淺析路帶河頂管穿越

張健

摘要：頂管穿越技術目前在管道施工中的應用越來越廣，技術越來越成熟，對施工技術方面本文不做詳細論述，僅針對實際施工過程中曾經遇到的問題，如路帶河這種特殊頂管施工內容的難點、重點進行分析，對應采取的措施進行描述，從而為類似施工提供參考，保證穿越成功率。

關鍵詞：路帶河頂管;重點、主要因素分析;采取對策

頂管穿越技術是管道施工中越來越運用廣泛的一種非開挖穿越技術，穿越的對象包括高速公路，高等級公路，重要的低等級公路、河流等等，應用極其廣泛。路帶河或河流頂管一般采用泥水平衡或土壓平衡機械頂管方式，避免采取人工頂管方式，減少施工風險。

[案例1]2006年寧波某LNG燃氣工程，管線穿越一條9米寬公路及一條25米寬河流，混凝土頂管操作坑深度達10米，套管長度80米，地下土質松軟，在頂進最后階段，發射井后背墻傾斜，雖然最后頂管成功，但是危險萬分。

[案例2]2012年江蘇某天然氣管道工程，頂管穿越河流及道路，根據設計圖紙，此處穿越采取頂管方式，頂管穿越土層屬于淤泥質粉質粘土夾粉土，物理力學性質差，做混凝土操作井時就發現井有沉降現象，但工期壓力大，還是如期開始頂管作業，頂進過程中，機頭不斷下沉，且套管頂進后內部接口因不均勻沉降錯開，無法形成穿管通道，頂管失敗，最后只得采取大開挖的方式，完成此次穿越。

[案例3]2020年中俄東線天然氣管道工程明水-哈爾濱支線施工時，管線穿越一條混凝土道路加路邊水渠，由于實際地下水位和土質與圖紙不符，原設計68米泥水平衡頂管在頂進52米時，機頭下沉，套管脫節，無法成孔，最終只得采取大開挖方式完成穿越。

經過與其他項目同事交流，也遇到過這種頂管失敗的問題，原因大多是因為地下水位及土質影響，套管下沉造成頂管失敗，或者操作井方式不對，后背墻不穩，造成頂管后力不繼，頂管無法完成。

根據上述工程實際經驗，作者試著分析了路帶河頂管失敗的原因，盡早采取措施避免，以期為類似施工提供參考，從而保證穿越成功率。

一、頂管失敗的原因

（一）地下施工環境影響

1.地下水位及土質影響

路帶河穿越位置一般地下水位高，且土質為流沙或軟土，土質松軟，沒有承載力，套管在頂進過程中，機頭下沉，造成頂管失敗。

在施工中，為了減少地下水的影響，大多井點降水或深井降水的方式，降低地下水位，可抽出的水含沙量很高，將底下的流沙隨著水抽出，形成空洞，反而造成頂管機頭下沉。

2.地下障礙物影響

對頂管位置地下障礙物調查不夠仔細，會遇到在頂管軸線上有管道、混凝土構筑物、堅硬的巖石等，機頭刀盤無法切削;有時地下有堅韌的樹根，或其他纏繞刀盤的物體，頂進過程中，機頭停止工作，造成頂管失敗。

2020年某單位明哈支線G203國道頂管施工時就發生上述問題，幾十年的老樹根被刀盤絞進泥漿倉內，把刀盤抱死，無法頂進。

（二）操作井形式影響

頂管操作井一般根據土質不同，分為鋼板沉箱，混凝土沉箱，拉森樁井，以及土質堅硬地段的以原土做井的方式，高水位、土質差的地區，采取了不合適的操作井，會造成井體不穩，靠背墻失效，從而造成頂管失敗。

（三）頂管土層的選擇影響

路帶河或者河流頂管穿越應充分考慮水壓的影響，選擇安全的頂管深度以及合適土質作為頂管操作層，保證套管頂的土層厚度以及土質滿足頂管需要，當操作層選擇不當，套管頂土層土質為流沙或軟土，松散的沙土，卵石層時，河底塌陷，河水灌進機頭，頂管失敗。

（四）頂管套管及密封材料的驗收影響

混凝土套管表面有露筋、空鼓、裂紋，粉狀混凝土等缺陷，造成頂管過程中套管碎裂，頂管失敗;密封材料起不到密封作用，頂管過程中，發生滲水甚至涌水現象，頂管失敗。

二、采取的防治措施

（一）頂管施工開始之前

1.必須對施工地點的地下水位和土質通過開挖探坑的方式，進行實際的勘測，與設計提供的勘察報告進行詳細的比對，給正確的選擇穿越方式提供依據;通過外協人員對當地情況進行詳細調查，確定地下障礙物情況，避免和頂管軸線沖突。

2.頂管穿越河流以及穿越路帶河等特殊穿越時，精確測量河流的深度、水位，從而確定安全的頂管深度。

3.加強對套管的質量驗收，必須選取有資質并能提供三方檢測報告的預制廠的產品，并且在現場進行逐個驗收，一旦發現露筋、空鼓、裂紋，表面混凝土有粉狀破損等缺陷時，堅決退回，更換合格的套管;對密封圈、緩沖墊板進行驗收，密封圈不得存在老化現象，緩沖墊板規格及韌性需滿足頂管要求。

4.操作井形式的選擇尤為重要，一般山區、丘陵等石方段地區無法使用混凝土豎井或拉森樁做井，采取大開挖放坡方式，井坑完成后，對邊坡采取混凝土噴涂或密目網覆蓋等方式保證安全。高水位，粉質粘土或粘土地區，一般采取拉森樁或混凝土豎井做井方式，根據計算，6m以內的操作井，采取先剝離1.5m后，再打9m長拉森樁，樁埋深5m，可以滿足頂管需求;6m-8m采取先剝離1.5m后，再打15m拉森樁，樁體埋深不少于8m，不會影響頂管;如超過8m，甚至達到20m以上時，采取混凝土豎井方式，分層開挖，分層接續，直至滿足深度要求。

（二）施工過程中

1.在施工過程中，從技術、質量、安全等方面加強管控，嚴格按照規范要求隨時測量穿越軸線及高程，遵循“勤量、勤糾、小量”的原則，循序漸進的完成校正工作，保證主管穿越通道符合管線中心線要求。

2.頂管過程中，發生套管管節滲水或涌水情況時，采取注入環氧水泥砂漿或化學注漿的方式臨時封堵套管間隙，同時加大降水力度，保證頂管繼續進行，在頂管結束后，解決此類問題。

3.在施工過程中，發生頂力突然加大情況時，泥漿系統不得停止工作，及時查找原因，及時處理：

（1）機頭碰到障礙物，阻力增加

派遣操作人員進入泥倉，確定障礙物類型，將障礙物破碎成可排出小塊，解決問題。

（2）泥漿失效，阻力加大

加大膨潤土比例，增加泥漿潤滑，如由于停滯時間過長造成泥漿失水，則注入新的泥漿逐漸替換，達到潤滑要求，解決問題。

（3）障礙物阻擋刀盤，無法頂進

當地下障礙物卡住刀盤，但障礙物纏繞在刀盤上，需清理刀盤否則無法頂進時，可采取在機頭上方開挖天窗，將機頭取出，清理后再重新在天窗內安裝，回填壓實后繼續頂進的方式解決問題;如遇到無法越過的障礙物，如運行的油氣管道、人工無法開鑿的石方等因素時，則需采取開挖管溝，取出機頭和套管，重新選取穿越位置。

4.針對路帶河或河流頂管充分考慮河水壓力對頂管的影響，采取河流截壩等措施，降低頂管通道位置的水位，減小壓力，避免河水涌入套管，淹沒通道或河底塌陷造成頂管失敗。

三、關于路帶河穿越頂管施工的幾點建議

1.對穿越位置進行詳細踏勘，并詳細了解地質水文情況，對穿越方式進行優化，對地下障礙物、水位埋深、土質情況進行綜合分析，如地下水位較高、流沙或軟土土質，確實不適合頂管施工，建議提前聯系設計、監理、業主到現場進行實地確認，變更為大開挖方案。

2.路帶河或河流頂管盡量采取拉森樁做井方式，可以根據井坑的深度選擇不同的拉森樁長度，通過增加圍檁的方式保證頂坑的安全。且拉森樁在頂管完成后可以全部拔出，減少環境的破壞和污染。

3.重視靠背墻的制作，靠背墻的底部要低于坑底平面0.5米以上，增加頂管時頂力向上的抗力;厚度和面積必須滿足頂力要求，且要給混凝土足夠的增強強度的時間。

四、結論

目前頂管施工在管道施工方法中的應用越來越廣泛，我公司投標的管道工程項目中頂管施工占比較大，希望以上淺薄的分析能給路帶河、河流頂管施工提供一點指導，提高穿越成功率，降低不必要的成本。

參考文獻

[1]邱佳舒.淺談頂管施工技術.基層建設，2015年27期.

[2]張小東.頂管施工遇障礙物解決途徑[J].價值工程，2013（22）.