澳门陆上天然气输入及传输系统工程地基加固方案(改).doc

澳门陆上天然气输入及传输系统工程地基加固方案

上海煤气第二管线工程有限公司 戴斌 柯向华

摘要：文章介绍了澳门陆上天然气输入及传输系统工程存在的严重不均匀沉降的原因，以及针对澳门特殊地质条件采取的地基加固方案。
关键词：澳门 不均匀沉降 地基加固

1、工程概况
澳门陆上天然气输入及传输系统工程是澳门第一根天然气管道，气源是由珠海横琴输入，在莲花大桥北侧约350m处登陆，登录点即为本工程起始点。从登陆点开始，沿西堤马路向南进入路环门站，经过路环门站计总计量后，一路向电厂分输，沿西堤马路向北至莲花大桥后，沿莲花路向东一直到电厂，在电厂内设分计量接受站。另在路环门站内分两路调压分别预留至澳门半岛门站和凼仔岛门站。输气规模：总输气流量：126,000m3/h。输气设计压力：4.0Mpa。
这是我公司第一次参与境外工程的投标工作，通过努力我公司于2007年中标，经过了一段时间的前期准备工作，该工程于2007年6月28日正式开工，于2008年1月31日竣工，目前已经开始投入正常运行。

2、地质概况
2.1 地质概况
澳门陆上天然气输入及传输系统工程输气管线沿途经过区域为填海造陆区域，自地表向下依次为回填层、海象沉积层（淤泥）、冲积层和花岗岩风化层。
1） 表层回填层厚度为7～9m，为素填土或松散细砂，部分为建筑垃圾；
2） 海象沉积层厚度为5～10m，为饱和深灰色淤泥，流塑～软塑，孔隙比较大（1.2～1.6）局部夹有贝壳等有机质；
3） 冲积层厚度为40m以上，粉质粘土，呈可塑～硬塑状态，是良好的持力层。
2.2不均匀沉降的主要原因：
该工程在现场踏勘期间，发现管道沿线不均匀沉降情况相当严重，不均匀沉降最严重地区最大的高差相差0.8m左右。这对沿线的高压天然气管线是相当大的威胁。就本工程来看，根据填海区地基填海的方式，对地下管线可能造成的潜在危害主要是剩余沉降及其所产生的差异沉降所造成的。
而产生不均匀沉降的主要原因是
1） 淤泥层上不均匀荷载造成的沉降差异，主要是回填土的厚度的差异造成的。
2） 由于路由方向上可压缩土层的厚度不同造成的沉降差异。
3） 部分地段可能的施工降水使土中有效应力增加，因而造成的地基不均匀沉降。
4） 而其中最大的沉降量是淤泥层的固结沉降，而淤泥层埋深达7m～9m，置换困难。要想减小地基沉降量，须对淤泥层进行加固。

地质结构图
3、地基加固措施
考虑到最大的沉降量是位于淤泥层的固结沉降，而淤泥层埋深达7-9m，所以对该层土质进行置换相当困难，所以经过专家多次进行讨论，得出了对管道沿线打桩来进行地基加固，然后制作混凝土管廊，让天然气管道敷设在管廊中，在管廊中填满黄沙，用混凝土盖板盖好，最后用素土或黄沙回填。

3.1 打钢筋混凝土桩
原先考虑的是填土层、松散细砂及淤泥层采用水泥搅拌桩（粉喷桩）复合地基进行地基加固。有建筑垃圾部分地段（有2个钻孔）不适合采用粉喷桩处理，拟采用沉管灌注CFG桩（水泥、粉煤灰、碎石桩）进行地基处理。但是考虑到现场的实际情况，澳门本地无水泥搅拌桩打桩设备，以及采用水泥搅拌桩对周边环境的污染较大，故现场施工采用的打钢筋混凝土桩。
根据现场的地质情况，由当地的土木工程师计算得出使用Φ500的圆形钢筋混凝土桩。沿着管线每10米一组，打入深度约为40米，让混凝土桩能够打到岩石层，由岩石层做管线的支撑，确保管道基础不发生沉降。每根混凝土桩的长度为10米，因此每组桩由4根混凝土桩组成，桩与桩之间的连接采用焊接连接。打桩的收锤标准为最后10击的贯入度6.2吨锤为35mm，8t锤为50mm。对于超过管线高度的部分进行切割处理。

3.2 制作钢筋混凝土管廊
对于如何在混凝土桩上做好管线支撑工作，也考虑过使用PE管托进行支撑，但是考虑到PE管托不容易固定在管桩上方，一旦周边地质情况有所改变，很容易导致PE管托偏移，从而使得混凝土桩失去其应有的作用。故我们采用钢筋混凝土管廊对管道进行支撑。由于该管道直径为Φ400，所以为了保证焊接的施工空间，在管道两侧以及下方都需要留出400mm的工作空间，所以该管廊设计的规格为宽1.2米，高1米。为了保证钢筋混凝土管廊的强度，在管廊中使用Φ32的钢筋，确保钢筋混凝土管廊的强度能够达到设计要求。
由于工程工期较紧，所以该钢筋混凝土管廊采用制模现浇的形式生产。先在已经处理好的管桩上浇混凝土平台，留好排水孔。然后在浇筑好的平台上绑扎钢筋，再在钢筋外围采用木板制模，保证管廊的厚度达到10cm以上，最后浇灌混凝土。对于需要水平借转的地方，首先按照图纸要求测量好角度，按照图纸要求浇筑混凝土平台，然后浇筑混凝土管廊。对于管位上有其他管线的时候，由于我们的管廊体积过大，一般无法从管线上方跨越，只能从管线下方绕行，而我们现场使用的弯头采用5D弯头，曲率半径较大，对于大角度的弯头借转会导致管沟深度过大，不利于施工的安全以及增加了很多施工难度。所以现场垂直借转所使用的弯头一般采用10°或15°的弯头，在水平段加长借转距离，保证施工深度不至于太深，减少施工难度以及保证施工安全。
混凝土管廊制作完毕后即向管廊内注满黄沙，填至管位位置，并留好工作坑位置，便于接下来的焊接施工。
3.3 制作混凝土盖板
为了保证其他管位单位施工对该管线的破坏，特在管廊上加上混凝土盖板，盖板不小于8cm，待焊接施工完成后，无损检测、防腐施工各项隐蔽工程完成后，用黄沙将管廊注满，然后在管廊上盖上混凝土盖板，最后在盖板上方敷设黄色警示带。

管桩、管廊剖面图
4、存在的问题
由于是第一次采取这样措施对燃气管道进行保护，所以在施工过程中也存在着一些问题。
首先是由于管廊较大，导致了施工深度大大增加，工程最浅处的深度也超过了2米，而且该地区地质条件较差，必须对管沟进行加护措施，我们对于管沟两侧都采用钢板进行围护，保证两侧的沙土不塌方，这样大大的增加了该工程的工程成本。
由于整个管线都由管廊包围，最大限度的减少了钢管的自身的弹性变形，使得管道安装难度大大增加，特别是一些本来可以利用钢管的自身的弹性变形绕过的部位，都必须从管道下方绕行，从而增加了施工的难度。
由于整个管道由管廊包围，所以对于牺牲阳极的敷设也增加很大的难度，无法在40cm的空间内放置1组牺牲阳极，根据现场的情况，采用了每100米放置1根牺牲阳极包，确保对整个工程的阴极保护工作。
该管线虽然做好了比较完善的防不均匀沉降的措施，但是与珠海横琴穿越连接处就存在着一定的风险，我们这条管线能够确保不发生沉降，但是由于他们的管线并没有采取相关措施，可能会发生一定的沉降，当沉降大到一定程度，将对该处管道产生极大的危险。所以我们对该处地区重点进行监测，设置几个监测点，定期进行深度监测，当沉降量达到允许值的80%的时候采取相关的保护措施。避免因沉降导致断裂的情况发生。

5、总结
总的来说，通过打桩的方式进行地基加固，有效的保证了高压天然气管道的安全问题，避免了因不均匀沉降而导致的管道断裂。通过这个工程，给地质条件比较差的地区高压燃气管道施工提供了一个新的施工方法，有一定的借鉴意义。