天然氣場站工程施工難點與對策分析

史向輝

摘 要：我國沿海地區(qū)很多天然氣場站處在新近填海區(qū)或原來為水田等不穩(wěn)定區(qū)域，給天然氣管道及設(shè)備設(shè)施的安全運行造成了嚴(yán)重危害。分析與治理不均勻沉降所產(chǎn)生的問題，對保障天然氣場站的安全運行具有重要意義。

關(guān)鍵詞：天然氣;站場建設(shè);施工難點;不均勻沉降

中圖分類號：TU996 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）25-0104-03

Analysis on the Difficulties and Countermeasures of Natural Gas Station Engineering Construction

SHI Xianghui

（Ningde Xin'ao Gas Co.， Ltd.， Ningde Fujian 352000）

Abstract： Many natural gas stations in coastal areas of China are located in newly reclamation areas or previously unstable areas such as paddy fields， which have caused serious harm to the safe operation of natural gas pipelines and equipment and facilities. Analysis and treatment of problems caused by uneven settlement are important for the protection of natural gas. The safe operation of the station is of great significance.

Keywords： natural gas;station construction;construction difficulties;uneven settlement

針對天然氣場站的建設(shè)，地基的建設(shè)質(zhì)量是很重要的一部分。完善的地基處理可以有效避免后期施工建設(shè)中出現(xiàn)的不均勻沉降現(xiàn)象，為場站的安全運行提供必要的前提。地基處理不當(dāng)將威脅整個建筑物的結(jié)構(gòu)性能，給設(shè)備設(shè)施帶來了安全隱患，尤其是嚴(yán)重的不均勻沉降甚至?xí)鸬顾?，管道拉裂?dǎo)致泄露，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來極大的威脅[1]。因此，研究城市天然氣場站建設(shè)改進措施具有一定的現(xiàn)實意義。通過提出普適性處理已建設(shè)天然氣場站的措施，以最大限度保障天然氣場站能夠安全、穩(wěn)定、高效地運行，從而為社會各個領(lǐng)域提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

1 液化天然氣

液化天然氣（Liquefied Natural Gas，LNG）具備一定的安全性能，被廣泛地應(yīng)用在人們的日常生活當(dāng)中，主要作用是充當(dāng)一種新型的交通燃料。液化天然氣本身的運輸難度比其他氣體的運輸難度小，且運輸體積相對較小，如液化天然氣體積只占到同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，質(zhì)量只占到同體積水的45%左右，因此其在儲存和運輸方面較為方便。液化天然氣在日常生活中應(yīng)用時，其污染相對較小。在使用的過程當(dāng)中，它會產(chǎn)生水和二氧化碳，不會造成環(huán)境污染，因此可以將其當(dāng)成一種清潔能源使用，有助于我國煤炭能源的節(jié)約，也有利于能源利用率的提升。

2 LNG儲配站工程建設(shè)施工中的難點和工藝流程

2.1 施工難點

首先，工程質(zhì)量的控制難度相對較大。LNG的儲配站建設(shè)施工范圍涉及相對較廣，涉及儲罐和氣化器等重大設(shè)備，會給在不同的地區(qū)施工帶來難度，因此需要對施工的地形進行考察，制定相應(yīng)的解決措施。其次，對LNG儲配站工程的建設(shè)質(zhì)量要求較高。天然氣屬于特殊能源，其低溫的特點造成對儲存設(shè)備有特殊要求，因此需要嚴(yán)格控制其質(zhì)量[2]。最后，在控制過程中需要對材料、儲罐以及工程方案等進行反復(fù)的確認(rèn)，保證其具備較高的專業(yè)水平。

2.2 工藝流程

工藝流程可以分為LNG裝卸車流程、LNG儲存加壓氣化流程、閃蒸汽（Boil-Off Gas，BOG）回收流程、逸出氣體（Escape Air Gas，EAG）放散流程以及氮氣和儀表風(fēng)系統(tǒng)流程等5個部分[3]。在LNG裝卸車流程當(dāng)中，需要利用槽車運輸LNG，借助卸車增壓器將槽車的壓強增至0.6 MPa，借助壓差實現(xiàn)低溫狀態(tài)下的儲罐內(nèi)儲存。在這個過程中，其壓強需要保持在0.3 MPa。在裝車的過程當(dāng)中，需要啟動裝車泵，利用裝車鶴管來給槽車充裝LNG。在LNG儲存氣化流程方面，需要借助儲罐增壓器實現(xiàn)壓強增加。液化天然氣可以借助壓差和壓頭將其輸送至增壓泵當(dāng)中，實現(xiàn)增壓操作之后輸送至空溫式氣化器中，與空氣交換之后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)進行溫度的升高。如果空溫式氣化器出口的天然氣溫度比5 ℃低，則需要利用水浴式輔熱器進行升溫。氣化后的氣態(tài)天然氣通過計量、加臭后送入市政高壓管網(wǎng)[4]。LNG工藝流程如圖1所示。

3 天然氣場站建設(shè)現(xiàn)場施工管理中的對策分析

3.1 選擇符合要求的管道材料

需要保證其管道材料符合要求，對管道材料的多個因素如材質(zhì)、厚度、直徑等方面進行考慮，選擇合適的天然氣管道。一般來說，其場站管道大多數(shù)選擇螺旋鋼管和直縫鋼管。焊接過程中，需要實現(xiàn)對鋼管機械性能的考量，嚴(yán)格按照規(guī)范進行焊接操作。

3.2 根據(jù)場站的整體布局進行位置選擇

在確定天然氣場站的過程中，需要借助天然氣管道的布局選擇位置。集氣站建設(shè)和設(shè)備選擇需要考慮其天然氣的最大流量，以此判斷場站的位置和規(guī)模。場站的建設(shè)對于天然氣的輸送會產(chǎn)生一定的影響，也就是說場站的整體布局關(guān)系到其場站的規(guī)模和數(shù)量。

3.3 做好防腐工作

在使用的過程中，管道很容易出現(xiàn)腐蝕問題。因此，在埋地管道方面，需要采取電化學(xué)腐蝕的措施維護。由于管道的電位和土壤當(dāng)中的介質(zhì)電位有差距，當(dāng)土壤當(dāng)中的含鹽量較高或者pH值較低時，很容易造成管道的腐蝕;在電阻較小的情況下，其腐蝕程度會更加嚴(yán)重。地上管道鋪設(shè)的時候，需要借助防腐效果較好的材料來進行管道外側(cè)的防腐層涂抹。在實際的建設(shè)過程中，可以根據(jù)其規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計來實現(xiàn)對防腐層的檢測。同時，在安裝工作方面，需要減小焊接的接口。

4 天然氣場站建設(shè)現(xiàn)場施工管理實例分析

以南方沿海某城市的天然氣場站為主要研究對象。該地區(qū)地處東南沿海地區(qū)，地形十分復(fù)雜，以山丘、灘涂居多。該地區(qū)的地質(zhì)條件較為惡劣，地面以下基本為淤泥，而覆土層的厚度又有所不同，導(dǎo)致局部地區(qū)的土質(zhì)不均勻。這類土質(zhì)容易形成暗溝或洞穴，建筑物建設(shè)到這種地層上會導(dǎo)致軟土壓縮或者是暗溝洞穴發(fā)生坍塌，進而引起不均勻沉降。

對該地區(qū)的天然氣場站建設(shè)來說，場站的設(shè)計對于建筑物的質(zhì)量影響很大。如果勘察設(shè)計階段不夠詳盡合理，那么將會導(dǎo)致地基發(fā)生不可預(yù)估的沉降。例如：該樣本場站，場地原為池塘，勘察進場時場地已換填整平;按地貌類型，劃分為沖海積平原;場地內(nèi)除表層人工回填外，第四系土層主要為沖海積成因;基底為燕山晚期花崗巖類巖石。該工程建筑抗震設(shè)防類別均為丙類;工程重要性等級為二級;場地與地基復(fù)雜程度等級為二級;巖土工程勘察等級判定為乙級;地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級，樁基設(shè)計等級為乙級[5];建筑物相鄰柱基允許沉降差均為0.002l，單位為mm，其中l(wèi)為距離。

該地區(qū)巖土自上而下包含雜填土、淤泥、粉質(zhì)黏土、中砂、淤泥、粉質(zhì)黏土、中砂、全風(fēng)化花崗巖以及砂土狀強風(fēng)化花崗巖。場地各巖土層分布特征及其相互關(guān)系見工程地質(zhì)剖面圖如圖2所示。

該工程中，雜填土密實度、均勻性與穩(wěn)定性較差，工程性能差，因此不能作為擬建物的基礎(chǔ)持力層。淤泥工程性能極差，不能作為擬建物的基礎(chǔ)持力層。粉質(zhì)黏土不能作為擬建物的基礎(chǔ)持力層。砂土狀強風(fēng)化花崗巖為場地基底巖層，層頂埋深變化較大，風(fēng)化程度不一，均勻性較差，但強度高、工程力學(xué)性能好，且未發(fā)現(xiàn)洞穴、臨空面及軟弱夾層，所以穩(wěn)定性較好。對于該場地的天然氣場站防沉降地基處理方案來說，需要根據(jù)場地具體的工程地質(zhì)條件，在充分考慮持力層埋深、性質(zhì)、擬建物層數(shù)、荷載、上部結(jié)構(gòu)特征及場地施工條件后，對各基礎(chǔ)形式進行經(jīng)濟、技術(shù)的可行性分析對比。經(jīng)過考量，該工程各擬建物基礎(chǔ)形式宜采用樁基礎(chǔ)，具體樁型及持力層可選擇PHC管樁和沖（鉆）孔灌注樁來進行施工。其中，PHC管樁具有經(jīng)濟實惠、易于施工、質(zhì)量可靠、無棄土及場地污染等優(yōu)點。但是，值得注意的是，采用預(yù)應(yīng)力管樁時淤泥均不需進行固化處理。同時，為確保樁身穩(wěn)定性，應(yīng)盡可能增加樁端嵌入深度。沖（鉆）孔灌注樁穿透力強，不存在擠土效應(yīng)，能使樁端順利達到持力層設(shè)計標(biāo)高。此外，樁徑大，可獲得較高的單樁承載力，可實行單樁單柱。但是，該樁型樁身質(zhì)量不易控制，常出現(xiàn)樁底泥漿護壁性較差，容易導(dǎo)致塌孔、縮徑等施工質(zhì)量問題，從而嚴(yán)重影響樁身承載力。

由于該工程各巖土層風(fēng)化程度、層頂埋深以及厚層變化不一，管樁施工時將難免出現(xiàn)樁長不一等現(xiàn)象，因此實際樁長建議以設(shè)計最大壓樁力為主，以設(shè)計樁長為輔。沖（鉆）孔樁施工中易產(chǎn)生塌孔、掉塊，孔壁規(guī)整性差，清孔（渣）難度大，因此施工時應(yīng)做好樁孔護壁、泥漿配制工作。該工程中的基礎(chǔ)處理方案可以分為獨立基礎(chǔ)和頂板基礎(chǔ)兩種方式。頂板基礎(chǔ)中工藝設(shè)備設(shè)施區(qū)域澆筑整塊基礎(chǔ)，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。所有設(shè)備設(shè)施均固定布置在該基礎(chǔ)上，可有效避免不均勻沉降，但方案施工成本較高。工藝管道處沿走向布置樁基礎(chǔ)后，可考慮增設(shè)活動支架，根據(jù)場地內(nèi)的沉降情況調(diào)整支架高差，保證管道水平，也可考慮在樁頂設(shè)置地梁，管道架設(shè)在地梁之上，以減少沉降影響。

5 結(jié)語

天然氣場站的建設(shè)復(fù)雜且煩瑣。因此，在實際的建設(shè)過程中，需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)展開施工，嚴(yán)格要求，積極配合建設(shè)方和監(jiān)督管理人員的監(jiān)管控制，全面保證施工質(zhì)量，以免發(fā)生安全事故，最大限度地減少天然氣場站建設(shè)成本。

參考文獻：

[1]劉士軍.天然氣場站建設(shè)和施工安全管理策略[J].化工設(shè)計通訊，2021（2）：19-20.

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[5]李建偉.大型液化天然氣接收站工程施工質(zhì)量驗收劃分[J].化工管理，2019（16）：186-187.

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