大面积深淤泥地带管沟开挖技术

郝大勇，崔双民，吴旺宝，卢双臣

唐山冀东石油建设工程有限公司，河北唐山063200

大面积深淤泥地带管沟开挖技术

郝大勇，崔双民，吴旺宝，卢双臣

唐山冀东石油建设工程有限公司，河北唐山063200

冀东油田南堡3号构造外输管道大开挖穿越石化路6 m深淤泥带，管道挖沟时淤泥回淤快，管沟无法成型。现场施工中，采用在管沟两侧打钢板桩阻止周围淤泥向管沟涌入，同时将开挖区域附近淤泥置换成山皮石后挖沟的施工方案。当用山皮石换填深度至3 m后，因淤泥回淤太快无法继续向下换填，最终采用抛石挤淤结合强夯置换处理的方法，完成了更深层淤泥的置换，实现了管沟的开挖。

深淤泥地带；管道大开挖穿越；钢板桩；山皮石换填；抛石挤淤；强夯

1 工程概况

冀东油田南堡3号构造位于河北省唐山市曹妃甸工业区西南侧，该区域整体为吹沙填海造地，吹填后晾晒时间尚不足两年。南堡3号构造外输管道敷设区域位于吹沙造地的外围边缘地带，离吹填口较远，表面囤积了大量的黑褐色流塑体淤泥，地勘报告显示，该区域淤泥平均厚度接近6 m。管道沿线设计管底埋深2 m，除了在大开挖穿越石化路管沟路段遇到施工困难外，其他管段基本采用快挖快填、管顶覆土等方式完成了管道下沟回填施工。根据设计图纸，管道需大开挖穿越已规划好的中石化商储库东侧石化路，石化路规划宽度为36 m，设计穿越管道长40 m，管底埋深4 m，穿越管道共有4条，按照施工规范要求，管底宽度应不小于3.2 m。施工初期，调动了6台水上挖掘机，4台陆地挖掘机，采用加大放坡、分层开挖、快挖快填方式挖沟，由于淤泥回淤速度太快，管沟无法成型。

2 挖沟技术方案的制订

根据现场实际情况，基于阻止周围淤泥向开挖区域产生回淤和将开挖区域稳定性差的淤泥换填成优质土的思路，制订了钢板桩加整体固化和钢板桩加换填山皮石两种技术方案。打钢板桩主要用于阻止周围淤泥对开挖区域产生的回淤，减少周围淤泥涌入管沟的涌入量和涌入速度；换填或固化是将管沟区域稳定性很差的淤泥换填成稳定性更好的素土、山皮石或固化土，以确保管沟成型，且能保持成型不少于2 h。若采用钢板桩加整体固化方案，则为了开挖出4 m深的管沟，需要固化深度达到5 m，且需分为3层进行固化；经进一步估算，每层达到所需强度的时间不少于5 d，累计工期约20 d，若采用该方案进行施工，全线无法按期贯通。若采用钢板桩加换填山皮石方案进行施工，则施工组织较容易，工期较短，最终选用了该方案。

3 现场实施情况

3.1 打桩施工

铺垫临时道路进行打桩施工。钢板桩选用常见的槽形连锁钢板桩，桩长6 m，打桩位置为管沟两侧距管沟中心各12 m处，两侧打桩长度均为40 m。打桩完成后，在钢板桩内侧焊接16#槽钢，将钢板桩上部连接成整体，提高钢板桩的稳定性。

3.2 山皮石换填

打完桩后，对钢板桩内40 m×20 m区域进行整体山皮石换填，计划换填5 m深后从中间挖沟。施工中，换填至3 m深后，淤泥回淤速度太快，无法继续向下换填。

经现场讨论研究，采用抛石挤淤强夯置换处理方法，对3 m深以下淤泥进行置换，具体施工步骤如下：

（1）测量放线，将20 m宽回填区均分为3个区块，中间区块为管沟开挖区，管沟挖开后两侧区域便形成山皮石截埝。该截埝为钢板桩提供了支撑力，避免挖沟后钢板桩失稳倾覆，造成挖沟失败，见图1。

（2）从中间区域开挖管沟，将上层3 m深度范围内的山皮石挖出后均匀铺垫到两侧截埝上，用挖掘机层层排压，将挤入管沟中的淤泥用挖掘机倒运走。为防止钢板桩外侧堆土过多造成钢板桩侧压太大失稳，用挖掘机将淤泥接力倒运至开挖区域30 m以外堆放。

（3）夯机入场对两侧山皮石截埝进行强夯处理，将石块打入淤泥中，从而将淤泥挤入管沟中。为降低强夯对淤泥和钢板桩稳定性的影响，强夯时使用较小的夯能，采用10 t夯锤，落锤高度控制在10 m左右。采用梅花状布点，夯点间距2 m，后一遍夯点与前一遍夯点交叉错开。

（4）每遍强夯完成后，在夯坑中补填片状山皮石，用挖掘机碾压平整，将夯入管沟中的淤泥用挖掘机挖出倒运走。

（5）第四遍强夯置换后，沟底淤泥上涌速度很小，趋于稳定，说明底部淤泥基本置换完。

动用5台挖掘机进行分段分层快速开挖，最终开挖出沟顶宽6 m，沟底宽4 m，深4 m的成型稳定的管沟。经过2 h的吊装作业，4条管道陆续下沟，经现场实测，管顶标高符合设计要求，而后回填管沟。

[1]高志义，梁爱华.超软土的界定与特性[J].石油工程建设，2013，39（6）：6-12.

[2]李景玉，李伟，刘文彦.钢板止水桩围堰施工方法[J].油气田地面工程，2013，（8）：88-89.

[3]王中.钢板桩支护在管道深基槽开挖中的应用[J].西部探矿工程，2002，（2）：32-34.

[4]黄瑞章，潘瑞春，周新年.抛石挤淤结合强夯法在道路软基处理中的应用[J].福建建筑，2013，（2）：66-69.

Trenching Technique Used in L arge Area with Thick Silt

Hao Dayong，CuiShuangmin，Wu Wangbao，Lu Shuangchen
Tangshan Jidong Petroleum Construction Engineering Co.，Ltd.，Tangshan 063200，China

In the construction of pipeline crossing 6 m thick silt zone of Shihua Road with large excavation technique for Jidong Oilfield Nanpu 3 Block outward transportation pipeline project，the trenches can not be formed due to fast back-siltation.Hence，the construction scheme that steel sheet piles are driven along both sides of the pipeline to prevent nearby silt from flowing into trench and nearby silt is replaced by crushed rock before trenching is brought forward.But when the thickness replaced with crushed rock is greater than 3 m，the replacement can not be continued owing to fast back-siltation.Finally，the method of riprapping for packing silt combined with heavy tamping is adopted to fulfillreplacement of deeper silt and the trenching work is finally completed.

thick silt zone；pipeline crossing with large excavation；steel sheet pile；replacement with crushed rock；riprapping for packing silt；heavy tamping

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.06.022

郝大勇（1982-），男，黑龙江哈尔滨人，工程师，2005年毕业于中国石油大学（华东）机电工程学院材料成型及控制工程专业，现从事石油地面工程建设工作。

2014-04-09