吹填施工作業(yè)中的管線延伸措施

◎ 高琦 中交疏浚（集團(tuán)）股份有限公司

1.工程概況

此次工程是新建海上機(jī)場跑道位置清淤，清淤后利用開山石回填，必須精準(zhǔn)把握清淤平面以及深度。施工主要內(nèi)容為6區(qū)、7區(qū)和8區(qū)范圍內(nèi)清除表層淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。施工區(qū)天然泥面標(biāo)高約-5.6m，泥層厚度12～14m，吹填至西側(cè)指定納泥區(qū)，吹泥排距在3.0km以內(nèi)，清淤工程量約為1000×104m3。

本工程質(zhì)量要求“合格”，質(zhì)量控制采用“雙控”：（1）6區(qū)清淤深度-18.8m（國家85高程，下同）、7區(qū)清淤深度-17.6m、8區(qū)-19.0m，清淤質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為0～50cm；（2）清淤開挖至粘土層即停止施工，并取樣報(bào)送總包，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)確認(rèn)后即認(rèn)為已清至底標(biāo)高。

設(shè)計(jì)開挖邊坡坡比為1∶3，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)斷面控制邊坡，嚴(yán)禁超挖。清淤邊坡臨近拋填圍堰，且開挖邊坡坡比為1∶3，須嚴(yán)格控制塊石滑落、確保圍堰堤身安全穩(wěn)定。清淤施工易受臨近區(qū)域的圍堰爆炸擠淤施工影響，需充分考慮避讓等措施。

2.吹填管線布置概述

本工程吹填管線主要包括清淤疏浚區(qū)浮管、陸域岸管和納泥區(qū)內(nèi)支管。浮管與岸管的連接采用橡膠管作柔性連接。其平面布置綜合考慮納泥區(qū)的形狀和面積、吹填距離、吹填高程、潮位變化等方面的情況來選定吹填管線的位置。吹填主管線接頭應(yīng)緊固嚴(yán)密，整個管線和接頭不得漏泥、漏水，發(fā)現(xiàn)泄漏及時修補(bǔ)或更換。本次主要討論納泥區(qū)內(nèi)吹填管線的延伸。

3.軟土地基吹填管線延伸施工難點(diǎn)

吹填區(qū)域管線延伸主要靠機(jī)械設(shè)備配合完成，機(jī)械設(shè)備是陸地管高效延伸的必要條件。機(jī)械作業(yè)的內(nèi)容主要包括吹填管頭進(jìn)行平整、陸地管線鏟運(yùn)、管線的起吊對接等。由于吹填土質(zhì)的問題，往往會影響吹填區(qū)管線延伸的效率，甚至因陸地管無法延伸導(dǎo)致船舶停工。

本工程開挖的土質(zhì)，經(jīng)過開挖切割→泥泵輸送→管道輸送的過程，到達(dá)吹填區(qū)堆積形成陸域時含水量較高，承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到管頭延伸機(jī)械設(shè)備行走需要。嚴(yán)重制約陸域管線延伸，并增加作業(yè)機(jī)械的機(jī)損風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 軟基礎(chǔ)吹填區(qū)域管線延伸機(jī)械作業(yè)常用方法

軟基礎(chǔ)吹填區(qū)域管線延伸機(jī)械作業(yè)常用方法主要有兩種，但這些方法不能適用本工程的環(huán)境和工況，嚴(yán)重制約工程的推進(jìn)，并且不具備長期保證機(jī)械設(shè)備完好率的條件：

（1）水上挖掘機(jī)管線延伸作業(yè)。通常采用專門的水上挖掘機(jī)進(jìn)行管線搬運(yùn)和起吊，完成管線延伸作業(yè)。該作業(yè)方法效率低，且水上挖掘機(jī)的行走極慢、故障率高，對行走的通道面層土質(zhì)不能存有塊狀物。本工程吹填塊狀物多、吹填區(qū)狹長，以及現(xiàn)場不具備修理水上挖掘機(jī)的條件等，不易采用水上挖掘機(jī)進(jìn)行管線延伸作業(yè)。

（2）管線延伸機(jī)械行走通道固化。采取通道范圍進(jìn)行置換砂土固化，利用普通挖掘機(jī)進(jìn)行管線搬運(yùn)和起吊，完成管線延伸作業(yè)。該作業(yè)方法需要現(xiàn)場具備固化所需的置換砂土，且效率低。本工程吹填土的含水量大，不具備固化所需的置換砂土。

3.2 軟基礎(chǔ)吹填區(qū)域管線延伸機(jī)械作業(yè)工藝的優(yōu)點(diǎn)

（1）本方法操作方便，安全可靠。

（2）與通常的作業(yè)方法相比，本工法通過改造簡易鋼板，利用管線作業(yè)的機(jī)械自行安裝，形成管線延伸的通道，解決了軟基礎(chǔ)吹填區(qū)機(jī)械設(shè)備行走的承載力問題，在軟基礎(chǔ)區(qū)域及時高效的開展管線延伸。

（3）投入成本低、無污染，投入的材料可重復(fù)利用。

（4）操作簡單，通過簡易的改造使得操作便捷，適應(yīng)性強(qiáng)。

（5）配合作業(yè)的挖掘機(jī)，在無管線作業(yè)任務(wù)時可用作項(xiàng)目的其他工序使用。機(jī)械設(shè)備的綜合利用率高。

3.3 工藝原理

本工藝中，管線機(jī)械挖掘機(jī)在軟基礎(chǔ)的區(qū)域進(jìn)行管線時，由于吹填土質(zhì)和標(biāo)高的問題，造成軟基礎(chǔ)地面承載力差。在有限的環(huán)境和資源條件下，如何安全地使挖掘機(jī)在軟基礎(chǔ)地面行走，進(jìn)行管線設(shè)備調(diào)運(yùn)和起吊安裝十分關(guān)鍵。解決的思路是：選擇合適規(guī)格的鋼板3塊并設(shè)置吊點(diǎn)，以及將鋼板面進(jìn)行焊接改造增加粗糙度。挖掘機(jī)在軟基礎(chǔ)區(qū)域作業(yè)時，通過操作挖掘機(jī)將改造的鋼板墊在其將行走位置，增加挖掘機(jī)的接地面積，降低承載力需求，確保安全作業(yè)。軟基礎(chǔ)工作面上，挖掘機(jī)履帶下踩2塊鋼板，剩余1塊鋼板作為機(jī)動使用。通過3塊鋼板的交替使用，挖掘機(jī)位置移動和搬運(yùn)管線，起吊安裝管線進(jìn)行管線延伸。

3.4 施工工藝前期準(zhǔn)備

管線機(jī)械作業(yè)前期鋼板的準(zhǔn)備、管線設(shè)備集中、挖掘機(jī)準(zhǔn)備等。

（1）鋼板準(zhǔn)備。鋼板及加工需要的材料規(guī)格選擇與準(zhǔn)備；按照挖掘機(jī)的斗寬、斗齒高度和長度，在鋼板上開孔形成起吊點(diǎn)。吊點(diǎn)的設(shè)置放樣、焊接加工，嚴(yán)格控制尺寸；鋼板板面焊接螺紋鋼筋，增加粗糙進(jìn)行防滑加工；加工鋼板成品檢查。

（2）管線延伸設(shè)備的集中。根據(jù)管線延伸要求選擇合適的管線設(shè)備；將所需管線設(shè)備集中。

（3）挖掘機(jī)準(zhǔn)備。選用符合作業(yè)要求的挖掘機(jī)，按照φ850管線設(shè)備，挖掘機(jī)功率不小于190kW；挖掘機(jī)燃油、液壓油、水等以及功能檢查；鋼板預(yù)吊、安裝作業(yè)流程交底與操作。

3.5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

軟基礎(chǔ)吹填區(qū)域管線延伸機(jī)械作業(yè)工藝流程：施工準(zhǔn)備→作業(yè)流程交底→挖掘機(jī)起吊鋼板至目標(biāo)區(qū)→挖掘機(jī)平整軟基路面→軟基礎(chǔ)路面安裝2塊裝鋼板→挖掘機(jī)同時踩上軟基路面2塊鋼板→挖掘機(jī)調(diào)整至作業(yè)狀態(tài)→挖掘機(jī)平整前進(jìn)方向軟基路面→前進(jìn)方向安裝第3塊鋼板→挖掘機(jī)搬運(yùn)管線設(shè)備→重復(fù)軟基路面平整、安裝鋼板、挖掘機(jī)行走、搬運(yùn)管線設(shè)備→挖掘機(jī)、管線設(shè)備到達(dá)吹填管頭→完成管線延伸的起吊、安裝作業(yè)。

主要施工工序的控制要點(diǎn)有：

3.5.1 施工準(zhǔn)備的控制要點(diǎn)

（1）鋼板厚度、長度、型號需滿足要求。選用不低于Q345B型號，規(guī)格為2m×4m鋼板。

（2）鋼板開孔長度大于挖掘機(jī)斗寬。寬度大于挖掘機(jī)斗齒的最大高度，并小于斗齒（不含齒座）的長度。開孔的尺寸為0.25m×2m。鋼板吊點(diǎn)開孔應(yīng)為圓角，分散起吊時的應(yīng)力并沿開孔進(jìn)行加固，避免應(yīng)力集中撕裂鋼板。

（3）螺紋鋼筋應(yīng)縱向焊接，距離控制在30～40cm，并布滿鋼板主面。

（4）用作延伸的管線設(shè)備需一次性準(zhǔn)備齊全，不能遺漏。

（5）檢查挖掘機(jī)的燃油量，確保可滿足完成作業(yè)，并可離開吹填管頭。

3.5.2 挖掘機(jī)行進(jìn)

（1）軟基路面需平整，平整的寬度與鋼板尺寸相符。

（2）鋼板的安裝方向應(yīng)為橫向，鋼板之間間隙不超過履帶長度25%，通常在50cm以內(nèi)。

（3）挖掘機(jī)運(yùn)管作業(yè)時，履帶應(yīng)同時壓在兩塊鋼板上。

（4）鋼板交替置換，挖掘機(jī)往前時需將管線設(shè)備全部搬至下一作業(yè)點(diǎn)。

（5）挖掘機(jī)在鋼板上，履帶禁止來回移動。

（6）挖掘機(jī)往前行進(jìn)時將斗頂在前方的鋼板上，通過操縱力臂和行走操縱桿往前行進(jìn)。

3.5.3 挖掘機(jī)起吊協(xié)助安裝管線

（1）起吊作業(yè)的位置盡量靠近吹填管線，履帶與管線最近距離不超過2m，控制起吊力矩，提高作業(yè)穩(wěn)性。

（2）管線起吊旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)迎合管線對接口，旋轉(zhuǎn)過程中控制管線方向，方便管線對接，縮短對中的時間。

（3）起吊作業(yè)中勻速操縱挖掘機(jī)，避免產(chǎn)生超負(fù)荷慣性應(yīng)力。

4.工程實(shí)際應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益

對于軟基礎(chǔ)吹填區(qū)域，現(xiàn)場不具備水上挖掘機(jī)作業(yè)的工況下，采用挖掘機(jī)延伸管線需對行走路面進(jìn)行固化，以滿足挖掘機(jī)作業(yè)承載力需求。按照本項(xiàng)目首層吹填考慮，固化挖掘機(jī)作業(yè)通道，每艘船需多配一臺換填的挖掘機(jī)。采取本工藝，每艘船可節(jié)省一臺換填的挖掘機(jī)使用費(fèi)。

5.結(jié)束語

綜上所述，在對面積較大的納泥區(qū)進(jìn)行吹填施工時，為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝的不足，選擇軟基礎(chǔ)吹填區(qū)域管線延伸機(jī)械作業(yè)，將使管線的延伸更加方便，并對項(xiàng)目的降本增效及精細(xì)化管理起到促進(jìn)作用。