吹填施工作業中的管線延伸措施

◎ 高琦 中交疏浚（集團）股份有限公司

1.工程概況

此次工程是新建海上機場跑道位置清淤，清淤后利用開山石回填，必須精準把握清淤平面以及深度。施工主要內容為6區、7區和8區范圍內清除表層淤泥、淤泥質粉質粘土。施工區天然泥面標高約-5.6m，泥層厚度12～14m，吹填至西側指定納泥區，吹泥排距在3.0km以內，清淤工程量約為1000×104m3。

本工程質量要求“合格”，質量控制采用“雙控”：（1）6區清淤深度-18.8m（國家85高程，下同）、7區清淤深度-17.6m、8區-19.0m，清淤質量驗收標準為0～50cm；（2）清淤開挖至粘土層即停止施工，并取樣報送總包，經業主、監理、設計確認后即認為已清至底標高。

設計開挖邊坡坡比為1∶3，嚴格按照設計斷面控制邊坡，嚴禁超挖。清淤邊坡臨近拋填圍堰，且開挖邊坡坡比為1∶3，須嚴格控制塊石滑落、確保圍堰堤身安全穩定。清淤施工易受臨近區域的圍堰爆炸擠淤施工影響，需充分考慮避讓等措施。

2.吹填管線布置概述

本工程吹填管線主要包括清淤疏浚區浮管、陸域岸管和納泥區內支管。浮管與岸管的連接采用橡膠管作柔性連接。其平面布置綜合考慮納泥區的形狀和面積、吹填距離、吹填高程、潮位變化等方面的情況來選定吹填管線的位置。吹填主管線接頭應緊固嚴密，整個管線和接頭不得漏泥、漏水，發現泄漏及時修補或更換。本次主要討論納泥區內吹填管線的延伸。

3.軟土地基吹填管線延伸施工難點

吹填區域管線延伸主要靠機械設備配合完成，機械設備是陸地管高效延伸的必要條件。機械作業的內容主要包括吹填管頭進行平整、陸地管線鏟運、管線的起吊對接等。由于吹填土質的問題，往往會影響吹填區管線延伸的效率，甚至因陸地管無法延伸導致船舶停工。

本工程開挖的土質，經過開挖切割→泥泵輸送→管道輸送的過程，到達吹填區堆積形成陸域時含水量較高，承載力遠遠達不到管頭延伸機械設備行走需要。嚴重制約陸域管線延伸，并增加作業機械的機損風險。

3.1 軟基礎吹填區域管線延伸機械作業常用方法

軟基礎吹填區域管線延伸機械作業常用方法主要有兩種，但這些方法不能適用本工程的環境和工況，嚴重制約工程的推進，并且不具備長期保證機械設備完好率的條件：

（1）水上挖掘機管線延伸作業。通常采用專門的水上挖掘機進行管線搬運和起吊，完成管線延伸作業。該作業方法效率低，且水上挖掘機的行走極慢、故障率高，對行走的通道面層土質不能存有塊狀物。本工程吹填塊狀物多、吹填區狹長，以及現場不具備修理水上挖掘機的條件等，不易采用水上挖掘機進行管線延伸作業。

（2）管線延伸機械行走通道固化。采取通道范圍進行置換砂土固化，利用普通挖掘機進行管線搬運和起吊，完成管線延伸作業。該作業方法需要現場具備固化所需的置換砂土，且效率低。本工程吹填土的含水量大，不具備固化所需的置換砂土。

3.2 軟基礎吹填區域管線延伸機械作業工藝的優點

（1）本方法操作方便，安全可靠。

（2）與通常的作業方法相比，本工法通過改造簡易鋼板，利用管線作業的機械自行安裝，形成管線延伸的通道，解決了軟基礎吹填區機械設備行走的承載力問題，在軟基礎區域及時高效的開展管線延伸。

（3）投入成本低、無污染，投入的材料可重復利用。

（4）操作簡單，通過簡易的改造使得操作便捷，適應性強。

（5）配合作業的挖掘機，在無管線作業任務時可用作項目的其他工序使用。機械設備的綜合利用率高。

3.3 工藝原理

本工藝中，管線機械挖掘機在軟基礎的區域進行管線時，由于吹填土質和標高的問題，造成軟基礎地面承載力差。在有限的環境和資源條件下，如何安全地使挖掘機在軟基礎地面行走，進行管線設備調運和起吊安裝十分關鍵。解決的思路是：選擇合適規格的鋼板3塊并設置吊點，以及將鋼板面進行焊接改造增加粗糙度。挖掘機在軟基礎區域作業時，通過操作挖掘機將改造的鋼板墊在其將行走位置，增加挖掘機的接地面積，降低承載力需求，確保安全作業。軟基礎工作面上，挖掘機履帶下踩2塊鋼板，剩余1塊鋼板作為機動使用。通過3塊鋼板的交替使用，挖掘機位置移動和搬運管線，起吊安裝管線進行管線延伸。

3.4 施工工藝前期準備

管線機械作業前期鋼板的準備、管線設備集中、挖掘機準備等。

（1）鋼板準備。鋼板及加工需要的材料規格選擇與準備；按照挖掘機的斗寬、斗齒高度和長度，在鋼板上開孔形成起吊點。吊點的設置放樣、焊接加工，嚴格控制尺寸；鋼板板面焊接螺紋鋼筋，增加粗糙進行防滑加工；加工鋼板成品檢查。

（2）管線延伸設備的集中。根據管線延伸要求選擇合適的管線設備；將所需管線設備集中。

（3）挖掘機準備。選用符合作業要求的挖掘機，按照φ850管線設備，挖掘機功率不小于190kW；挖掘機燃油、液壓油、水等以及功能檢查；鋼板預吊、安裝作業流程交底與操作。

3.5 施工工藝流程及操作要點

軟基礎吹填區域管線延伸機械作業工藝流程：施工準備→作業流程交底→挖掘機起吊鋼板至目標區→挖掘機平整軟基路面→軟基礎路面安裝2塊裝鋼板→挖掘機同時踩上軟基路面2塊鋼板→挖掘機調整至作業狀態→挖掘機平整前進方向軟基路面→前進方向安裝第3塊鋼板→挖掘機搬運管線設備→重復軟基路面平整、安裝鋼板、挖掘機行走、搬運管線設備→挖掘機、管線設備到達吹填管頭→完成管線延伸的起吊、安裝作業。

主要施工工序的控制要點有：

3.5.1 施工準備的控制要點

（1）鋼板厚度、長度、型號需滿足要求。選用不低于Q345B型號，規格為2m×4m鋼板。

（2）鋼板開孔長度大于挖掘機斗寬。寬度大于挖掘機斗齒的最大高度，并小于斗齒（不含齒座）的長度。開孔的尺寸為0.25m×2m。鋼板吊點開孔應為圓角，分散起吊時的應力并沿開孔進行加固，避免應力集中撕裂鋼板。

（3）螺紋鋼筋應縱向焊接，距離控制在30～40cm，并布滿鋼板主面。

（4）用作延伸的管線設備需一次性準備齊全，不能遺漏。

（5）檢查挖掘機的燃油量，確保可滿足完成作業，并可離開吹填管頭。

3.5.2 挖掘機行進

（1）軟基路面需平整，平整的寬度與鋼板尺寸相符。

（2）鋼板的安裝方向應為橫向，鋼板之間間隙不超過履帶長度25%，通常在50cm以內。

（3）挖掘機運管作業時，履帶應同時壓在兩塊鋼板上。

（4）鋼板交替置換，挖掘機往前時需將管線設備全部搬至下一作業點。

（5）挖掘機在鋼板上，履帶禁止來回移動。

（6）挖掘機往前行進時將斗頂在前方的鋼板上，通過操縱力臂和行走操縱桿往前行進。

3.5.3 挖掘機起吊協助安裝管線

（1）起吊作業的位置盡量靠近吹填管線，履帶與管線最近距離不超過2m，控制起吊力矩，提高作業穩性。

（2）管線起吊旋轉方向應迎合管線對接口，旋轉過程中控制管線方向，方便管線對接，縮短對中的時間。

（3）起吊作業中勻速操縱挖掘機，避免產生超負荷慣性應力。

4.工程實際應用情況及經濟效益

對于軟基礎吹填區域，現場不具備水上挖掘機作業的工況下，采用挖掘機延伸管線需對行走路面進行固化，以滿足挖掘機作業承載力需求。按照本項目首層吹填考慮，固化挖掘機作業通道，每艘船需多配一臺換填的挖掘機。采取本工藝，每艘船可節省一臺換填的挖掘機使用費。

5.結束語

綜上所述，在對面積較大的納泥區進行吹填施工時，為了彌補傳統工藝的不足，選擇軟基礎吹填區域管線延伸機械作業，將使管線的延伸更加方便，并對項目的降本增效及精細化管理起到促進作用。