长距离砂层地段奥格顶管穿越质量控制

张焕杰 邸国清 张永超

摘要：印度JHPL项目在CH50处采用奥格顶管连续穿越国道和铁路，地下2m以下为砂层，地下水丰富，易涌水涌砂，施工难度较大。通过对施工的前期、施工过程进行风险识别和控制，保证了工程的顺利完工。

Abstract： The JHPL project in India uses the Auger pipe to continuously cross national roads and railways at CH50. The sand layer is less than 2 meters below the ground， which is rich in groundwater and prone to gushing water and sand， making construction difficult. Through the identification and control of risks in the pre-construction and construction process， the smooth completion of the project is guaranteed.

关键词：砂层;奥格顶管;质量控制

Key words： sand layer;Auger pipe;quality control

中图分类号：TV672+.2                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）02-0096-02

0  引言

奥格顶管是继盾构施工发展起来的一种非开挖管道穿越施工方法，它能穿越公路、铁路、桥梁、管道、地面任何建筑物，安全系数高，不受季节等因素的影响。采用该技术施工，能减少对环境污染和道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益，已经成为管道施工企业解决管道穿越的重要施工手段。

1  工程简介

印度JHPL管道工程支线项目位于印度东北部Bihar邦，业主为印度天然气公司（GAIL），PMC为MECON LTD.，该奥格顶管穿越为重要的控制性工程，位于CH50，根据设计要求需要连续穿越83号国道以及Patna-Gaya复线铁路，穿越总长度54m，主管为323mm，套管为457mm，穿越角度为90度，最小埋深为1.5m，最大埋深处管顶至铁路轨底距离5.93m，见图1。业主地勘报告显示穿越两侧均为砂层，2m地下水丰富，容易导致砂子液化，施工难度高、风险大。以下为穿越剖面图。

2  施工质量控制

2.1 工期控制

由于顶管穿越两侧长期存在阻工问题，导致任何施工活动不能开展。待阻工问题解决后，穿越许可有效期仅剩20天。申请许可延期需要较长时间，可能会导致整个项目工期延后。所以必须在20天内完成顶管穿越、穿越管段試压、穿管、连头地貌恢复等，工期极为紧张。为此项目部采用制定了详细的施工计划，找出工期的关键路径，采取倒逼工期的方式。在顶管施工期间完成管段的预制、试压、防腐、安装绝缘支撑以及通风管的预制和刷漆。此外，项目部积极的与PMC协调，将套管的焊口防腐由刷漆改为热收缩套，缩短焊口防腐的等待时间。

2.2 施工前质量控制

根据PMC批复的图纸，奥格顶管穿越约为54m，距离较长，对地质条件的了解是顶管能否成功穿越的重要基础。为此，项目部委托当地施工队伍在两侧沟渠、铁路和国道中间位置进行补勘。结果发现地表下2m均为砂层，地下水极为丰富，容易导致砂子液化。针对这种特殊地质情况，项目部编制了详细的施工方案，并获得PMC批准。由于国道和铁路两侧有光缆，所以必须采取措施对光缆进行保护。为此，项目部联系铁路以及通信部门，明确了光缆的具体位置、数量、埋深，采用编织袋进行防护，施工期间安排保安盯守。项目部抽调精干队伍，包括质量人员、HSE、焊工、管工、土建人员组成顶管施工小组，负责该段的顶管作业。顶管机、绞龙、焊机、吊车、挖掘机机等设备也在第一时间到位，备齐各种施工物资，从而降低质量事故、安全风险的概率。

2.3 始发坑、后背墙以及质量控制

根据设备以及支架长度，确定了基坑长为10m，宽约4m，深2.5m。开挖过程中底部有明显地下水渗出，坑壁出现了坍塌的情况。为此，施工人员对始发坑掘进采用钢板以及木桩进行支护，边坡采用采用喷锚混凝土进行防护，底部采用C20混凝土封底，始发坑底设置汇水坑。为了保证安全，在始发坑安装两处应急逃生梯。

由于砂层属于无粘性的松散沙土，顶管所需要的总顶力通过顶管的后背墙传给后靠土体，容易引起后背墙土体的滑动甚至坍塌，产生大幅度位移，使得后背墙发生倾斜，导致顶管出现顶力不均匀分布在套管上，容易出现“抬头”，严重时将导致顶管失败。为此，项目部采用木桩、钢板制作后背墙。顶进过程中要求现场技术人员对后背进行观察测量，一旦发现问题立即停止，及时采取措施补救。

2.4 始发前控制

根据DGPS定位，精准安装套管导轨，并牢固固定，防止移位。此外还必须按照套管管托支架，它是承担套管重力，保证套管水平的重要部件。安装套管托支架前根据套管中线的高度计算出套管支架的高度，然后将其安装在导轨前段位置。使用吊车将顶管机吊装在导轨上，检查旋转轴线是否与套管中心线吻合。如吻合，即可进行连接进行调试。

根据设计要求，套管长度为6m。安装套管前要完成坡口的加工，并用电火花检漏仪进行检漏，如发现漏点，要用补伤片和补伤棒配合完成补伤。第一节套管的安装角度必须准确，不允许出现斜口，要使用DGPS反复测量。当顶进2m时，要停机检查套管的水平度、垂直度以及偏离情况，如果出现偏差要及时纠正。在完成第一道口掘进口，要精准对套管第一道口，这是决定是否发生偏离的重要因素。

2.5 顶进作业质量控制

2.5.1 超挖控制

由于穿越掌子面为不稳固地层，在施工过程中，易造成掌子面坍塌，刀头与地层之间出现较大空间，形成超挖。造成穿越处形成空洞，可能导致穿越处塌陷，威胁到国道和铁路的正常通行。为此，施工时控制顶力和顶进速度，充分使刀头和地层接触，及时排除渣土，降低超挖的风险。

2.5.2 控向控制

顶进前，在保证顶进支架水平的前提下，使顶进前段略高于后端。在顶进过程中，人为提高机头标高，使刀头出洞标高比设计标高1cm，即使套管发生了沉降，也不会造成影响。根据设计要求，每隔6m需要焊接套管。对口时需要仔细测量焊口的间隙，严禁防止斜口，防止“蛇形”前进。焊接完成后，需要采用GPS重新测量奥格顶管机的姿态，及时进行调整。顶进过程中，随时关注油缸的压力，保证套管均匀受力，套管每顶进30cm要实测一次中心轴线，一旦发现偏离，要立即纠偏。

2.5.3 防止“抱管”

奥格顶管机在顶进的过程中，主要受到侧壁阻力、管端阻力和弯曲阻力，其中管端阻力变化不大。但是在奥格顶管机顶进过程中，套管与地层之间的间隙随之不断顶进而逐渐减小，套管与地层之间的摩擦力逐渐增大，对套管的顶进力小于土体给套管带来的阻力，出现“抱死”情况。为了防止抱管情况的发生，技术人员将涂抹在套管外侧的膨润土改为润滑油，降低土体与套管之间的摩擦系数，进而降低摩擦力。同时在顶进过程中，及时采取纠偏措施，防止套管出现“蛇形”前进的情况。一旦发现偏离，立即进行纠偏，减少弯曲阻力。

2.5.4 过程监测

穿越处车流量大，为了保证火车和汽车的正常通行，必须对施工过程进行监测。不但需要对管道的穿越轴线进行监测，还需要对通行的国道和铁路进行监测，防止出现塌陷。一旦发现问题必须停工检查，采取可靠的安全措施方可进行施工，保证铁路和国道的通行安全。

2.6 接收坑质量控制

根据顶进套管的长度准确算出刀头位置，采用小型挖机挖出管端。为了防止涌水涌砂，造成地层坍塌，在靠近铁路一侧采用钢板桩和沙袋进行加固，同时注入水玻璃封住地下水。待地下水被封住后，即可开挖接收坑。同时撤出绞龙、拆卸顶管机，做好穿主管准备。待接收坑开挖完毕后，即刻安装通风管、穿预制管线、连头作业。

经过连续两周施工后，顺利完成了该处顶管的作业，施工过程、施工措施、施工质量得到PMC认可。通过监测，铁路和国道周围没有出现沉降，未对正常通行产生影响。

3  结束语

本文通过对砂层地段奥格顶管的施工前、施工中、施工后的风险进行了剖析，提出了风向控制措施，保证了顶管穿越的顺利完工，为同类地层的奥格顶管穿越提供借鉴。

参考文献：

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