与在役管道并行敷设采用钢板桩保护技术

与在役管道并行敷设采用钢板桩保护技术

张立民   

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摘要：随着我国石油、天然气输送管道体系不断发展壮大，有些地方规划形成了管廊带，新建管道与在役管道并行敷设的情况不可避免，为了保护在役管道不受扰动、不移位、不受机械破坏，确保在役管道生产安全，采用钢板桩隔离保护的技术成了主流的隔离保护措施。

关键词：在役管道、石油天然气、钢板桩、监理、蒙西管道、并行、北京兴油

1、工程概况：

蒙西管道黄骅及滨海新区段天津 LNG 联络线起自天津市滨海新区 TJ3#阀室，终于河北省黄骅市齐家务计量清管站。管道设计压力10Mpa，管径D1016mm，线路实际长度54.127km。钢管钢级 L485M。路线所经地区地势相对较为平坦，地面高程在 0～10m 之间，。勘察区以滩涂为主，河渠纵横，沟、塘众多，地层主要以第四系全新统人工填土和冲海积粉土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粉砂为主，局部地段见贝壳堆积。管线出TJ3#阀室后向南沿南港工业园区与S11海滨高速间的管廊带敷设。沿线土质塑性差，地下水位浅，沿线水网密布，低洼处明水可见，未见明水地段开挖 0.5m 则出现地下水。根据现场土质及地下水位情况，与在役管道并行敷设段采用钢板桩隔离保护后再采用沉管下沟开挖方式进行敷设施工。

2、打桩前准备及安全措施防护:

①作业人员上岗前必须穿戴相应劳保用品，开展班前会，现场人员严禁酒后上岗，严禁戴耳机听音乐，夜间作业必须有充足的照明，作业人员必须穿反光背心。无安全及技术质量交底，不得开展作业，监理检查现场JSA安全分析，吊装作业必须作业许可证。

②开展地下管线及障碍物交底，打桩范围是否有地下管线及障碍物，采取管控措施，条件允许可开挖探坑找到准确位置，时标记地下管线及障碍物位置，划线标记并做出明显标识或插旗标注，联系地下地下管线及障碍物管理方，现场实施监护。作业区无关人员禁止逗留，作业区机械上方无高压线或保持安全距离10KV大于5m，220KV大于10m。检查地面承载力，打桩设备移动时使用锤头探路，检查地面是否有软土、深坑等不安全情况，如地面承载力不足，应铺设钢板或路基箱等，设备禁止从在役管道正上方及两侧5m范围内行走。

③现场技术人员熟悉、掌握施工图纸及有关技术文件，掌握地质勘察资料和技术经济资料，编制完善可行的施工方案，经监理单位审批后方可实施。

3、打桩设备保养及检查：

开工前应对桩锤设备进行润滑保养，静态检查：液压设备无滴油、漏油点，各部件螺丝无松动，确认桩锤固定齿与活动齿完好无掉齿裂痕等，确认各销轴、夹嘴油缸、卡簧完好，两侧挂轴完好，磨损极限小于轴直径的4/1；动态检查：扶桩人员检查夹嘴压板正常、旋转正常、震动正常、桩机运转正常。检查钢丝绳、保护链条等附属安全措施，锁扣外观无损伤，销轴旋拧顺畅。

4、钢板桩选用及打桩施工：

①根据蒙西管道南港并行段管沟设计深度，选用12m长钢板桩，使用前对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。包括钢材的化学成分分析,构件的拉伸、弯曲试验,锁口强度试验和延伸率试验等项内容。每一种规格的钢板桩至少进行一个拉伸、弯曲试验:每20-50t重的钢板桩应进行两个试件试验。钢板桩应分层堆放,每层堆放数量一般不超过5根,各层间要垫放枕木,垫木间距一般为3-4m。本工程明确钢板桩施打距离在役管道5m以外。

②桩身12米及以上长度的钢板桩，必须使用防脱链保护，防止掉桩、脱桩，防脱链条不得作为吊装、拖拽等其他用途。打桩时扶桩人员就位，机械臂将钢板桩停在打桩位置，待钢板桩稳定后，扶桩人员方可靠近扶桩、对桩。人员身体并与桩身保持大于0.5m的安全距离，身体任何部位不得处于钢板桩下方，对桩作业时桩机保持与钢板桩的平稳不得有多余动作，对桩完成后工作人员立即撤出到安全区域。

③由于蒙西管道南港并行段土质塑性差，对打桩垂直度要求必须严格，打桩后桩头向内倾斜则地下部分桩身向外倾斜；桩头向外倾斜则地下桩身就向内倾斜，会给开挖造成严重后果，不利于保护在役管道安全。为了保证桩身连续平直，打桩前距在役管道安全距离，放好点后，两点一下，把线拉直，尽量5m一拉线，顺着线打桩，保持桩身背面与线保持2cm距离，严禁桩贴线，避免造成不准确。打入前可在钢板桩锁口内涂抹油脂，以方便打入、拔出。钢板桩打入过程桩机操作手必须时刻管制桩身的转向及锤头变化。桩头就位必须正确、垂直、打桩过程中，随时检测打入位置和方向，要确保精度，每打入1m测量一次，钢板桩打入垂直度为90°，每根桩的斜度不超过2%，打桩允许偏差：平面位置纵向100mm，横向为-50mm-0mm；垂直度为5°

5、拔桩：

①管沟回填后应及时将钢板桩拔除，本工程并行段地处沿海人工填土和冲海积粉土地段，拔桩采用振动锤拔桩，利用振动锤产生的余震，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。拔桩时注意柱机的负荷情况,发现上拔困难或拔不上来时,应停止拔桩,可先行往下施打少许，再往上拔,如此反复可将桩拔出来。 

②对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法，拔桩的顺序最好与打桩时相反。

③振打与振拔:拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。

④对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，管沟回填压实后，尽早拔除钢板桩，加快扣板桩周转速度。拔桩后马上用中粗砂将桩孔灌实。

6、常见质量问题原因分析与预防措施（渗漏和沙涌）：

①现象：由于蒙西南港沿海地区水位高，管沟挖土过半时,发现钢板桩渗漏,主要在接缝处有的地方还涌沙。

②原因分析：钢板桩旧桩较多,使用前未进行校正修理或检修不彻底,锁水处咬合不好,以致接缝处易漏水。转角处为实现封闭合龙,应有特殊形式的转角桩,这种转角桩要经过切断焊接工序,可能会产生变形。打设钢板桩时,两块板桩的锁口可能插对不严密,不符合要求。钢板桩的垂直度不符合要求,导致锁口漏水。

③预防措施：旧钢板桩在打设前需进行矫正。矫正要在平台上进行,对弯曲变形的钢板桩可用油压千斤顶顶压或火烘等方法矫正。做好围標支架,以保证钢板桩垂直打入和打入后的钢板桩墙面平直。防止钢板桩锁口中心线位移,可在打桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板,阻止板桩位移。由于钢板桩打入时倾斜,且锁口结合处有空隙,封闭合龙比较困难,解决的办法一是用异形板桩此法较困难)，二是采用轴线封闭法(此法较为方便)。