天然氣輸氣站場搶修中埋地管線開挖的防護措施研究

阮長悅 周俊一

浙江金衢麗天然氣有限公司 浙江杭州

天然氣輸氣站場搶修中埋地管線開挖的防護措施研究

阮長悅 周俊一

浙江金衢麗天然氣有限公司 浙江杭州

結合輸氣站搶修工程的實際情況,對搶修作業(yè)中埋地管線開挖的保護措施進行了多方面的探索和創(chuàng)新,為今后類似條件下有效組織搶修開挖、確保搶修開挖現(xiàn)場的安全作業(yè)提供寶貴的經驗。

天然氣輸氣站搶修管溝開挖防護措施

天然氣輸氣場站搶修工程中若遇到埋地管線需要開挖,往往會成為搶修工程的重點難點,其難點主要表現(xiàn)在安全風險大、設備基礎易沉降、人工開挖量大、開挖作業(yè)面小等方面,同時又由于搶修作業(yè)會造成輸氣站停輸或部分輸氣工藝停運,因而搶修作業(yè)時間十分有限,搶修作業(yè)工期緊進一步加大了工程實施的難度。為了在輸氣站搶修工程中安全高效地完成埋地管道開挖,本文結合輸氣站搶修工程的實際情況,對搶修作業(yè)中埋地管線開挖的保護措施進行了多方面的探索和創(chuàng)新。

1 管溝開挖時的安全防護措施

由于天然氣埋地管道開挖是在已投運的工藝生產區(qū)中進行,出于安全考慮,在開挖前,應確保開挖段的埋地管道已完成天然氣放空和氮氣置換工作。參加搶修的工作人員必須時刻保持著高度的警戒狀態(tài),事先應明確人員組織體系和各自聯(lián)絡方式。

開挖作業(yè)時,應有專人負責監(jiān)護,定時檢測現(xiàn)場的甲烷濃度及做好記錄,開挖作業(yè)人員須佩戴安全帽等必要的安全勞保用品。若輸氣站未全站停氣,應明確站內已停氣并已氮氣置換的工藝管道與未停氣工藝管道的界面,未停氣的工藝管道區(qū)應做好硬隔離防護措施,并張貼未停氣防磕碰的警示標識標牌。

當作業(yè)環(huán)境不符合安全要求標準時,應立即撤離,并采取相應的措施直到環(huán)境再次符合作業(yè)環(huán)境的要求。在現(xiàn)場之外,監(jiān)護人員在無安全保護措施的情況下,嚴禁進出作業(yè)空間。出現(xiàn)異常狀況,應立刻停止作業(yè),撤離現(xiàn)場。作業(yè)現(xiàn)場的危險區(qū)域,設置醒目的警示牌,禁止無關人員進出,工作場地的通道應確保暢通無阻。

2 埋地管道開挖時管溝與設備基礎的防護措施

埋地管道深溝開挖對已建成輸氣站場的設備基礎影響較大,如果埋地管道開挖管溝離設備基礎較近又無相應的防沉降措施,易造成設備位移而產生應力破壞。為了防止管溝開挖所造成的周邊設備基礎沉降、偏移,建議從四個方面采取措施進行保護,這四個方面分別為：防雨水浸泡、管溝邊坡支護、管道支撐支護和提高預制程度。

以實際工程為例：某輸氣站搶修工程中需更換清管工藝區(qū)內的一段埋地管道,埋地管道規(guī)格為Φ813mm加強級三層PE鋼管,開挖管溝兩側均有重要工藝設備及基礎,其中一側為三個氣液聯(lián)動閥,另一側為兩個電動球閥,這五個設備均以水泥墩為基礎,水泥墩基礎底板寬度為2.1m,水泥墩基礎中心與開挖管溝中心距離為3.4m,場地地坪標高為-0.5m,管溝臨近閥門基礎底標高為-1.5m,管道底標高為-2.7m,管溝挖深約2.2m,比設備基礎底板深1.2m左右,基礎底板寬度2.1m,設備基礎承載層為站場工藝區(qū)回填土層。

2.1 防雨水浸泡措施

經現(xiàn)場勘查,管溝開挖段的工藝區(qū)地基填料為當?shù)匕导t色強風化泥質塘渣及中風化泥質碎石塊,此種填料壓實后,在沒有受到雨水沖刷或者地下水浸泡的情況下,粘結力很強,不易發(fā)生塌方,但是如果受到雨水的沖刷或者地下水的浸泡,土質立即松軟,類似于塌陷性黃土的特性,會造成開挖管溝邊坡塌方嚴重,影響臨近的氣液聯(lián)動閥基礎。而該搶修工程恰好處于秋季降雨頻繁時期,因此須做好防雨水浸泡與沖刷的防護工作。該站場工藝區(qū)地平較高,按工程的開挖深度,可以不考慮地下水。結合以上現(xiàn)場條件,管溝開挖時采取了以下防雨水措施：搶修作業(yè)期間時刻關注天氣情況,根據(jù)天氣情況提前在管溝上方搭好防雨棚,在管溝邊1m外設置土袋擋水,并在管溝內布置防水土工布,防止下雨時地表水流入管溝,對管溝坡面造成沖刷。

2.2 管溝邊坡支護措施

由于需要在已建成的輸氣站工藝區(qū)內施工,地上與地下工藝管道密集交錯,管溝開挖作業(yè)面狹窄,開挖面距離已建成的設備基礎較近,管溝放坡比例不宜過大。該輸氣站管溝開挖搶修作業(yè)時,為對管溝邊坡進行有效支護,管溝開挖前采用鉆孔灌注樁法對管溝邊坡進行支護。鉆孔灌注樁對于周圍的土體不會產生擠壓推力,因而對于臨近設備基礎基本沒有影響,適用于該輸氣站工藝區(qū)的泥質基礎回填層。具體的施工流程及注意事項如下：

(1)制作灌注樁導管：選用外徑42mm,壁厚4mm的熱軋無縫鋼管作為灌注樁導管,鋼管長度2.6m,鋼管頭部做成尖錐狀,頭部1.2m范圍內鉆出多個出漿孔,鉆孔灌注樁與管溝及設備基礎的縱斷面相對位置見圖1。

圖1 灌注樁縱斷面示意圖

(2)灌注樁導管打入時先采用手縫鉆成孔,然后安放鋼管,也可以采用直接錘擊或者鉆機頂入。安裝完畢后做止?jié){措施,灌注樁制作形式及打入施工后狀態(tài)見圖2、圖3。

圖2 灌注樁制作形式

圖3 灌注樁打入施工后狀態(tài)

(3)灌注樁導管布置：管溝臨近的每個基礎前布置兩排,間排距30×40cm,梅花形,灌注樁孔位布置見圖4,為防止對設備基礎造成影響,鉆孔時應盡量遠離設備基礎。鉆孔應垂直地面,鋼管安裝后外露10cm。

圖4 灌注樁孔位布置平面示意圖

(4)漿液采用1∶1純水泥漿液,由于搶修工藝區(qū)地基回填土密實度較大,土壤破裂壓力較小,注漿壓力不宜太大,以防對臨近設備基礎造成抬升,影響設備運行,因此注漿壓力控制在0.1～0.2Mpa。跑漿或者漏漿時可暫停灌注,結束標準：在規(guī)定壓力下并漿10min,即可結束灌漿。做好灌漿記錄。

(5)基礎沉降觀測：施工前在遠處路燈桿上設一處基準標高,引到設備基礎上,總共5處,用紅油漆進行標注。注漿過程中每天需要對5處基礎進行進行沉降觀測,觀測次數(shù)不小于4次,測量標高與基準標高進行對比,同時每天用全站儀對坐標進行復核。灌注過程中若發(fā)現(xiàn)設備基礎側向位移和抬動變形,應立即停止施工,并采用事先制作好的管道支撐架進行加固。

(6)開挖時根據(jù)土層性質,按1∶0.5放坡,施工過程中派專人觀測基坑土方邊坡穩(wěn)定情況。開挖出的土方嚴禁堆放在坡頂2m范圍內。

(7)所有灌注樁導管插入后不拔出,外露地面10cm以上導管截斷。

(8)管溝開挖期間須準備土工布防雨,下雨時用土工布覆蓋管溝兩側的護坡。

(9)管溝開挖過程中注意做好埋地電纜的防護工作。

2.3 管道支撐支護措施

根據(jù)現(xiàn)場情況,開挖管溝上方有三條跨度較大的Φ813mm架空工藝管道,且開挖管溝距離氣液聯(lián)動閥設備基礎距離較近,為了減少架空管道對氣液聯(lián)動閥設備基礎的荷載,消除開挖時產生微小沉降或者位移,每條架空管道在管溝兩側各設置一個鋼制支撐架(現(xiàn)場制作),支撐架按照管型設置鋼板支撐面,支撐面上墊有橡膠,支撐架設置在未開挖區(qū)的水泥花磚上,且與開挖管溝邊緣保持2m以上距離,管道支架結構見圖5、圖6。

2.4 提高預制程度

為了減少管溝開挖和回填的時間間隔,根據(jù)進場吊車起重能力、現(xiàn)場情況,盡量將新安裝管道進行地面預制,縮短管溝內安裝時間,減少安全隱患。新安裝管道完成地面預制后采用吊機

整體吊裝下溝。新安裝管道預制前,對清管區(qū)現(xiàn)狀連接管道中心線進行精密測量定位,將安裝誤差控制在允許范圍內,預制完成后,立即拍片、完成防腐補傷工作。

圖5 管道支撐架結構示意圖

圖6 管道支撐架

3 結語

在已建成的輸氣站工藝區(qū)內進行埋地管道開挖搶修作業(yè)往往要面臨安全風險大、設備基礎易沉降、開挖作業(yè)面狹小、人工開挖量大、工期緊等諸多困難,針對這些風險點與施工難點,本文總結實際搶修工程中的成功經驗,提出了相應的安全防護、管溝與設備基礎防護措施與方法,為今后類似條件下有效組織搶修開挖、確保搶修開挖現(xiàn)場的安全作業(yè)提供寶貴的經驗。

1 遲黎明. 天然氣輸氣場站技術改造中地基處理的實踐和探討［J］. 上海煤氣, 2015(1)：17-20

2 陳禮儀胥建華,. 巖土工程施工技術［M］. 四川大學出版社,2008：42.

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1672-9323(2016)05-0072-03

2016-05-19)