西二线顶管穿越温厚高速

姚兴安 大庆油田设计院

1 工程概况

温厚高速穿越是西气东输二线南昌—上海支干线管道工程的穿越工程。南昌—上海支干线西起南昌东至上海，沿途经江西鹰潭、上饶，浙江金华、衢州、杭州、嘉兴到达上海市，长约884.3 km，设计输气能力100×108m3/a。穿越套管长度为62m，采用钢承口型钢筋混凝土套管。

2 第一次施工失败原因

第一次穿越施工时，顶进约34m时公路路面发生塌陷，由于地质条件考虑不足，顶管工作井采用的是钢制沉井，工作井所处位置地下水位高，地质为粉砂，整个土体支撑力差，钢制工作井自身质量较轻且密闭性有一定缺陷，造成在顶进过程中沉井支撑力不足。当液压油缸推进砼套管时工作井整体后移约1m，在顶进时使得液压油缸推力无法全部作用于向前推进砼套管，大部分推力被分散到井体，使得砼套管顶进速度过慢。顶管机前端流砂质土流量大于顶管机吞吐量，形成前端土体空洞，造成高速路面沉降量超出控制范围。随即停止顶进施工，对路面采取了注浆填堵等加固处理，防止路面的进一步塌陷。

3 第二次顶管施工

再次顶管吸取了上次的教训，按有关方面的要求将穿越位置水平向东平移至原顶管6m。为减小因顶管对路面的影响，纵向向下加深了1.5m，工作井采用钢筋混凝土沉井，套管顶部至覆土层为2.7 m，套管顶部至高速公路路面6.9m。

3.1 机头选型

穿越点穿越地层为粉砂，根据此处地质特点并吸取教训后，决定该处穿越采用封闭式压力平衡顶管机施工。该顶管机具采用的是锐角刃口挤压式切削土体方式，可以有效地保持挖掘断面土体的稳定，对所顶进套管外壁周围的土体扰动比较小。该机头取消了刀盘后使得切削断面直径基本等同于砼套管外径，顶进后壁外土体与套管空隙小于1.5 cm，有效地控制了土体形成空隙造成的路基下沉。

3.2 工作井后背墙

根据管子直径，选择宽4m，高2.5m，厚70 cm，外侧以预制钢后背为模板，两侧支模，内浇钢筋混凝土的后背墙，顶进主油缸选用200 t行程为2m的油缸，共4台。把总推力、工作井所能承受的最大顶力及混凝土套管轴向允许推力进行比较，取最小值作为油缸的总推力。工作井设计允许承受的最大顶力为500 t，套管轴向允许推力777.2 t，主顶油缸选用4台200 t（2 000 kN）级油缸。每只油缸顶力控制在100 t以下，可以通过油泵压力来控制，油缸总推力400 t。因此无需增加额外的顶进系统即可满足要求。

3.3 管理控制

为保证安全完成此次顶管穿越，确保温厚高速安全，顶进过程中监测控制路面沉降，确保路基安全，设三级风险值。达到预警值（6.7mm）时应引起关注，加密监测次数；达到报警值13.3mm时，加强注浆量并调整浆液密度，增大泥浆的支撑力；当沉降值达到20mm时，立即停止顶管施工，将顶管机密封舱关闭，并将顶管机顶进自然土体内，保证密封舱内的土压力高于舱外自然土体压力，确保沉降不会延续，保证路基安全。同时采取壁外注浆进行泥浆置换，固化土体。