙袋進(jìn)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(jī)，做好穿主管準(zhǔn)備。待接收坑開挖完畢后，即刻安裝通風(fēng)管、穿預(yù)制管線、連頭作業(yè)。

經(jīng)過連續(xù)兩周施工后，順利完成了該處頂管的作業(yè)，施工過程、施工措施、施工質(zhì)量得到PMC認(rèn)可。通過監(jiān)測，鐵路和國道周圍沒有出現(xiàn)沉降，未對正常通行產(chǎn)生影響。

3? 結(jié)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(fēng)險進(jìn)行了剖析，提出了風(fēng)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(xiàn)：

[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(xué)學(xué)報，2008（2）：44-45.

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