地道深基坑施工涉及到-813天然气管道保护技术

地道施工涉及到813西气东输主管道保护技术作者：王诗旺 向东Study: Wangshiwang Xiangdong【论文择要】本文主要论述了813西气东输天然气管道的重要性，从保护方案的选择、技术参数的确定、保护方案是实施及注意的问题做了详细的阐述。【Papers selected to】This article discusses the importance of 813 West-East gas pipeline, from the choice of conservation programs, technical parameters of the identification, protection programs are implemented and made note of the problem in detail.【关键词】813 西气东输 天然气管道 保护 【Keywords】813 Transfer natural gas from the west to the east Gas pipeline Protection 一、前言西气东输工程被称作是继长江三峡工程之后又一个世界级的特大工程项目。投资上千亿元，西气东输工程全线投产以来，不仅是中国管道建设史上的重要里程碑，同时将在改善中国生态环境方面产生积极作用。西气东输工程的实施，不仅会加速改善东、西部地区的能源结构，而且会强有力地拉动相关产业，激活东、西及沿途省市区钢铁、水泥、土建安装和机械电子等企业的发展潜力，从而形成一条新的经济增长带。上海嘉定新城阿克苏路下穿A30地道工程，结构全长427m，围护采用SMW型钢水泥土搅拌桩。由于地道施工采用大开挖形式，且地道C10节必须从813西气东输天然气管道管底穿过，其中在813西气东输天然气管道处为地道埋深最深处达到11m；地道开挖面宽度达到21.5m，在地道土方开挖时需要进行重点保护。二、813天然气管道技术参数1、本天然气管道为西气东输上海段主管道，内压6.0Mpa，是供上海宝钢和石洞口华能电厂及上海闵行、长宁、普陀、嘉定、宝山地区居民用气，本管道为单线，不能关闭。2、经天然气管理单位现场交底，得出天然气管线每次沉降不得超过2mm，累计沉降不得超过8mm，天然气管道为钢管，外直径为813mm，壁厚为15.9mm，每米重量为312.6KG。三、拟采取的保护方案西气东输管线自2004年12月30日全线运营以来，地道下穿西气东输天然气管道保护工程在全国为首次运用，在没有类似施工经验可借鉴的基础上，通过对本天然气管道设计单位、施工单位、管理单位相关的专家咨询了解，得知天然气管线的各项技术参数，确定了以下两个保护方案：1、由于天然气管线运行的重要性决定采用带气改迁保护方法，其改迁管道长度为3KM，时间要求3个月，费用要求1500万元，但管道所经区域为人口密集区，管道压力大，安全性能得不到保障，且带气改迁时，燃气管道方圆1000m之内为人员控制区，200m以内的人员全部疏散撤离。500m之内的交 通实行管制。需要由交通局成立交通管制组，区政府、公安局成立社会维稳组，燃气集团成立燃气抢险组，消防局成立消 防组，卫生局成立医疗卫生组，施工单位等成立工程组。施工过程中动必须用了大量的财力和社会资源。2、采用在天然气管线上贝雷架便桥，利用桥结构吊装下部包裹天然气管线的箱体的原位保护办法。本保护方法操作简单方便、施工快捷、成本底、安全性能高等特点，最关键的是不影响天然气管线的正常运行。2010年2月11日，经过方案比较，采用贝雷架梁吊装下部813天然气原位保护方案经过上海市建交委组织的专家评审通过。四、保护方案的具体实施1、施工工艺流程钻孔灌注桩、承台施工贝雷架拼装、吊装槽钢吊架铺设方木铺设钢板弹性塑料垫片螺栓紧固外围箱体黄砂嵌填箱体盖板所有吊杆连成整体2、在基坑围护结构以外东西两侧分别做两根800钻孔灌注桩，钻孔灌注桩上做宽1200*高1000钢筋混凝土承台，西侧承台底面距离天然气管顶为500mm，东侧承台标高同西侧承台标高，承台上做拼装贝雷架，经与贝雷架生产厂家沟通，得知其参数，经计算采用纵向4片贝雷架拼装，每片贝雷架重量270KG，共需要36片贝雷架，拼装完成后，贝雷架自身在24m的跨中部分挠度为3mm，跨中部分能承受80T重量。3、贝雷架整体组装完成后，然后从西侧开始施工吊装，每次吊装距离为2m，吊装顺序为先开挖2m做吊装，吊装完成后，间隔2m，再开挖2m做吊装，吊一隔一，依次进行，到东侧第一次完成后，反向从东到西，施工间隔的吊装，如下图所示：4、天然气管道的吊装上下所用横梁采用100*48*5.3槽钢，槽钢长度为1.7m，间距为1000mm，两边超出贝雷架体宽度20cm，两端头打设21的圆洞，用20螺栓吊杆进行吊装，螺栓吊杆两头丝杆长度为15cm，用于调节上下距离。吊杆下部为了确保天然气管线不变形，防止吊杆丝杆部分滑丝，在吊杆下部螺帽以下，打设4mm控制，用锁口销锁口，具体详见下图：5、吊架完成后，在吊架上部纵向铺设100*100mm方木，方木中心间距为200mm，方木面上铺设10mm厚钢板，由于下部支架已经完成，另下部操作面有限，不能使用吊装设备，钢板只能使用人工敷设，所以钢板只能做成50cm宽，长1.4m，否则人工搬运困难。6、由于天然气管道为钢管，下部托板也为钢板，相互接触为刚性接触，不利于保护，为此必须在钢板和天然气管道直接设一层5mm厚弹性塑料垫片，使之钢板和天然气管道成柔性接触。7、托架、钢板垫板、塑料垫片全部完工后，紧固吊杆螺母，使之吊架受力，托起天然气管道。8、托架受力后，在天然气管道两边放置15厚高密度竹胶板，使之吊架成为一个箱体，内部填嵌粗黄砂，黄砂填嵌要密实（采用水密法施工），利用黄砂包裹天然气管道，以保护天然气管道外部防腐的PE层，和稳固天然气管道，防止位移和变形，如图所示。9、黄砂回填到管顶上20cm，整平后上部用15mm厚高密度竹胶板覆盖，防止工程施工时，其他外部物件碰砸。10、黄砂回填完毕后，应再次紧固吊杆螺帽。五、保护方案实施需注意的问题和加强措施1、天然气管接头位置在抗剪和抗弯方面肯定没有原钢管稳固，需要进行加强处理。在此处的吊装应加密，底部在接头位置应加整体托架。2、现由于天然气管道在地道中间部分向下成折线，转折部位由于受力方向改变，此部位为重点部位，需要采取加强措施。（1）转折部位下垫钢板，在天然气管道土方开挖完毕后，应根据天然气管道实际转折角度，现场加工成一个整体垫板。（2）转角两边各1m范围内，吊杆进行加密处理，由其他段的间距1m，加密为间距0.5m，如图所示。3、吊架内部黄砂回填，荷载增加，吊杆底部螺母容易产生滑丝现象，采取吊杆和顶部底部必须采用双螺帽，并增加3mm厚的钢垫片，以增加螺帽的受压面积，另吊杆的端部钻3mm的孔洞，用锁口销锁口（具体见节点图），防止滑丝。4、基坑土方开挖时，随着开挖深度的增加，基坑东西两侧的土侧压力慢慢增大，所做的609钢支撑管会随着土侧压力的增加而产生变形，土体必然会产生位移现象，土体位移必然对天然气管线产生轴向压力，随着轴向压力的增加，天然气管线会产生弯曲变形，为此必须对天然气管线顶部在基坑两边20m的范围内的土方全部卸载，以减小基坑土体位移对天然气管线形成的压力。5、由于天然气管线对沉降要求很高，对桩基承台和承台上部桥结构施工完毕后，应对桥结构进行堆积荷载试验，观测其桥的承载力和桩基沉降，若沉降超过8mm，需等到其沉降稳定后，方能进行天然气管吊装工作。6、现由于地道东侧顶板距离天然气管线底部只有17cm，给保护和结构施工带来很大的难度，采取措施此处天然气保护吊装，采用直接用吊杆吊装钢板，此处的钢板采用双层1cm厚的钢板（单层2cm的钢