浅谈江南水网地区管道施工方法

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一、     前言
2002年12月我公司承揽的甬沪宁长输管道上海浦星大叶路段进口原油管道及高桥石化石脑油管道工程施工项目，本工程为2条管道同沟敷设，管径分别为610和273，壁厚分别为7.9和5.6，材质为L320，环氧粉末防腐，热收缩带防腐补口。全部采用埋地敷设，管道全长为22.78公里。本工程地处上海南郊，沿该地区两条主要公路：浦星公路、大叶公路两侧敷设。以前我公司承揽施工的工程基本为北方地区，施工方法和施工设备均适应北方干旱地的施工，对于南方的水田、河网地形，加上多雨天气，就不能完全适应。因此在此工程施工上，我们改变过去的施工方法，配备相适应的施工设备对于本工程的顺利完成起了关键性的作用，下面就本工程的施工进行探讨和总结。
二、     施工区域地理位置及地质、气候特点
本工程管道地处上海南郊，这里河流密集，沟渠纵横，水稻田众多，公路交通比较发达，公路两侧密布公路建设取土后形成的鱼塘，俗称水网地区。全年地下水位在0.5~1.0m范围内，地下土质基本上为淤泥质软土，承载能力很差。每年2月、3月和6月、7月雨水较多，基本上为连绵细雨，一连数天，有时有中到大雨。
本工程共有中型河流4条，小型河流7条，公路穿越8条，鱼塘130余个，水稻田40余个，沼泽泥塘10余个。
本工程施工区域水系发达，作业区域基本上在鱼塘、水稻田里。对工程的主要影响为施工机械进入比较困难，不能开展机械化施工。
三、     主要施工方法
对于长输管道施工来讲，这种地质状况一般采用铺设施工便道、修筑施工作业带的方法，使施工机具能够进入现场。但在本工程这种水网鱼塘地区，就不能适用这种方法，因为这样会破坏地区的地貌和结构，恢复地貌比较困难，也不符合环保要求。因此，不能采用机械化流水作业，必须因地制宜，区别进行施工管理。
3.1 运管、布管
本工程相对来说运管比较方便，管道沿公路敷设，可充分利用当地交通发达的公路及乡间土路，将管材尽量运、卸到位，每200米至300米一堆，以便布管。布管采用机械布管，使用租用的履带式单斗挖掘机进行，吊管时使用尼龙吊装带，以防破坏管道防腐层。必须要注意的是，吊装时吊装带必须挂在单斗挖掘机的后斗锁扣上，并用锁扣锁好，防止出现安全事故。在机械无法进入的地区采用自制炮车，每次装1~2根，人推车走田间小路，到摆放位置或到摆放位置最近的地方，再采用人抬方法摆到位置。
运管、布管专门配置一个作业组，人员6~8人，可保证工程的连续作业。
3.2 焊接作业
由于大型设备不能进场，须采用多个小机组分段包干，灵活调配，哪里需要就到哪里，进行集中突击，经过实践证明，虽然效率可能较低，但根据施工计划进行多机组灵活调配，完全可以适用本工程特点。
根据现场情况采用两种方法：一种为发电机与电焊机合一，即采用自购管道人，适用于管道集中预制，进行管道拖管作业；一种为使用可移动自发电电焊机，适用于小机组突击作业。
管道组对宜采用人字形四脚三脚架，脚板应较宽大，以增加受力面积。管墩一般采用单斗挖掘机进行堆土，部分无法取土或土质松软地区采用人工装土带打墩。
管道组对一般采用外对口器，避免因用内对口器带来的设备搬移困难。
江南雨天较多，尤其本工程施工的时期，为多雨季节，经常出现一连数天的小雨。在组对焊接时，防雨相当重要，共制作8个防雨蓬，并购买数个焊工太阳伴伞。
3.3 补口补伤
江南的河流、稻田加上连天阴雨，给补口补伤作业带来很大困难，特别时喷砂除锈，压缩机不能进入现场，只能采用接长气管的方法。一般气管长度应在300米至400米左右，喷砂罐也应缩小到人能抬动为宜。由于现场移动频繁，因此需把压缩机装载在卡车上。因雨天较多，特别零星雨天气，应对管口和伤口采取加热烘干措施，以保证补口、补伤质量。
3.4 挖沟与下沟作业
江南的雨水造成地下水位高，加上部分地区为流砂地层，本工程地区即为这样的典型地区，地下水位一般在地面下0.3m~1.0m 左右，绝大部分地段为淤泥质软土，管沟开挖是最艰难的工作，直接关系到管线的埋深。因挖出的管沟不易成型，坍塌的机会较大，必须采用分段下沟的方法，挖沟作业须与管道下沟结合起来同时进行。一般使用三台单斗挖掘机为一组联合作业，即一台挖沟另两台下沟和回填。根据现场经验，挖沟与下沟的间距控制在100m~150m内，否则管沟可能塌方。管线下沟与管沟回填的间距同样控制在100m~150m内，否则堆土引起下沉使管沟变浅达不到要求。这样边挖沟、边下沟、边回填就能保证施工的进度和质量。
3.5 公路穿越
因当地的地下水位高，地基较软，所以公路路基较深，而且公路的边沟就是水渠，管道须同时穿越公路与水渠，穿越深度一般在4.5m~6m。管道穿越采用钢板桩井顶管穿越方法，先用机械将施工现场进行平整，并根据现场情况用20#钢板桩打设4.5米*8米的钢板桩井，钢板桩一般长度为8米，打设的钢板桩要求密咬口，并在钢板桩打设完毕后在井内沿用20#槽钢进行加固。钢板桩井内的土采用机械取出，部分采用人工，取土完毕后，浇注混凝土垫层封底。钢板桩井制作完毕后立即进行穿套管和干线管作业。
3.6 河流穿越
本工程管道地处江南水网地区，河流众多，平均600米就要穿越一次。主要采用四种穿越方式：
一种为定向钻穿越方式，适用于河面宽度大于20米，河深大于5米的通航河流，本工程中浦南运河为此类情况。定向钻穿越具有速度快，埋深能够保证，施工不破坏河道，不影响通航，符合环保等优点。
一种为钢套管顶管穿越，方法基本与公路顶管相同，区别为采用钢筋混凝土沉井法，本工程新奉港采用此种方法。
一种为大开挖穿越，对于小型河流采用此种方法。但根据本地区地质特点为淤泥质软土，地下水位高，与以往的施工有所不同，具有以下特点：
（1）首先在穿越点两端筑坝截流，然后抽干其中的水；其次打钢板或木桩并加固，打桩深度为4米以上；然后进行机械与人工开挖相结合的方法开挖，在开挖过程中和管段就位前进行排水降水。
（2）就位。因地基较软，使用机械与人工结合方法将管段由一端拖管到位，就位后立即从两端往管段内注水增加管段的重量避免管段上浮。然后进行压载回填，压载须用配重块，压载工序至关重要，若压载不到位，过一段时间后和地回填土形成的淤泥所产生的浮力会使管段上抬，造成埋深达不到要求而重新返工。
一种为漂管沉管法，适用与河宽30米以下的不能断航河流，本工程的泰青港就是这种情况。先采用小型反铲挖泥船将两侧河崖部分扩挖一定长度后，一般只能4至5米左右，还需要人工配合；再将水面部分挖到要求深度，利用挖泥斗臂将预制好的管段拖入水中后，再向管段注入清水，使管段自身沉降至沟底，再用挖泥船挖泥进行填埋，并恢复河床原貌。需注意的是，一般应将两岸上部弯管也焊接好，并根据测量数据焊接一段直管，以免在已经破坏的河床边连头，否则会难度相当大。
四、     结语
4.1 此种地区施工宜选在冬季施工，此时地下水位较低，雨水较少。
4.2 该地区水渠河流较多，并且地表承载能力低，设备行走困难，影响施工，不宜使用大型施工机具。
4.3 不宜采用机械化流水作业，而应采用小机组，分段包工的施工形式。
4.4 挖沟与下沟必须同步进行。
4.5 由于地层含水量处于饱和状态，大开挖穿越时必须加载，否则会时管段上浮，造成埋深不够而返工。
根据本次施工经验说明，对于不同地区的地形、地质条件应采用不同的施工方法进行实施，因地制宜，因时制宜，灵活机动，不拘泥于形式，才能取得良好的效果。