西二線頂管穿越溫厚高速

姚興安 大慶油田設計院

1 工程概況

溫厚高速穿越是西氣東輸二線南昌—上海支干線管道工程的穿越工程。南昌—上海支干線西起南昌東至上海，沿途經江西鷹潭、上饒，浙江金華、衢州、杭州、嘉興到達上海市，長約884.3 km，設計輸氣能力100×108m3/a。穿越套管長度為62m，采用鋼承口型鋼筋混凝土套管。

2 第一次施工失敗原因

第一次穿越施工時，頂進約34m時公路路面發生塌陷，由于地質條件考慮不足，頂管工作井采用的是鋼制沉井，工作井所處位置地下水位高，地質為粉砂，整個土體支撐力差，鋼制工作井自身質量較輕且密閉性有一定缺陷，造成在頂進過程中沉井支撐力不足。當液壓油缸推進砼套管時工作井整體后移約1m，在頂進時使得液壓油缸推力無法全部作用于向前推進砼套管，大部分推力被分散到井體，使得砼套管頂進速度過慢。頂管機前端流砂質土流量大于頂管機吞吐量，形成前端土體空洞，造成高速路面沉降量超出控制范圍。隨即停止頂進施工，對路面采取了注漿填堵等加固處理，防止路面的進一步塌陷。

3 第二次頂管施工

再次頂管吸取了上次的教訓，按有關方面的要求將穿越位置水平向東平移至原頂管6m。為減小因頂管對路面的影響，縱向向下加深了1.5m，工作井采用鋼筋混凝土沉井，套管頂部至覆土層為2.7 m，套管頂部至高速公路路面6.9m。

3.1 機頭選型

穿越點穿越地層為粉砂，根據此處地質特點并吸取教訓后，決定該處穿越采用封閉式壓力平衡頂管機施工。該頂管機具采用的是銳角刃口擠壓式切削土體方式，可以有效地保持挖掘斷面土體的穩定，對所頂進套管外壁周圍的土體擾動比較小。該機頭取消了刀盤后使得切削斷面直徑基本等同于砼套管外徑，頂進后壁外土體與套管空隙小于1.5 cm，有效地控制了土體形成空隙造成的路基下沉。

3.2 工作井后背墻

根據管子直徑，選擇寬4m，高2.5m，厚70 cm，外側以預制鋼后背為模板，兩側支模，內澆鋼筋混凝土的后背墻，頂進主油缸選用200 t行程為2m的油缸，共4臺。把總推力、工作井所能承受的最大頂力及混凝土套管軸向允許推力進行比較，取最小值作為油缸的總推力。工作井設計允許承受的最大頂力為500 t，套管軸向允許推力777.2 t，主頂油缸選用4臺200 t（2 000 kN）級油缸。每只油缸頂力控制在100 t以下，可以通過油泵壓力來控制，油缸總推力400 t。因此無需增加額外的頂進系統即可滿足要求。

3.3 管理控制

為保證安全完成此次頂管穿越，確保溫厚高速安全，頂進過程中監測控制路面沉降，確保路基安全，設三級風險值。達到預警值（6.7mm）時應引起關注，加密監測次數；達到報警值13.3mm時，加強注漿量并調整漿液密度，增大泥漿的支撐力；當沉降值達到20mm時，立即停止頂管施工，將頂管機密封艙關閉，并將頂管機頂進自然土體內，保證密封艙內的土壓力高于艙外自然土體壓力，確保沉降不會延續，保證路基安全。同時采取壁外注漿進行泥漿置換，固化土體。