非洲叢林沼澤地帶長輸管道施工技術(shù)

張洪軍

中石化江蘇油建工程有限公司，江蘇揚(yáng)州 225001

1 工程概況

加納位于非洲西部，屬于熱帶國家，其西南部地處溫暖潮濕的森林地帶，氣候與亞馬遜相似，有著長達(dá)540 km的海岸線。加納南部的雨季從四月持續(xù)到六月，再從九月到十月。氣溫一般都在21～31℃之間。

由中石化江蘇油建工程有限公司承建的加納天然氣管道，管道走向基本順著海岸線。主線從Altuabo首站（AIS） 開始，經(jīng)過Essiam a分輸站（EDS）、TRMS計量站最終與電站連接。其中AIS首站位于AT01樁位處，EDS分輸站位于AT16樁位處，塔科拉迪調(diào)節(jié)和計量站位于AT52-2樁位處。管道設(shè)計壓力為10 MPa，全長105 km，管材鋼級X65，規(guī)格為D 508 mm×10.31/11.91/14.27mm。

需穿過叢林沼澤地帶的管道長度約15 km，該地段地形地貌及地質(zhì)狀況比較復(fù)雜。地表有樹木、植被，清除表層樹木、植被后，下層是淤泥，見圖1。該地段管道安裝施工難度在全線中是最大的。項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)和工程技術(shù)人員對于沼澤地帶管材運(yùn)輸、管道組焊、管溝開挖及管道下溝等施工技術(shù)做了大量的探索和試驗(yàn)，總結(jié)摸索出了非洲叢林沼澤地帶的管道施工方法。

2 非洲叢林沼澤地帶管道施工難點(diǎn)分析

（1）管道走向靠近海邊，社會依托條件差，不少管道路由地段車輛不能到達(dá)。

（2）淤泥層較厚，其厚度為3m左右的沼澤區(qū)有1.6 km，其厚度為2～2.5m的沼澤區(qū)有3.4 km，其余地段深度為1m左右，根據(jù)地勘報告，沼澤區(qū)含沙層厚度為1～2m，基本不具備承載力。運(yùn)輸車輛及施工設(shè)備無法進(jìn)場開展施工作業(yè)帶掃線施工，輪式及履帶式大型施工設(shè)備無法直接駛?cè)胧┕ぷ鳂I(yè)帶進(jìn)行作業(yè)；大量的鋼管運(yùn)送到沼澤水網(wǎng)施工地帶有著很大的難度；管道整體下溝需要使用大型設(shè)備，要求有較高的地面承載力，在管道下溝過程中可能發(fā)生設(shè)備傾斜側(cè)翻、深陷淤泥等安全事故。

圖1 掃線后的作業(yè)帶

（3）管道焊接作業(yè)環(huán)境濕度大，對焊接質(zhì)量有較大影響，難以保證管道焊接質(zhì)量。

（4）地下水位較高，加之淤泥具有流動性，管溝開挖一次成型較難。

（5）在叢林水網(wǎng)特殊地段施工過程中，對管道防腐層的保護(hù)及補(bǔ)口作業(yè)質(zhì)量控制存在較大難度。

3 施工方案及關(guān)鍵過程控制措施

經(jīng)過對15 km叢林沼澤地帶的多次踏勘與探測，可將該線路段的地形地貌及地質(zhì)分為三種類型：一是沼澤地內(nèi)無水，但有厚3m左右的淤泥，管溝開挖不能成型；二是沼澤地有2～2.5m厚的淤泥，且有大面積地表水；三是沼澤地內(nèi)水較少，基礎(chǔ)土質(zhì)較好，淤泥厚度小于1 m，管溝開挖能成型。針對以上三種類型地形、地貌及地質(zhì)狀況，制訂了相應(yīng)的施工方案及技術(shù)措施。

（1）針對淤泥層較厚，基本不具備承載力的地質(zhì)狀況，取土墊路作施工便道，為運(yùn)布管及施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)場提供先決條件，見圖2；同時在沼澤地兩側(cè)選取地勢較為平坦、干燥的地段，用推土機(jī)、挖機(jī)墊土平整出200m×40m的場地作為鋼管堆放及管段預(yù)制平臺；施工便道延伸至各個平臺。

圖2 就地取土墊路

（2）對于3m厚淤泥地段，在平臺上組焊10～15根鋼管構(gòu)成一預(yù)制管段，按照規(guī)范要求組焊、探傷、防腐補(bǔ)口補(bǔ)傷合格。用鋼板封堵笫一管段首端，開孔焊接DN100mm的進(jìn)水管及DN65mm的排氣管；用水陸兩用履帶挖掘機(jī)進(jìn)行掃線作業(yè)，見圖3，并沿著中心線進(jìn)行帶水挖溝，開挖管溝深度比管道埋深要大0.5m；卷揚(yáng)機(jī)連接鋼絲繩牽引管道入溝；順次連接第一管段與第二管段，第二管段與第三管段等；用鋼板封堵最后管段末端，在管道末端開孔焊接DN100mm的進(jìn)水管及DN65mm的排氣管，并將管道全部移動至管溝內(nèi)；打開DN100mm的進(jìn)水閥向管道內(nèi)注水，利用管道及管內(nèi)水的重力使管道下沉至溝底；檢查合格后安裝配重塊并開始管溝回填。

圖3 水陸兩用履帶挖掘機(jī)作業(yè)

（3）對于2 m厚淤泥地段，根據(jù)管道設(shè)計走向用掛小紅旗的竹竿標(biāo)出中心線，在距離中心線一側(cè)8m的位置平移設(shè)定一條輔助中心線，然后以平移設(shè)定的中心線為軸線劃定8～10m寬的作業(yè)帶；在此作業(yè)帶上墊土、壓實(shí)形成機(jī)械設(shè)備行走通道及溝上焊接作業(yè)帶；用直徑為100mm、長度為2.5～3m左右的木樁，利用挖掘機(jī)對作業(yè)帶邊線的臨近管溝邊緣垂直打樁，樁間距為1～1.5m，防止挖管溝時導(dǎo)致溝邊垮塌；將焊接好的管段平移至管道中心線位置下溝。

（4）對于淺淤泥地段，實(shí)施對作業(yè)帶墊土壓實(shí)的措施；用溝上焊接方法完成直管段的組焊作業(yè)；挖掘機(jī)在管道兩側(cè)對稱挖溝，借助管道自重，采用原地下沉到位的沉管法完成安裝任務(wù)。

（5）保證焊接質(zhì)量的措施。焊接作業(yè)除嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程外，還需要設(shè)置防風(fēng)、防雨操作棚，操作棚內(nèi)安裝熱風(fēng)機(jī)以降低空氣濕度，控制焊接環(huán)境。

（6） 防腐層的保護(hù)措施。管道防腐層的施工質(zhì)量是決定管道使用壽命的因素之一。本工程要求施工作業(yè)人員提高質(zhì)量意識，在起吊、運(yùn)輸、補(bǔ)口補(bǔ)傷、下溝和回填全過程中高度重視施工質(zhì)量；全過程采用電火花檢漏儀跟蹤檢查，絕不放過一個漏點(diǎn)；管道下溝回填后，用雷達(dá)檢漏儀再次檢測，實(shí)現(xiàn)零漏點(diǎn)目標(biāo)。

4 結(jié)束語

在攻克15 km叢林沼澤淤泥地段管道施工技術(shù)后，經(jīng)過近兩年努力，完成了全線安裝任務(wù)。經(jīng)德國監(jiān)理的嚴(yán)格檢驗(yàn)，工程質(zhì)量符合設(shè)計和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。本工程也為海外類似管道施工項(xiàng)目建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。