沙特油氣管道站場土建基礎安裝精度控制

刁鳳東，荊國防，趙如江，楊冬社

1中國石油管道局工程有限公司，河北 廊坊

2東方物探裝備服務處長慶作業(yè)部，寧夏 銀川

1.引言

隨著國內外油氣管道建設的飛速發(fā)展，石油天然氣場站站內設備安裝的數量和質量要求越來越高，而土建基礎安裝是設備安裝的重要前道工序，直接影響著最終生產運行的質量和使用壽命，目前國內均流行采用大型基礎進行現場澆筑，小型基礎為了節(jié)約時間，降低成本而采取預制場集中預制、現場進行安裝的施工方法[1]。

沙特油氣管道場站施工一般都采用測量定位、現場基坑開挖、墊層施工、裝配式基礎裝安裝、標高復核、換填土回填夯實、鋼結構安裝、工藝管道及設備安裝的工序進行施工。其中裝配式基礎標高和尺寸的控制是安裝精度控制的重要內容，它關系下一步鋼結構及工藝管道和設備的安裝尺寸和標高控制，在實際施工過程中經常出現因為現場基礎標高誤差過大而導致基礎預埋地腳螺栓重新套絲、混凝土表面基礎鑿毛深度額外增加、鋼結構尺寸重新修改、新基礎和原有站內基礎位置沖突無法安裝等現象，由此帶來的返工和額外工作導致施工進度滯后、成本增加，對整個項目的目標管理增加了很大的難度[2]。在日常施工和技術管理中需要高度注意土建基礎外形尺寸和標高的控制，是提高施工效率、有效保證施工進度、降低項目成本的重要控制措施。

沙特油氣管道項目場站工藝設備大部分為工藝管道和閥門，場站內小型基墩比較多，對基墩的整體性、剛度要求低。站場處于沙漠腹地，氣候干燥，沉降小，綜合考慮，站內除了大型設備采用現澆整體式外，其他小型基礎都采用裝配式基墩，基墩生產質量好，效率高，安裝施工進度快，是經常采用的基礎施工方式。本文對項目施工中裝配式基墩安裝案例進行分析和研究，總結施工工程中常見的技術和管理控制措施，為后續(xù)項目提供借鑒。

2.現場土建基礎安裝常見問題分析

現場實際施工過程中，多發(fā)生的質量問題有預埋基礎地腳螺栓標高超高、新舊基礎標高不匹配、鋼結構地腳螺栓孔與預埋基礎地腳螺栓孔不匹配、基礎標高超高等問題，發(fā)生問題的原因既有設計圖紙問題，也有現場的安裝精度質量控制問題，下面結合本項目具體案例進行分析，分析施工現場中常見的質量問題及相應的預防控制措施[2]。

2.1.預埋螺栓二次套絲

現場實際施工過程中，經常發(fā)生基礎的預埋螺栓標高超高現象，導致螺栓重新套絲來降低標高滿足鋼結構安裝需要，經過現場多個重新套絲的案例分析和總結，現以某操作平臺的基礎地腳螺栓重新套絲為例來分析原因和提出預防改進措施[3]。

2.1.1.圖紙數據

以平臺基礎為例，如圖1(a)和圖1(b)所示，使用的螺栓規(guī)格為4-AB-2-M20-130-410-(2)，地腳螺栓詳細說明見圖2 所示，其中Projection=130 表示基礎頂面到地腳螺栓頂的高度。

Figure 1.(a) The vertical view size of foundation;(b) The front view size of foundation圖1.(a) 基礎的俯視圖詳細尺寸；(b) 基礎的正視圖詳細尺寸

Figure 2.The detail information of anchor bolt圖2.地腳螺栓的表示方式

由圖紙可查出，鋼結構底板厚度為20 mm，同時考慮到灌漿層25 mm，即從鋼結構底板上板面到地腳螺栓頂的距離為L1=130 ? 25 ? 20=85 mm，螺紋長度B=4d=4*20=80 mm。即地腳螺栓螺紋底部距離鋼結構底板上板面為L2=L1 ? 80=5 mm，墊片厚度約3 mm，依據圖紙所給尺寸，完全滿足個要求。與如圖3 所示。

Figure 3.The detail information of every part of anchor bolt as per drawing圖3.由圖紙計算得地腳螺栓各部分尺寸

2.1.2.現場測量數據

通過現場檢查發(fā)現，基礎在預制時A=Projection 大部分為140～150 mm。通過測量發(fā)現螺紋根部到鋼結構底板上板面的距離L2=150– 25– 20 ? 80=25 mm 或者L2=140 ? 25 ? 20– 80=15 mm。需要現場套絲長度為10 mm～20 mm，才能滿足現場螺栓緊固需求。

2.1.3.主要原因分析

1) 混凝土基礎預制時，未嚴格按照圖紙確定Projection 長度；

2) 基礎安裝前，未與鋼結構圖紙匹配，未及時調整基礎埋深。

2.1.4.主要預防和改進措施

1) 混凝土基礎預制時，現場工程師和施工人員必須嚴格按照圖紙施工，基礎尺寸和預埋地腳螺栓外露長度必須符合設計圖紙要求[4]；

2) 基礎出廠前和到達現場后必須由預制單位和施工單位辦理交接驗收手續(xù)，合格基礎方可進場；

3) 基礎安裝前必須與配套的鋼結構進行尺寸核對，根據實際需要適當調整基礎的頂部標高；

4) 嚴格控制基礎墊層標高，墊層的表面平整度必須符合規(guī)范要求。

2.2.新站老站連接處坐標不匹配

在沙特阿美部分場站改擴建項目施工中，多個場站涉及到連頭施工，即新建管線與老站原有工藝管線連接。而在現場施工過程中經現場測量發(fā)現，新站與老站處部分基礎坐標和高程偏差較大，如表1 所示，某一場站連頭處新建管線與已建管線高程對比，平均偏差129 mm，最大高程偏差達264 mm。以SPS(小型管道支撐)基礎為例，如圖4 所示，主要問題在于基礎安裝時標高錯誤，導致后續(xù)多次返工處理。

Table 1.The elevation deviation of tie-in location表1.連頭處標高偏差

Figure 4.The deviation of piping between old and new facility圖4.新站與老站坐標偏差

由圖4 可見，按照設計圖紙進行基礎安裝之后，新建與老站工藝管線安裝后發(fā)現，高程偏差80 mm，而站外工藝和基礎坐標基本匹配。

2.2.1.主要原因分析

1) 已有管線的標高和坐標與業(yè)主竣工資料不符；

2) 設計單位在項目設計初期，未到現場進行實地測量老站內坐標；

3) 在施工圖紙審核階段，施工單位設計和技術人員未到現場進行設計踏勘，基礎數據不全[5]；

4) 經與設計溝通，已建管線圖紙高程標注為管線到地面的相對坐標，未標明絕對坐標，而新建管線圖紙標注均為管中心絕對坐標，兩者計算基數不同也是造成后續(xù)安裝不能很好匹配的原因。

2.2.2.采取應對措施

1) 對已安裝基礎進行重新開挖和調整；

2) 對未施工點進行重新測量，按照實測數據安裝基礎；

3) 必要時，安排管工現場核實工藝尺寸，對預制件進行實時調整；

4) 采取“寧低勿高”原則，對基礎偏低的基礎，加墊板或墊塊，較少基礎調整量[6]。

2.2.3.主要預防和改進措施

1) 在設計圖紙審核階段，施工單位設計和技術人員需要對圖紙的土建標高和已有設施的標高進行實際核對，發(fā)現問題及時向業(yè)主進行澄清；

2) 施工前施工單位技術人員要根據設計單位給的坐標參考點對新建和已有設施的坐標和標高進行復核，發(fā)現問題及時進行現場糾正；

3) 利用3D 模型對各個基層、鋼結構、工藝設備的標高進行復核[7]；

4) 對圖紙的標高和坐標進行復核驗算，發(fā)現問題及時向設計進行澄清。

2.3.地腳螺栓和鋼結構孔不匹配

在鋼結構安裝過程中，發(fā)現鋼結構底板預留孔與基礎地腳螺栓不匹配，無法正常安裝。見圖5 所示。由于鋼結構底板設有筋板，導致修改鋼結構底板預留螺栓孔非常困難，另外修改基礎地腳螺栓位置更加困難。

Figure 5.The comparison between bolt from structure and anchor bolt圖5.鋼結構底板螺栓孔與基礎地腳螺栓位置比較

2.3.1.主要原因分析

1) 初期設計錯誤，鋼結構專業(yè)和土建專業(yè)之間設計數據不匹配；

2) 鋼結構和基礎與之前，各專業(yè)人員未對圖紙進行校核。

2.3.2.采取應對措施

1) 由于基礎地腳螺栓處理較困難，同時改變地腳螺栓位置會導致地腳螺栓預埋張力變化，故采取調整鋼結構底板預留螺栓孔位置[8]；

2) 將已有鋼結構底板螺栓孔填埋，對校正之后的部位重新開孔；

3) 對于涉及到底板筋板的修改，需要和設計溝通，確定受力計算滿足設計要求。

2.4.基礎二次鑿毛

在實際施工過程中，經常發(fā)現基礎毛面標高超高，需要重新鑿毛降低標高，返工造成了進度滯后和費用增加，以某項目收發(fā)球筒和閥門的基礎表面再次鑿毛為例進行分析。

查詢圖紙可得，沙特哈拉德項目某場站發(fā)球筒及相鄰閥門支撐鋼板頂高分別為TS03/04=100.836，VS05/06=100.720。

現場基礎安裝完成后，經測量可得螺栓頂標高TS03/04=100.878，VS05/06=100.755。所有螺栓頂至混凝土基礎頂面(未鑿毛前)的距離約為Projection=45 mm?？捎嬎愕没炷粱A頂面標高為TS03/04=100.878 ? 0.045=100.833，VS05/06=100.755 ? 0.045=100.710。可以看出，現場混凝土基礎頂標高與圖紙給出的支撐鋼板頂標基本一致，相差無幾。

為使設備正常安裝，現場需對基礎鑿毛最小深度=25 mm (鋼板厚度)+20 mm (螺母厚度)+5 mm(套絲富余量)+10 mm (套絲螺桿富余量，便于套絲施工)=60 mm。如圖6 所示。

Figure 6.The thickness of chipping for scraper launcher圖6.發(fā)球筒鑿毛厚度

2.4.1.主要原因分析

1) 基礎坑開挖時，未能準確計算高程；

2) 基礎安裝前，工藝人員未與測量人員進行現場核對。

2.4.2.采取應對措施

1) 對于砂墊層基礎，移除基礎，重新深挖；

2) 對于混凝土墊層，由于無法移除混凝土，只能二次鑿毛，并對地腳螺栓進行套絲處理。

2.4.3.主要預防和改進措施

1) 在進行基坑開挖前，需要對測量和土建技術人員進行技術交底，明確各項技術參數要求；

2) 基礎安裝前，組織對各個基礎的混凝土墊層或者砂墊層基礎表面標高進場復核；

3) 安裝前對于整個土建和工藝的坐標參考點坐標進行復核，確保工藝和土建設計采用統一坐標系和參考坐標相同[9]。

3.總結

經上述案例分析，沙特項目中的土建基礎相關施工問題，主要集中在基礎二次處理、基礎坐標不符、基礎鋼結構不匹配、基礎二次鑿毛等問題，發(fā)生此類問題的原因主要來自于設計問題，其次來自于施工過程中的技術參數控制。

在今后的類似項目中，首先要注重項目的前期設計，尤其是土建、鋼結構、工藝各個專業(yè)之間的坐標是否匹配；其次在施工前，要安排技術人員進行設計核對，重點核對現場容易發(fā)生的安裝問題，尤其涉及到現場交叉專業(yè)的工作，在施工前期發(fā)現問題，及時采取有效措施；再次加強現場施工過程技術管理，對于基礎墊層標高、坐標尺寸等關鍵技術參數加強管理和控制，總結類似施工經驗，開展技術交底和圖紙復核工作，舉一反三，避免類似情況在后續(xù)施工中再次出現，節(jié)約工期與成本[10]。