张健

摘要：顶管穿越技术目前在管道施工中的应用越来越广，技术越来越成熟，对施工技术方面本文不做详细论述，仅针对实际施工过程中曾经遇到的问题，如路带河这种特殊顶管施工内容的难点、重点进行分析，对应采取的措施进行描述，从而为类似施工提供参考，保证穿越成功率。

关键词：路带河顶管;重点、主要因素分析;采取对策

顶管穿越技术是管道施工中越来越运用广泛的一种非开挖穿越技术，穿越的对象包括高速公路，高等级公路，重要的低等级公路、河流等等，应用极其广泛。路带河或河流顶管一般采用泥水平衡或土压平衡机械顶管方式，避免采取人工顶管方式，减少施工风险。

[案例1]2006年宁波某LNG燃气工程，管线穿越一条9米宽公路及一条25米宽河流，混凝土顶管操作坑深度达10米，套管长度80米，地下土质松软，在顶进最后阶段，发射井后背墙倾斜，虽然最后顶管成功，但是危险万分。

[案例2]2012年江苏某天然气管道工程，顶管穿越河流及道路，根据设计图纸，此处穿越采取顶管方式，顶管穿越土层属于淤泥质粉质粘土夹粉土，物理力学性质差，做混凝土操作井时就发现井有沉降现象，但工期压力大，还是如期开始顶管作业，顶进过程中，机头不断下沉，且套管顶进后内部接口因不均匀沉降错开，无法形成穿管通道，顶管失败，最后只得采取大开挖的方式，完成此次穿越。

[案例3]2020年中俄东线天然气管道工程明水-哈尔滨支线施工时，管线穿越一条混凝土道路加路边水渠，由于实际地下水位和土质与图纸不符，原设计68米泥水平衡顶管在顶进52米时，机头下沉，套管脱节，无法成孔，最终只得采取大开挖方式完成穿越。

经过与其他项目同事交流，也遇到过这种顶管失败的问题，原因大多是因为地下水位及土质影响，套管下沉造成顶管失败，或者操作井方式不对，后背墙不稳，造成顶管后力不继，顶管无法完成。

根据上述工程实际经验，作者试着分析了路带河顶管失败的原因，尽早采取措施避免，以期为类似施工提供参考，从而保证穿越成功率。

一、顶管失败的原因

（一）地下施工环境影响

1.地下水位及土质影响

路带河穿越位置一般地下水位高，且土质为流沙或软土，土质松软，没有承载力，套管在顶进过程中，机头下沉，造成顶管失败。

在施工中，为了减少地下水的影响，大多井点降水或深井降水的方式，降低地下水位，可抽出的水含沙量很高，将底下的流沙随着水抽出，形成空洞，反而造成顶管机头下沉。

2.地下障碍物影响

对顶管位置地下障碍物调查不够仔细，会遇到在顶管轴线上有管道、混凝土构筑物、坚硬的岩石等，机头刀盘无法切削;有时地下有坚韧的树根，或其他缠绕刀盘的物体，顶进过程中，机头停止工作，造成顶管失败。

2020年某单位明哈支线G203国道顶管施工时就发生上述问题，几十年的老树根被刀盘绞进泥浆仓内，把刀盘抱死，无法顶进。

（二）操作井形式影响

顶管操作井一般根据土质不同，分为钢板沉箱，混凝土沉箱，拉森桩井，以及土质坚硬地段的以原土做井的方式，高水位、土质差的地区，采取了不合适的操作井，会造成井体不稳，靠背墙失效，从而造成顶管失败。

（三）顶管土层的选择影响

路带河或者河流顶管穿越应充分考虑水压的影响，选择安全的顶管深度以及合适土质作为顶管操作层，保证套管顶的土层厚度以及土质满足顶管需要，当操作层选择不当，套管顶土层土质为流沙或软土，松散的沙土，卵石层时，河底塌陷，河水灌进机头，顶管失败。

（四）顶管套管及密封材料的验收影响

混凝土套管表面有露筋、空鼓、裂纹，粉状混凝土等缺陷，造成顶管过程中套管碎裂，顶管失败;密封材料起不到密封作用，顶管过程中，发生渗水甚至涌水现象，顶管失败。

二、采取的防治措施

（一）顶管施工开始之前

1.必须对施工地点的地下水位和土质通过开挖探坑的方式，进行实际的勘测，与设计提供的勘察报告进行詳细的比对，给正确的选择穿越方式提供依据;通过外协人员对当地情况进行详细调查，确定地下障碍物情况，避免和顶管轴线冲突。

2.顶管穿越河流以及穿越路带河等特殊穿越时，精确测量河流的深度、水位，从而确定安全的顶管深度。

3.加强对套管的质量验收，必须选取有资质并能提供三方检测报告的预制厂的产品，并且在现场进行逐个验收，一旦发现露筋、空鼓、裂纹，表面混凝土有粉状破损等缺陷时，坚决退回，更换合格的套管;对密封圈、缓冲垫板进行验收，密封圈不得存在老化现象，缓冲垫板规格及韧性需满足顶管要求。

4.操作井形式的选择尤为重要，一般山区、丘陵等石方段地区无法使用混凝土竖井或拉森桩做井，采取大开挖放坡方式，井坑完成后，对边坡采取混凝土喷涂或密目网覆盖等方式保证安全。高水位，粉质粘土或粘土地区，一般采取拉森桩或混凝土竖井做井方式，根据计算，6m以内的操作井，采取先剥离1.5m后，再打9m长拉森桩，桩埋深5m，可以满足顶管需求;6m-8m采取先剥离1.5m后，再打15m拉森桩，桩体埋深不少于8m，不会影响顶管;如超过8m，甚至达到20m以上时，采取混凝土竖井方式，分层开挖，分层接续，直至满足深度要求。

（二）施工过程中

1.在施工过程中，从技术、质量、安全等方面加强管控，严格按照规范要求随时测量穿越轴线及高程，遵循“勤量、勤纠、小量”的原则，循序渐进的完成校正工作，保证主管穿越通道符合管线中心线要求。

2.顶管过程中，发生套管管节渗水或涌水情况时，采取注入环氧水泥砂浆或化学注浆的方式临时封堵套管间隙，同时加大降水力度，保证顶管继续进行，在顶管结束后，解决此类问题。

3.在施工过程中，发生顶力突然加大情况时，泥浆系统不得停止工作，及时查找原因，及时处理：

（1）机头碰到障碍物，阻力增加

派遣操作人员进入泥仓，确定障碍物类型，将障碍物破碎成可排出小块，解决问题。

（2）泥浆失效，阻力加大

加大膨润土比例，增加泥浆润滑，如由于停滞时间过长造成泥浆失水，则注入新的泥浆逐渐替换，达到润滑要求，解决问题。

（3）障碍物阻挡刀盘，无法顶进

当地下障碍物卡住刀盘，但障碍物缠绕在刀盘上，需清理刀盘否则无法顶进时，可采取在机头上方开挖天窗，将机头取出，清理后再重新在天窗内安装，回填压实后继续顶进的方式解决问题;如遇到无法越过的障碍物，如运行的油气管道、人工无法开凿的石方等因素时，则需采取开挖管沟，取出机头和套管，重新选取穿越位置。

4.针对路带河或河流顶管充分考虑河水压力对顶管的影响，采取河流截坝等措施，降低顶管通道位置的水位，减小压力，避免河水涌入套管，淹没通道或河底塌陷造成顶管失败。

三、关于路带河穿越顶管施工的几点建议

1.对穿越位置进行详细踏勘，并详细了解地质水文情况，对穿越方式进行优化，对地下障碍物、水位埋深、土质情况进行综合分析，如地下水位较高、流沙或软土土质，确实不适合顶管施工，建议提前联系设计、监理、业主到现场进行实地确认，变更为大开挖方案。

2.路带河或河流顶管尽量采取拉森桩做井方式，可以根据井坑的深度选择不同的拉森桩长度，通过增加围檩的方式保证顶坑的安全。且拉森桩在顶管完成后可以全部拔出，减少环境的破坏和污染。

3.重视靠背墙的制作，靠背墙的底部要低于坑底平面0.5米以上，增加顶管时顶力向上的抗力;厚度和面积必须满足顶力要求，且要给混凝土足够的增强强度的时间。

四、结论

目前顶管施工在管道施工方法中的应用越来越广泛，我公司投标的管道工程项目中顶管施工占比较大，希望以上浅薄的分析能给路带河、河流顶管施工提供一点指导，提高穿越成功率，降低不必要的成本。

参考文献

[1]邱佳舒.浅谈顶管施工技术.基层建设，2015年27期.

[2]张小东.顶管施工遇障碍物解决途径[J].价值工程，2013（22）.