頂管施工自身安全風險分析及規避措施探討

陸 小 龍

(上海市電力公司經濟技術研究院，上海 200002)

頂管施工自身安全風險分析及規避措施探討

陸 小 龍

(上海市電力公司經濟技術研究院，上海 200002)

結合電力隧道工程實例，從不良地區施工與長距離大埋深穿越施工兩方面對頂管施工過程中自身安全風險進行了分析，并探討了頂管施工風險的規避措施，可供類似電力隧道工程參考借鑒。

電力隧道，頂管施工，風險分析，規避措施

0 引言

由于城市化的高速發展，為了滿足電力供應的需要，高電壓等級的變電站進入城市中心區域，城市中部分輸電網將向地下空間發展，這就對電纜數量和輸送容量提出了更高的要求。電力隧道的優越性在于能夠顯著提高電纜線路的輸送能力。同時，電力隧道能大量節約土地資源。

頂管施工是電力隧道施工的主要施工方法之一。它是繼盾構施工之后而發展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線等。頂管施工過程中存在一定的風險，需要采取相應的規避措施，保證頂管施工的安全進行。

1 工程概況

前程路電力隧道場地位于上海市錦繡路和前程路，場區內人口密集，交通繁忙。該電力隧道長度約1 150 m，沿線共設2座工作井和1座接收井，隧道采用頂管施工。本工程所涉及的主要障礙物有河浜、水塘、駁岸和一些廢舊建筑的基礎，并存有未探明的樁基，另外臨近線路附近有世博電力隧道。

2 頂管施工自身安全風險分析

2.1 不良地質區施工

頂管施工過程中可能遭遇流砂、承壓水層、土質不均勻等不良地質，易發生開挖面失穩等風險事故；遇到地層變異、地下障礙物等地質條件，容易引起頂管軌跡偏移，最終延緩工期，并磨損掘進機的刀盤導致頂管施工不能正常進行，引起地面不均勻沉降甚至開裂等風險事故。

1)不明障礙物：許多地下市政管線及建(構)筑物圍護樁基如果未探明，而在頂管過程中遇到，給頂管正常頂進帶來困難，會使得頂管速度放緩，工期延長，長時間的頂管作業會導致頂管設備，如刀盤磨損等，也會導致開挖面對應地表面產生裂縫，甚至坍塌。

2)土質不均勻：頂管穿越斷面范圍內土層變化較大，且同一層內存在土性不均現象，土層的強度差別大。頂管在斷面內存在軟硬不同土層中頂進時，易造成軟弱土層排土過多而引起地層沉降，同時造成頂管方向偏移等問題。

3)承壓水或涌水：承壓水的存在可能致使工作面涌水、失穩，在砂性土區域甚至導致流砂管涌等工程事故。

4)流砂：粉性土和局部粘性土中的粉性土夾層透水性較強，在一定的動水壓力作用下易產生流砂現象，會導致開挖面不穩，或致使地表塌陷或建筑物地基破壞，給施工帶來很大困難，甚至造成特大工程事故。

2.2 長距離大埋深穿越施工

長距離和大埋深頂管施工中頂管所承受的水土壓力增加，也增加了頂進的摩阻力和頂管穿越時間，容易出現頂進困難、軌跡偏移甚至管片頂碎等風險事故。其中長時間長距離廣地域的頂管施工增加了遇到不良地質條件、不明地下障礙物和樁基的概率，增加了頂管施工的工期和風險。

1)頂力過大管片破損：頂管埋深大，上覆土作用在管片上的土壓力大，摩阻力大；頂管距離長，土體與管片總接觸面積增大，頂進摩阻力增大。在管片頂進過程中，作用在管片上的頂力很大，容易導致管片破損。

2)阻力大頂進困難：頂管埋深大、距離長帶來摩阻力增大的問題，為了保護管片的完整性，可能要采取一系列措施減小摩阻力，如調整注漿參數，增大開挖土體觸變性等等。諸多復雜的措施會增加頂進的難度。

3)刀盤磨損：長距離的頂管施工會增加機械的臺班數和工作強度，機械裝備長時間高強度的工作容易出現疲勞損壞和過度磨損，特別是刀盤磨損。

3 風險規避措施

針對上述頂管施工自身安全風險，采取的風險規避措施主要包括：

1)在頂管進出洞過程中，若發現地質較差，應及時對洞口土體進行注漿加固，加固洞口前5 m范圍內，洞口四周距管道外側2 m～3 m，可有效避免和控制最可能出現的工作面滲漏水和塌方等事故。

2)對有暗浜、河塘地段，易發生流砂、管涌及存在承壓水頭地層，要做好必要的土體加固、止水、隔水措施，并制定相應應急預案。

3)在長距離大埋深頂管頂進過程中，需要在管外壁形成完整的觸變泥漿潤滑套，減小頂力隨著頂進距離的增加而遞增的幅度。

4)在砂質粉土、淺覆土和穿越河道過程中，采取加固措施應對泥漿冒頂的風險，保護泥漿潤滑套。

5)保證泥漿的致密性，提高抗泥水滲透性能以保證泥漿潤滑套的完整性。盡量減少施工停頓，提高頂進效率。在粉砂層中尤其要盡可能減少停頓次數，避免多次施加過大的初始頂力，造成管片破損，方向偏移等問題。

6)頂管穿越管線和周圍建(構)筑物樁基時，首先要探明管線和周圍建(構)筑物樁基的位置、走向，并制定合理的施工方案，盡量減少對周圍環境的擾動。施工過程中，要對管線和周圍建(構)筑物樁基變形進行實時監測，一旦發生較大變形，應立即采取相應的補救措施。

7)對穿越施工進行地下水位、地表沉降和周圍建(構)筑物樁基變形的實時監測，及時掌握施工對周邊環境的影響范圍和程度。

8)應嚴格保證施工質量，控制施工速度，嚴格按照施工圖和預計施工進度施工，嚴禁發生超挖行為。

4 結語

電力隧道頂管施工過程中將面臨不良地質區施工風險、長距離大埋深穿越施工以及施工設備風險，因此要采取相應的措施以規避這些可能存在的風險。本文結合電力隧道工程實例，對頂管施工過程中自身安全風險進行了分析，并探討了頂管施工風險的規避措施，可供類似電力隧道工程參考借鑒。

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[2] 王國英.注漿加固在頂管施工的應用[J].中國高新技術企業，2010(3):155-156.

[3] 賀昆海.頂管工程關鍵技術及其實施的風險分析與應用[D].長沙：湖南大學，2012.

Discussionontheself-safetyriskanalysisandriskaversionmeasuresofthepipejackingconstruction

LUXiao-long

(EconomyandTechnologyInstituteofShanghaiMunicipalElectricPowerCompany,Shanghai200002,China)

Combined with the power tunnel project as an example, from the troubled area construction and long distance and large depth through construction two aspects， its own security risks in the process of pipe jacking construction are analyzed, and risk aversion measures of the pipe jacking construction are discussed, which can be used for reference in the similar power tunnel project.

power tunnel, pipe jacking construction, risk analysis, aversion measures

1009-6825(2014)33-0166-02

2014-09-15

陸小龍(1969- )，男，工程師

U455

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