Gatch土筑堤与HDPE土工膜衬里相结合的沙漠蓄水池施工技术

冯成功，王 鸿

（中国石油天然气管道局第二工程分公司，江苏徐州 221008）

Gatch土筑堤与HDPE土工膜衬里相结合的沙漠蓄水池施工技术

冯成功，王 鸿

（中国石油天然气管道局第二工程分公司，江苏徐州 221008）

以阿联酋阿布扎比原油管道工程为例，详细介绍了采用Gatch土筑堤与HDPE土工膜衬里相结合的沙漠蓄水池施工方法，分析了该项施工方法的创新性，对比了钢筋混凝土蓄水池施工法与HDPE土工膜蓄水池施工法的不同与优劣。实践证明，此项创新技术解决了沙漠地区水压试验蓄水的一大难题，为项目节约了可观的成本，带来了显著的经济效益和环境效益。

沙漠；HDPE土工膜；蓄水池；水压试验

0 引言

2008年4月，在中东地区石油贸易中心阿联酋，中石油承揽了迄今最大的海外EPC总承包项目——阿布扎比原油管道工程（ADCOP），中国石油天然气管道局第二工程分公司承担其中307 km管道的施工任务。在这个石油行业的高端市场，业主要求工程执行本行业几乎最为严格的施工规范和验收标准，其中主线路水压试验实行壳牌标准。壳牌规范对管道水压试验的要求极其严格，规范明确要求试验用水必须为淡水，充水速度为0.1~0.5m/s。如何满足试验用水的质量和数量以及充水速度的要求是水压试验的最大难点。阿布扎比酋长国是沙漠之国，几乎所有淡水都来自海水淡化。从市政供水机构获准的免费供应量只有1 000 m3/d。即使是最短的6 km试压段 （KP274至KP280），至少也需要用水6 586 m3。现供现充完全不能满足试验用水需求。

在当地有两种办法可以保证试压时大量充足的淡水和上水速度要求，一是联系供水公司，用水罐车排队不间断供水；二是在沙漠里修建大型蓄水池。由于供水公司每次的供应量不确定，且运输费用高于水费，项目部决定排除第一种方案，实施建蓄水池的计划。根据试压段落划分及水源点位置，确定修建两个蓄水池，蓄水量均为3~5万m3。本文阐述了采用Gatch土筑堤与HDPE土工膜衬里相结合的沙漠蓄水池施工方法，此项创新为项目节约了可观的成本，带来了显著的经济效益和环境效益。

1 蓄水池施工方法的创新性

在沙漠中修建蓄水池的关键控制点在于蓄水池的严密性和堤坝的强度。为了实现良好的严密性和堤坝强度，通常的做法是在蓄水池的四壁和底部采用钢筋混凝土结构，这种做法传统可靠，但是材料费用和建设费用较高，耗时长，而且蓄水池使用结束后，钢筋混凝土结构不易拆除，且拆除后的混凝土形成建筑垃圾影响环境。考虑到施工进度及试压成本两个主要因素，技术部门不断修改修筑方案，确保可行性与经济性；采办部门多方调研各种防水材料，着重于性能及价格。经过对比分析，项目部决定采用Gatch土做堤坝、HDPE土工膜做衬里材料的创新方案，并且得到成功实施。HDPE土工膜是一种近些年兴起的新型的防渗环保施工材料，我们利用其耐用、防渗、防晒等优越性能，用于蓄水池施工，这种新方法不仅节约成本，而且安装和拆除简单方便，大大缩短了蓄水池的施工周期，拆除后的HDPE材料与Gatch土均可回收重复利用，不会对环境构成建筑垃圾危害，实现经济和环境效益的双赢。

2 Gatch土+HDPE土工膜修建大型蓄水池的施工方法

根据试压管道的距离、试压段划分及水源点，确定了蓄水池的地点、数量及蓄水量。以第一试压段长30 km、直径1 219 mm （48 in）的管道的蓄水池为例，介绍在沙漠里建造大型蓄水池的施工方法。

2.1 蓄水池的选址

蓄水池修建在远离公路、畜牧圈、第三方设施的区域，同时尽可能离充水管道距离近些。选好位置后，向当地市政申请占地使用许可，获得批准后开始施工。

2.2 蓄水池堤坝及池底施工 （见图1）

（1）作业带测量、清理。使用全站仪进行测量放线，使用标志桩及白灰划定施工作业带区域。推土机将作业带推平，确保作业带内无障碍物。

（2）基坑开挖。土方开挖前，将施工区域内的地下、地上障碍物清理和处理完毕，将蓄水池施工范围内的沙丘使用推土机推送到不影响施工的位置。挖掘机和推土机配合在作业带内挖一个100m×80m×4 m（长×宽×深）的基坑，边坡的角度应小于45°。由于砂土孔隙比大 （一般大于0.95），且具有高压缩性，砂土层物理力学性能一般较差，场地自然地基往往不能满足拟建蓄水池的承载力要求，因此，需要大型压路机及洒水车对底部进行压实处理。

（3）Gatch土修护坡。使用300 mm厚的钙质土对基坑的四壁及顶部进行压实保护，防止砂子滑落塌方。在水池周边使用500 mm厚的Gatch土碾压作为通行道路。

（4）固定边沟。在堤坝顶部挖一圈边沟，尺寸500 mm×500 mm （宽×深），用于固定土工膜。

2.3 HDPE土工膜衬底安装

（1）HDPE土工膜铺设、组对。土工膜铺设前，对蓄水池底部进行清理，确保无尖锐杂物等。采用厚1.5 mm、长140 m×宽7 m的HDPE土工膜，按照先四壁再池底的顺序进行长条形铺设。池壁膜铺装的过程中，随时用沙袋按一定间距压在边沟里，以防止大风等掀起或移动土工膜。铺排争取一次到位，对于不规则的边角区域，要准确计算后剪裁下料，相邻土工膜之间搭接宽度大于100 mm，保证正常的焊接宽度和热胀冷缩量，减少不必要的富余量。

（2）HDPE土工膜热熔接。土工膜热熔接前，用干净的抹布擦拭搭接部位，确保无水分、油污等污物。采用压力热熔焊接将各块HDPE土工膜热熔焊接在一起。

（3）焊缝严密性测试。为了确保HDPE土工膜热熔焊缝的焊接质量，对所有的热熔焊缝进行100%气密试验。将打气筒及带压力表的气针连通后，将气针插入热熔焊缝中，鼓入0.5 MPa的气压，1 min后压力无明显或有微弱变化为合格。

（4）修补。在施工过程中或焊缝严密性测试过程中，如果发现HDPE土工膜上有漏点或损坏之处，采用HDPE补伤棒进行热熔修补，如果缺陷部位较大 （直径大于10 mm时），必须更换HDPE土工膜，重新进行焊接测试。

2.4 围栏、围网安装

为保持水池内清洁，防止外来杂物进入，同时防止人员、牲畜不慎跌入水池，在水池四周设置全封闭的围网。围栏柱间距3 m，围墙高2.5 m，柱基础为300 mm×300 mm×300 mm的混凝土。围栏两立柱之间均匀分布6道铁丝，铁丝外固定防沙网以抵挡风沙。

2.5 HSE保障措施

（1）开挖过程中，现场工程师严格控制坡度处理，防止塌方。

（2）炎热天气及夜间施工环境下，注重对工人的安全保护，做好降温措施，配备齐全的安全保护用品。

（3）现场设置安全标识和警示牌，非施工人员严禁入内，对有可能涉及安全的作业工序进行检查指导，禁止违章作业。

3 工程实例及效益分析

在阿布扎比原油管道项目施工中，共在沙漠中建造大型HDPE土工膜蓄水池2座，采用创新的蓄水池施工工艺，为项目节省成本达220万美元 （合人民币1 500万元），取得了良好的经济和环境效益。两种不同蓄水池施工方法的效益分析见表1。

表1 效益分析对比

4 结束语

将HDPE土工膜衬里技术创新应用于沙漠蓄水池的修建，改进了管道施工辅助措施技术，达到了经济适用与环境无害的效果，满足施工管理和HSE管理的高标准要求，获得了业主、监理的一致好评。

Combinatorial Reservoir Building Technique of Gatch Soil Dike and HDPE Geomembrane Liner Used in Desert Area

FENG Cheng-gong（Second Subsidiary Construction Company of China Petroleum Pipeline Bureau，Xuzhou 221008,China）,WANG Hong

By taking Abu Dhabi Crude Oil Pipeline Project （ADCOP） as an example,the authors detail the building method of water reservoir with Gatch soil dike and HDPE geomembrane liner in the desert,analyze its innovative points,and compare it with armored concrete reservoir.It has been verified that the application of HDPE geomembrane solved the problem in building large water reservoir in desert and created significant economic and environmental benefits by saving a great cost and avoiding hazard to environment.

desert;HDPE;geomenbrane;water reservoir;hydraulic test

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.01.012

冯成功 （1982-），男，河南洛阳人，工程师，2004年毕业于河北理工大学，从事石油管道建设工作。

2011-01-08