管道施工細土回填技術(shù)的發(fā)展探討

尹峰哲

（大慶油田工程建設有限公司油建二公司，黑龍江 大慶 163453）

0 引言

為滿足油氣資源開發(fā)需求，油氣輸送管道工程建設越來越多。管道施工是一個專業(yè)化、系統(tǒng)化和集團化的過程，要求較高的施工工序連續(xù)性。在管道鋪設過程中，細土回填是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響到管道的使用壽命、運行安全以及建設質(zhì)量。長輸管道多處于戈壁地帶或山區(qū)，沒有足夠的細土回填，施工存在較大的困難。本文主要是從回填細土的來源、設備以及相關(guān)危害處理展開探討。

1 管道回填細土的要求和來源

在管道施工過程中，管溝回填需保證下溝后，石方段管溝細土回填達到管頂上方300mm位置，細土粒徑不能＞10mm；再將原土石方回填，此工序中土石方的直徑應＜250mm。在戈壁區(qū)域施工時，細土粒徑不能＞20mm，回填到管頂上方100mm。在黃土塬區(qū)域施工時，管溝回填設計時要保證夯實，做好墊層。在陡坡地段，可選用袋裝土分段回填的方式，如圖1所示。

圖1 管道細土回填示意圖

從來源看，管道施工中的回填細土主要有管溝挖掘土、現(xiàn)場篩分處理得到的細土、現(xiàn)場特殊處理或外購的細土。在細砂或細土地段施工時，施工中挖出的細砂或細土就能滿足回填需求，可直接用此類細土回填。在鋪管以及焊接等工序中，暴曬和碾壓會造成挖掘土結(jié)塊，則需要破碎篩分滿足回填細土要求后再施工。施工時挖掘土中雜質(zhì)和石塊較多，可采取破碎處理或篩分的方式來得到回填細土。在巖石段等區(qū)域施工時，受地質(zhì)條件的影響，現(xiàn)場無法獲得足夠的挖掘土，此時要在周邊尋找并購買細土土源，或是通過機械設備來粉碎巖石獲得符合要求的細顆粒，再進行回填操作[1]。

2 細土回填設備的發(fā)展

在細土回填的第一個階段，主要是采取簡單機械設備和人工篩土的方式。早期通常為小規(guī)模管道建設，回填細土的獲取主要是通過人工篩土。隨著挖掘機的廣泛應用，施工過程中會結(jié)合大型溜篩來篩分細土，但無法控制土質(zhì)質(zhì)量，生產(chǎn)效率低下，需要較高的人工成本，且不能在高含水率土質(zhì)中應用。

第二階段主要是采用固定式機械集中篩分破碎設備。這一階段管道建設規(guī)模較大，回填細土主要是通過破碎機或振動篩來得到。通過振動篩和滾筒篩等篩分機來集中篩分破碎處理回填土，從管道施工的特征來看，需要沿著管道來實施細土回填，采取集中獲取細土的方式會使得施工成本極大提升[2]。

第三階段主要是采取自行行走機械篩分設備。這種設備主要有篩分裝置和管道回填設備，篩分設備由外力驅(qū)動，回填設備帶有行走和動力裝置。回填設備可按回填要求來現(xiàn)場篩分挖掘土，并進行原位回填。此類設備通常配有可控制的行走履帶，具有獨立的篩分系統(tǒng)、行走系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，具有高效生產(chǎn)能力，技術(shù)先進，能有效保證回填質(zhì)量。但整體的投資和運行成本較高，需要嚴格的現(xiàn)場施工條件，在陡坡和山地等區(qū)域無法正常工作，土質(zhì)含水率較高時會影響到生產(chǎn)效率。篩分設備有輪式結(jié)構(gòu)，底盤前端安裝牽引架，在施工過程中，由推土機或挖掘機拖動篩分設備，再輔助以其他設備進行喂料，能有效提升施工效率，成本較低，能有效縮短工期。但同樣要求較高的現(xiàn)場施工條件，高含水率土質(zhì)會有很大影響。此類設備外形較大，巖石粉碎能力不足，能有篩分功能，不能再山區(qū)施工。

第四階段，通用工程機械輔具階段，主要是管道細土回填篩分破碎鏟斗。從外形上看類似于普通鏟斗，這種附屬裝置主要通過主機液壓動力驅(qū)動，可安裝在液壓挖掘機上形成高效的篩分破碎設備，滿足現(xiàn)場篩分破碎處理要求，并能實現(xiàn)細土回填操作。該設備適用于各種施工環(huán)境和各種規(guī)模管道，在高含水率土質(zhì)中也能有效應用，一次性投資較低。篩分破碎鏟斗施工時，挖掘機沿管道邊行走，通過篩分鏟斗鏟起原狀土，鏟斗啟動后將細土篩分到管溝，運走纏流的渣土，或是將其回填在上部。

3 細土回填塌陷管道外露的防治

在不穩(wěn)定土質(zhì)區(qū)域施工時，可能會因回填后管道區(qū)域在雨水沖刷、滲透以及其他氣候條件變化而導致坍塌或是覆蓋土流失，最終導致管道外露。這樣的災害會對管道的運行安全和使用壽命造成嚴重影響，需要及時解決。西方國家在此類問題的解決方面主要采取以下措施：主機選用履帶式液壓挖掘機，配以相關(guān)輔助作業(yè)工具，完成挖掘、撒灰、拌合、管側(cè)壓實以及修復塌陷區(qū)等系列操作。在管溝塌陷和水文保護區(qū)域，這種方法效果明顯，穩(wěn)定塌陷現(xiàn)場的土質(zhì)，使其穩(wěn)定性大大提升，具有足夠的抗沖刷能力，保障該區(qū)域的水土保持需求。具體的操作方法是將液壓快速接頭安裝在通用挖掘機上，現(xiàn)場施工過程中能實現(xiàn)快速切換。在操作要求指導下，駕駛員進行相關(guān)處理工作。（1）通過裝有普通挖掘鏟斗的挖掘機來開挖管溝并攤平挖掘土，做好灰土拌合的準備；（2）將撒灰料斗裝上，按照灰土拌合比例將灰料添加到攤平的挖掘土上；（3）采用管道細土回填篩破碎斗，拌合灰土，完成后將其篩分到管溝內(nèi)；（4）當管溝兩側(cè)回填的細土形成一定厚度，進行夯實操作，主要通過管側(cè)壓實振動夯實機實現(xiàn)；（5）在管道頂部回填土上通過振動夯實機夯實，保證回填規(guī)則，整體質(zhì)量符合相關(guān)要求[3]。

管道施工機械發(fā)展越來越全面，管道細土回填設備也在持續(xù)完善。管道細土回填過程中，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況來選擇不同的破碎設備或細土篩分設備。實際應用過程中，可將專門設計的管道管側(cè)壓實振動夯實機、撒灰料斗、細土篩分破碎鏟斗等液壓快速接頭安裝在通用工程機械上，在不同的施工環(huán)境和不同規(guī)模管道施工中都能進行有效細土回填，能做好塌陷管道外露等災害的處理及預防。可以看出，在管道塌陷防治和細土回填中，這類設備將會發(fā)揮越來越重要的作用，應加大研究和開發(fā)力度，使其更好的服務管道施工，提升管道施工的效率和質(zhì)量。