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第一作者单位：
天津市燃气热力规划设计研究院有限公司
摘自《煤气与热力》2023年4月刊
张美兰，何哲，张巍，等
.
3
条天然气管道并行顶管穿越高速公路分析
［J］
.
煤气与热力，
2023，43（4）
：B18-B20.
根据住建部《
2021
年城市建设统计年鉴》，
2021
年我国城市
天然气管道
长度为
929 087.71 km
。城市天然气管道顶管施工不仅可以极大提高施工效率，而且能实现更高经济效益和社会效益。城市天然气管道顶管施工比较复杂，
3
条天然气管道（简称管排）顶管穿越更加复杂。本文结合某工程案例，对管排顶管穿越高速公路的地面沉降和注浆加固方案进行探讨。
2
工程案例
为满足南疆电厂、塘沽新城及中心城区对天然气的需求，在天津市滨海新区拟建设西外环调压计量站。该站进站
天然气管道
为
DN 700 mm
高压
A
管道
（
设计压力
4.0 MPa
）
，出站天然气管道为
DN 700 mm
高压
B
管道（设计压力
2.5 MPa
）和
DN 500 mm
中压
A
管道（设计压力
0.4 MPa
）。
3
条管道同沟敷设后垂直顶管穿越西外环高速公路，穿越长度为
112.5 m
。高压
A
、
B
管道材质为
L360M
，直埋段管道规格为
D711
×
14.2
，穿越段管道规格为
D711
×
16
。中压
A
管道材质为
Q235B
，直埋段及穿越段管道规格均为
D508
×
10
。管排穿越西外环高速公路见图
1
。
高、中压
天然气管道
外加套管穿越西外环高速公路，套管为钢筋混凝土材质，执行
GB/T 11836
—
2009
《混凝土和钢筋混凝土排水管》中的Ⅲ级标准，规格为
D1620
×
135
。为减小管排顶管穿越过程中的土体干扰，防止路面塌陷，相邻套管净距为
5.38 m
。
单管顶管时地面沉降见图
2
。目前顶管施工引起的地面沉降，常采用
Peck
提出的地面沉降槽理论进行预测
［
1
］
。
表
1
各种顶管机头的超挖量计算
为预防施工造成道路沉降，在施工前，对工程影响范围路段进行注浆加固，保证道路设施安全。管排顶管穿越高速公路的注浆极为重要。
注浆时，在不改变地层组织的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并固结，达到改良土层性状的目的。注浆使土层粘结力和内摩擦角增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用。土层颗粒间隙注满浆液后，土层透水性降低，形成相对隔水层。采用无收缩注浆液，其特点：固结硬化时间容易调整，设计硬化时间长的注浆液也具有很高的强度。渗透性良好，特别是对微细砂层的渗透性优异。注浆液强度、硬化时间、渗透性能可根据现场实际需要任意调整。注浆液不流失，固结后不收缩，硬化剂无毒，对地下水不会造成污染。
注浆范围为管道中心线以上，距离套管外壁面
1
～
5 m
范围内。注浆孔布置在高速公路两侧路基边线以外
2.0 m
边坡上。注浆孔分布见图
3
。自每个注浆孔斜向下分布
14
根注浆管，进行辐射注浆，注浆管为
D42
×
3.0
钢管，长
7
～
26 m
。注浆管分布见图
4
。
注浆前进行注浆试验，主要确定注浆量、注浆压力。注浆压力以注浆液能顺利注入为原则，在保证注浆流量大于
10 L/min
的情况下，尽可能采用较小的注浆压力，减小地面冒浆的可能性。注浆压力可按
0.1
～
0.6 MPa
控制。注浆液为水泥浆液，水灰比为
1
∶
1
。注浆最大扩散半径按照
0.75 m
控制。
注浆过程中应注意观测路基变形情况，及时调整注浆参数，防止路基隆起，危及高速公路行车安全。注浆采用隔孔跳注，待第一批注浆孔注浆
12 h
后，再进行下一批注浆孔的注浆。注浆后利用地质雷达进行密实度检测，保证顶进后路基的密实度和稳定性。注浆结束后土体无侧限抗压强度应达到
1.0 MPa
。
顶管穿越时，高压
A
、
B
管道壁厚由直埋段的
14.2 mm
增加到
16 mm
，采用加强级防腐，套管内管道防腐补口采用三层热收缩套。
西外环调压计量站内设有集中放散装置，西外环高速公路东侧设有阀门井，阀门井内设放散装置，遇紧急情况将开启放散，将管道内天然气放空。
管道穿越段应单独进行强度试验及气密性试验。在每条管道直埋段上距离穿越段起点
20 m
外的适当位置设置检漏井
1
座，以检测套管内管道是否泄漏。
［
1
］
PECK R B. Deep Excavations and Tunneling in Soft Ground
［
DB/OL
］
.
［
2022-05-09
］
. https
：
//wenku.baidu.com/view/e2 71e874b8f67c1cfbd6b832? fr=sogou&_wkts_=16758 21265280.
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