大面積深淤泥地帶管溝開挖技術(shù)

郝大勇，崔雙民，吳旺寶，盧雙臣

唐山冀東石油建設(shè)工程有限公司，河北唐山063200

大面積深淤泥地帶管溝開挖技術(shù)

郝大勇，崔雙民，吳旺寶，盧雙臣

唐山冀東石油建設(shè)工程有限公司，河北唐山063200

冀東油田南堡3號構(gòu)造外輸管道大開挖穿越石化路6 m深淤泥帶，管道挖溝時淤泥回淤快，管溝無法成型?，F(xiàn)場施工中，采用在管溝兩側(cè)打鋼板樁阻止周圍淤泥向管溝涌入，同時將開挖區(qū)域附近淤泥置換成山皮石后挖溝的施工方案。當(dāng)用山皮石換填深度至3 m后，因淤泥回淤太快無法繼續(xù)向下?lián)Q填，最終采用拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯置換處理的方法，完成了更深層淤泥的置換，實現(xiàn)了管溝的開挖。

深淤泥地帶；管道大開挖穿越；鋼板樁；山皮石換填；拋石擠淤；強(qiáng)夯

1 工程概況

冀東油田南堡3號構(gòu)造位于河北省唐山市曹妃甸工業(yè)區(qū)西南側(cè)，該區(qū)域整體為吹沙填海造地，吹填后晾曬時間尚不足兩年。南堡3號構(gòu)造外輸管道敷設(shè)區(qū)域位于吹沙造地的外圍邊緣地帶，離吹填口較遠(yuǎn)，表面囤積了大量的黑褐色流塑體淤泥，地勘報告顯示，該區(qū)域淤泥平均厚度接近6 m。管道沿線設(shè)計管底埋深2 m，除了在大開挖穿越石化路管溝路段遇到施工困難外，其他管段基本采用快挖快填、管頂覆土等方式完成了管道下溝回填施工。根據(jù)設(shè)計圖紙，管道需大開挖穿越已規(guī)劃好的中石化商儲庫東側(cè)石化路，石化路規(guī)劃寬度為36 m，設(shè)計穿越管道長40 m，管底埋深4 m，穿越管道共有4條，按照施工規(guī)范要求，管底寬度應(yīng)不小于3.2 m。施工初期，調(diào)動了6臺水上挖掘機(jī)，4臺陸地挖掘機(jī)，采用加大放坡、分層開挖、快挖快填方式挖溝，由于淤泥回淤速度太快，管溝無法成型。

2 挖溝技術(shù)方案的制訂

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，基于阻止周圍淤泥向開挖區(qū)域產(chǎn)生回淤和將開挖區(qū)域穩(wěn)定性差的淤泥換填成優(yōu)質(zhì)土的思路，制訂了鋼板樁加整體固化和鋼板樁加換填山皮石兩種技術(shù)方案。打鋼板樁主要用于阻止周圍淤泥對開挖區(qū)域產(chǎn)生的回淤，減少周圍淤泥涌入管溝的涌入量和涌入速度；換填或固化是將管溝區(qū)域穩(wěn)定性很差的淤泥換填成穩(wěn)定性更好的素土、山皮石或固化土，以確保管溝成型，且能保持成型不少于2 h。若采用鋼板樁加整體固化方案，則為了開挖出4 m深的管溝，需要固化深度達(dá)到5 m，且需分為3層進(jìn)行固化；經(jīng)進(jìn)一步估算，每層達(dá)到所需強(qiáng)度的時間不少于5 d，累計工期約20 d，若采用該方案進(jìn)行施工，全線無法按期貫通。若采用鋼板樁加換填山皮石方案進(jìn)行施工，則施工組織較容易，工期較短，最終選用了該方案。

3 現(xiàn)場實施情況

3.1 打樁施工

鋪墊臨時道路進(jìn)行打樁施工。鋼板樁選用常見的槽形連鎖鋼板樁，樁長6 m，打樁位置為管溝兩側(cè)距管溝中心各12 m處，兩側(cè)打樁長度均為40 m。打樁完成后，在鋼板樁內(nèi)側(cè)焊接16#槽鋼，將鋼板樁上部連接成整體，提高鋼板樁的穩(wěn)定性。

3.2 山皮石換填

打完樁后，對鋼板樁內(nèi)40 m×20 m區(qū)域進(jìn)行整體山皮石換填，計劃換填5 m深后從中間挖溝。施工中，換填至3 m深后，淤泥回淤速度太快，無法繼續(xù)向下?lián)Q填。

經(jīng)現(xiàn)場討論研究，采用拋石擠淤強(qiáng)夯置換處理方法，對3 m深以下淤泥進(jìn)行置換，具體施工步驟如下：

（1）測量放線，將20 m寬回填區(qū)均分為3個區(qū)塊，中間區(qū)塊為管溝開挖區(qū)，管溝挖開后兩側(cè)區(qū)域便形成山皮石截埝。該截埝為鋼板樁提供了支撐力，避免挖溝后鋼板樁失穩(wěn)傾覆，造成挖溝失敗，見圖1。

（2）從中間區(qū)域開挖管溝，將上層3 m深度范圍內(nèi)的山皮石挖出后均勻鋪墊到兩側(cè)截埝上，用挖掘機(jī)層層排壓，將擠入管溝中的淤泥用挖掘機(jī)倒運(yùn)走。為防止鋼板樁外側(cè)堆土過多造成鋼板樁側(cè)壓太大失穩(wěn)，用挖掘機(jī)將淤泥接力倒運(yùn)至開挖區(qū)域30 m以外堆放。

（3）夯機(jī)入場對兩側(cè)山皮石截埝進(jìn)行強(qiáng)夯處理，將石塊打入淤泥中，從而將淤泥擠入管溝中。為降低強(qiáng)夯對淤泥和鋼板樁穩(wěn)定性的影響，強(qiáng)夯時使用較小的夯能，采用10 t夯錘，落錘高度控制在10 m左右。采用梅花狀布點，夯點間距2 m，后一遍夯點與前一遍夯點交叉錯開。

（4）每遍強(qiáng)夯完成后，在夯坑中補(bǔ)填片狀山皮石，用挖掘機(jī)碾壓平整，將夯入管溝中的淤泥用挖掘機(jī)挖出倒運(yùn)走。

（5）第四遍強(qiáng)夯置換后，溝底淤泥上涌速度很小，趨于穩(wěn)定，說明底部淤泥基本置換完。

動用5臺挖掘機(jī)進(jìn)行分段分層快速開挖，最終開挖出溝頂寬6 m，溝底寬4 m，深4 m的成型穩(wěn)定的管溝。經(jīng)過2 h的吊裝作業(yè)，4條管道陸續(xù)下溝，經(jīng)現(xiàn)場實測，管頂標(biāo)高符合設(shè)計要求，而后回填管溝。

[1]高志義，梁愛華.超軟土的界定與特性[J].石油工程建設(shè)，2013，39（6）：6-12.

[2]李景玉，李偉，劉文彥.鋼板止水樁圍堰施工方法[J].油氣田地面工程，2013，（8）：88-89.

[3]王中.鋼板樁支護(hù)在管道深基槽開挖中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2002，（2）：32-34.

[4]黃瑞章，潘瑞春，周新年.拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯法在道路軟基處理中的應(yīng)用[J].福建建筑，2013，（2）：66-69.

Trenching Technique Used in L arge Area with Thick Silt

Hao Dayong，CuiShuangmin，Wu Wangbao，Lu Shuangchen
Tangshan Jidong Petroleum Construction Engineering Co.，Ltd.，Tangshan 063200，China

In the construction of pipeline crossing 6 m thick silt zone of Shihua Road with large excavation technique for Jidong Oilfield Nanpu 3 Block outward transportation pipeline project，the trenches can not be formed due to fast back-siltation.Hence，the construction scheme that steel sheet piles are driven along both sides of the pipeline to prevent nearby silt from flowing into trench and nearby silt is replaced by crushed rock before trenching is brought forward.But when the thickness replaced with crushed rock is greater than 3 m，the replacement can not be continued owing to fast back-siltation.Finally，the method of riprapping for packing silt combined with heavy tamping is adopted to fulfillreplacement of deeper silt and the trenching work is finally completed.

thick silt zone；pipeline crossing with large excavation；steel sheet pile；replacement with crushed rock；riprapping for packing silt；heavy tamping

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.06.022

郝大勇（1982-），男，黑龍江哈爾濱人，工程師，2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）機(jī)電工程學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)，現(xiàn)從事石油地面工程建設(shè)工作。

2014-04-09