天然氣管道下穿高速公路施工控制技術研究

解騰飛（長沙市燃氣實業有限公司,長沙　410008）

天然氣管道下穿高速公路施工控制技術研究

解騰飛
（長沙市燃氣實業有限公司,長沙410008）

某天然氣管道徑向垂直下穿高速公路，采用大直徑鋼筋混凝土管道頂管非開挖頂進，可減少對交通影響及路基的穩定性。從頂管下穿過程的受力分析驗證頂管設計的正確性，并指出頂管施工的優點、施工控制技術及安全控制要點，為類似下穿高速公路的頂管施工工程提供了實踐經驗。

天然氣管道; 下穿道路; 施工要點; 控制技術

1　　引言

某輸氣管線下穿某高速公路，與該高速公路垂直相交。該輸氣管道為內徑為1.0m，管徑426mm，壁厚10cm的Φ7冷軋帶肋鋼筋C40混凝土圓管，采取鋼筋混凝土套管非開挖頂管掘進形式下穿，其中覆土厚度為4.2m，長度為52m。大直徑管道下穿公路的研究主要集中于泥水平衡頂管法、大孔徑管棚支護體系、頂管施工對高速公路交通影響評價及頂進施工關鍵技術研究等方面。下穿頂管根據材質有鋼管及鋼筋混凝土兩類，天然氣鋼筋混凝土管道作為下穿管道，其受力敏感性較大，為保證頂管順利下穿已經高速公路下沉量符合要求，需對此進行技術論證。

2　　頂管下穿受力計算

2.1 荷載計算

荷載分為恒載與活載，其中恒載為頂管上覆土垂直壓力及管道自身壓力，其計算式分別為：q1=Hγ1與q2=γ2t。式中：H為上履土厚；γ為土容重；t為管壁厚度。因此求得活載為97.5kN/m2與2.5kN/ m2。

為簡化計算且不考慮動力效應，按照規范計算車輛后輪單邊荷載橫向寬度為3.76m，荷載縱向分別寬度為8.53m，車輛荷取為5.29kN/ m2。

2.2 彎矩計算及內力組合

上覆巖土的彎矩3.76kN.m，頂管自重的彎矩為0.42kN.m，活載彎矩為0.21kN.m。

根據《公路橋涵設計通用規范》進行內力組合計算。承載能力極限狀態組合下為4.76kN.m，短期組合4.93kN.m，長期荷載組合下彎矩為4.63kN.m。

2.3 截面設計

鋼筋采用Φ7冷軋帶肋鋼筋，間距為45mm，布置成雙層鋼筋Φ7@75.1mm。經驗算可知其滿足截面強度要求。采用有限差分法數值計算頂管施工后的豎向位移場如下圖所示。由圖可知頂管施工對路基的影響較小，滿足路基穩定性要求。

3　　頂管施工的優點及控制要點

在預下穿時高速公路一定距離處深挖一工作坑（長4m寬3m、深為管底標高加0.6m），采用經緯儀測量穿越中心線及基地標高，將套管端部的刃腳部分頂入路基下方，在套管內人工開挖土的同時將套管頂入土內，直至達到設計位置。

3.1 頂管施工的優點

頂管施工是一種非開挖技術，對上覆巖土體及附屬設施影響較少，且管道的使用年限大于開挖回填管道，因而在市政管道工程中應用普遍。頂管施工適用范圍較為廣泛，可下穿高速公路、河流、建筑物等，安全有效并且對環境影響極小。在下穿高速公路施工過程中不需交通管制且對公路結構影響不大。

3.2 頂管施工注意事項

（1）在施工前應掌握高速公路路基地質條件、地下管線及相應附屬設施的分布，應避開地下建筑物，當上覆土層厚度不足時應采取注漿加固的方法保障路面穩定性。

（2）工作井及接收井的布置的原則為保證每次掘進的長度滿足要求、盡量滿足施工組織的要求、降低施工成本及工程實際情況。

（3）工作井的尺寸應根據工作需要擬定，并需加強其穩定性，在埋深不大時可采用放坡開挖式，在場地受限等情況下可采用鋼筋混凝土樁或擋土墻。

（4）在頂管掘進的過程中應密切關注油泵壓力表的變化，當出現尖點時應立即停止頂進及檢查分析。

（5）頂管作業前應做預頂試驗，主要檢查項目為液壓系統性能及傳力設備的方位。機頭鉆入土中時極易產生偏差，每頂進30-50cm時應及時進行測量與糾偏，測量部位為管道前端位置。

（6）頂進一節管道后立即接上下一節管道并保證管道的平順度及密封性，管內用鋼脹圈將兩節管接口支撐牢固保持剛性連接狀態以保證頂進過程中高程和方向的準確性。

3.3 施工安全保障措施

（1）建立安全施工責任制及施工人員任職前接受崗前安全培訓，堅持安全與質量兩手抓的原則，且安全第一，任何其他因素均得為其繞路，確保平安工地的建設。

（2）各電動設備應專門設置放置區，并在醒目處放置警示牌。

（3）工作坑周圍應設置圍欄，并設置明顯標志，嚴禁非工作人員進入施工場地。

4　　結論

本文以某天然氣管道下穿高速公路工程項目為例，論證了大直徑鋼筋混凝土管道設計參數的可靠性及施工控制技術與安全控制要點。通過本文研究可知該輸氣管道滿足設計規范要求，頂管下穿高速公路時頂進施工對路面交通不造成影響，且路基穩定性滿足要求。

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解騰飛(1986-)，男，主要從事城鎮天然氣建設及管理工作。