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(jié)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(jīng)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(fēng)險大、設(shè)備基礎(chǔ)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(jié)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(chǎn)區(qū)中進行,出于安全考慮,在開挖前,應(yīng)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(yīng)明確人員組織體系和各自聯(lián)絡(luò)方式。

開挖作業(yè)時,應(yīng)有專人負(fù)責(zé)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(yīng)明確站內(nèi)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(yīng)做好硬隔離防護措施,并張貼未停氣防磕碰的警示標(biāo)識標(biāo)牌。

當(dāng)作業(yè)環(huán)境不符合安全要求標(biāo)準(zhǔn)時,應(yīng)立即撤離,并采取相應(yīng)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(yán)禁進出作業(yè)空間。出現(xiàn)異常狀況,應(yīng)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(shè)置醒目的警示牌,禁止無關(guān)人員進出,工作場地的通道應(yīng)確保暢通無阻。

2 埋地管道開挖時管溝與設(shè)備基礎(chǔ)的防護措施

埋地管道深溝開挖對已建成輸氣站場的設(shè)備基礎(chǔ)影響較大,如果埋地管道開挖管溝離設(shè)備基礎(chǔ)較近又無相應(yīng)的防沉降措施,易造成設(shè)備位移而產(chǎn)生應(yīng)力破壞。為了防止管溝開挖所造成的周邊設(shè)備基礎(chǔ)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(yù)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(nèi)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(cè)均有重要工藝設(shè)備及基礎(chǔ),其中一側(cè)為三個氣液聯(lián)動閥,另一側(cè)為兩個電動球閥,這五個設(shè)備均以水泥墩為基礎(chǔ),水泥墩基礎(chǔ)底板寬度為2.1m,水泥墩基礎(chǔ)中心與開挖管溝中心距離為3.4m,場地地坪標(biāo)高為-0.5m,管溝臨近閥門基礎(chǔ)底標(biāo)高為-1.5m,管道底標(biāo)高為-2.7m,管溝挖深約2.2m,比設(shè)備基礎(chǔ)底板深1.2m左右,基礎(chǔ)底板寬度2.1m,設(shè)備基礎(chǔ)承載層為站場工藝區(qū)回填土層。

2.1 防雨水浸泡措施

經(jīng)現(xiàn)場勘查,管溝開挖段的工藝區(qū)地基填料為當(dāng)?shù)匕导t色強風(fēng)化泥質(zhì)塘渣及中風(fēng)化泥質(zhì)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(jié)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(zhì)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(yán)重,影響臨近的氣液聯(lián)動閥基礎(chǔ)。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(jié)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(guān)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(shè)置土袋擋水,并在管溝內(nèi)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(nèi)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(shè)備基礎(chǔ)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(chǎn)生擠壓推力,因而對于臨近設(shè)備基礎(chǔ)基本沒有影響,適用于該輸氣站工藝區(qū)的泥質(zhì)基礎(chǔ)回填層。具體的施工流程及注意事項如下：

(1)制作灌注樁導(dǎo)管：選用外徑42mm,壁厚4mm的熱軋無縫鋼管作為灌注樁導(dǎo)管,鋼管長度2.6m,鋼管頭部做成尖錐狀,頭部1.2m范圍內(nèi)鉆出多個出漿孔,鉆孔灌注樁與管溝及設(shè)備基礎(chǔ)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(dǎo)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(dǎo)管布置：管溝臨近的每個基礎(chǔ)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(shè)備基礎(chǔ)造成影響,鉆孔時應(yīng)盡量遠(yuǎn)離設(shè)備基礎(chǔ)。鉆孔應(yīng)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(shè)備基礎(chǔ)造成抬升,影響設(shè)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(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定壓力下并漿10min,即可結(jié)束灌漿。做好灌漿記錄。

(5)基礎(chǔ)沉降觀測：施工前在遠(yuǎn)處路燈桿上設(shè)一處基準(zhǔn)標(biāo)高,引到設(shè)備基礎(chǔ)上,總共5處,用紅油漆進行標(biāo)注。注漿過程中每天需要對5處基礎(chǔ)進行進行沉降觀測,觀測次數(shù)不小于4次,測量標(biāo)高與基準(zhǔn)標(biāo)高進行對比,同時每天用全站儀對坐標(biāo)進行復(fù)核。灌注過程中若發(fā)現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)側(cè)向位移和抬動變形,應(yīng)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(zhì),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(yán)禁堆放在坡頂2m范圍內(nèi)。

(7)所有灌注樁導(dǎo)管插入后不拔出,外露地面10cm以上導(dǎo)管截斷。

(8)管溝開挖期間須準(zhǔn)備土工布防雨,下雨時用土工布覆蓋管溝兩側(cè)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(shè)備基礎(chǔ)距離較近,為了減少架空管道對氣液聯(lián)動閥設(shè)備基礎(chǔ)的荷載,消除開挖時產(chǎn)生微小沉降或者位移,每條架空管道在管溝兩側(cè)各設(shè)置一個鋼制支撐架(現(xiàn)場制作),支撐架按照管型設(shè)置鋼板支撐面,支撐面上墊有橡膠,支撐架設(shè)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(jié)構(gòu)見圖5、圖6。

2.4 提高預(yù)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(yù)制,縮短管溝內(nèi)安裝時間,減少安全隱患。新安裝管道完成地面預(yù)制后采用吊機

整體吊裝下溝。新安裝管道預(yù)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(nèi),預(yù)制完成后,立即拍片、完成防腐補傷工作。

圖5 管道支撐架結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 管道支撐架

3 結(jié)語

在已建成的輸氣站工藝區(qū)內(nèi)進行埋地管道開挖搶修作業(yè)往往要面臨安全風(fēng)險大、設(shè)備基礎(chǔ)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(fēng)險點與施工難點,本文總結(jié)實際搶修工程中的成功經(jīng)驗,提出了相應(yīng)的安全防護、管溝與設(shè)備基礎(chǔ)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(jīng)驗。

1 遲黎明. 天然氣輸氣場站技術(shù)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(shù)［M］. 四川大學(xué)出版社,2008：42.

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1672-9323(2016)05-0072-03

2016-05-19)