珠海南水阀室管道与设备沉降复位施工

王普成中石化江苏油建工程有限公司，江苏扬州225009

珠海南水阀室管道与设备沉降复位施工

王普成
中石化江苏油建工程有限公司，江苏扬州225009

建在新近填海区的输送天然气场站，由于填海造地时间短地面沉降不均匀，会导致场站管道、设备发生不均匀沉降，危害天然气管道、设备的正常运行。针对位于珠海的南水阀室管道、设备出现沉降的问题，介绍了解决办法。采取的主要施工步骤如下：开挖覆土减少管道的荷载；切断进出站主管道释放应力；增设室外桩基础承台和管道支架，用钢垫板调整管道水平标高；室内管道、设备复位，用钢垫板调整其水平标高；阀室内、外管道连头；管道回填采用轻质陶粒减载。此方法取得了明显的效果，使管道、设备成功复位，为其他阀室沉降复位提供施工经验。

管道沉降；应力释放；桩基承台；陶粒覆盖

珠三角地区是我国经济发达地区之一，对能源的需求特别是对清洁能源天然气的需求量逐年上升。但是输送天然气的场站很多建在填海区，由于填海造地时间短地面沉降不均匀，导致场站管道、设备发生不均匀沉降，严重危害天然气管道、设备的正常运行［1］。因此，如何解决管道、设备的不均匀沉降成为建设方、设计方和施工单位面临的一项课题。

新近填海地区目前解决天然气管道、设备沉降问题的主要方法是进行管道、设备开挖，顶（提）升，垫板等使其复位［2-4］。中石化江苏油建广东分公司（下文简称施工方）针对未投产的珠海南水阀室管道、设备沉降问题采用了开挖卸载，切断进出站主管道释放应力，打桩建造承台，顶（提）升并制作管道支架、钢垫板使管道设备复位，回填轻质陶粒减载等一系列方法，取得了较好的效果。

1 工程概况

珠海南水阀室位于珠海市高栏港港区南水镇飞沙村内（如图1所示），为广东省天然气管网二期工程珠海LNG输气管道西干线项目和荔湾海气输气管道项目共用阀室（如图2所示）。珠海南水阀室距离南水镇约5 km，场区附近有县道X582经过，交通运输条件较为便利。

珠海南水阀室于2013年7月完成地下基础施工，2013年9月完成工艺管道设备安装。2013年12月，珠海南水阀室出现进出站埋地管道和放空埋地管道下沉并拉动地上阀门、设备的支架下沉和支墩开裂，导致部分阀门支架起翘（平均约40 mm），气液联动主阀倾斜，珠海南水阀室设备最大沉降量为56～60 mm。

图1　珠海南水阀室地理位置

图2　珠海南水阀室管道轴测图及承台位置

2管道、设备沉降观测

根据业主要求，施工方于2013年12月底进入阀室进行沉降观测，发现沉降造成了阀室内设备支座多处起翘、移位情况。

2014年1月4日施工方对珠海南水阀室BA9102旁通球阀和GV9102旁通截止阀同时进行沉降观测。采用水准仪每天测量一次，经10 d沉降观测，测得BA9102阀门累计沉降25 mm、GV9102阀门累计沉降15 mm。由于该阀室拟定于2014年2月15日投产，因此需要立即进行沉降处理和复位施工。

3管道、设备沉降原因分析

依据现场情况及建设历史过程，珠海南水阀室管道沉降主要原因有：

（1）地质及水文因素的影响。珠三角地区沿海多为后期填海造地形成的陆地，地质主要为第四系全新统人工填土（Q4ml），其特点为填海土质杂色、结构松散，地下水丰富，地下水位高。

（2）珠海南水阀室位置为新近填海区，滩涂淤泥深、压缩系数高；地下水位高，地基承载力差，受上部填海块石、构筑物和管道自重荷载影响及施工扰动，导致淤泥固结下沉和滑移，进出阀室管道随势受力下沉。

（3）因阀室进出管管道受力缓冲段短，在阀门支撑点处管道应力相对集中，造成阀室内阀支架起翘变形。

（4）填海地区石块体积大，块石间隙大，在雨水、地下水和潮汐的影响下，地面回填细土持续下滑，被潮汐带走，引起地面产生沉降，导致地面下陷和围墙开裂下沉。

（5）管道上方回填的载荷过重。管道细土回填后，部分管道上方有大型石块占压造成管道承载过重。

4管道沉降复位处置方法

珠海南水阀室为未投产的场站，为使管道、设备复位，采用下述方法：

（1）沉降观测。对地上工艺管道选择7个观测点，采用水准仪进行沉降跟踪观测，及时发现管道沉降变化。

（2）开挖减载。对进、出阀室主管道上方荷载大的位置及放空管道进行机械开挖，清除管道上方的回填物，减轻管道的承载，利用钢管本身的钢弹性，使倾斜的设备得到了部分复位。沿管道走向进站一侧开挖12 m（受道路限制），出站一侧开挖40 m。

（3）切割进、出站主管道，释放应力。进出站管道开挖后，利用管道自身的钢弹性无法完全释放管道应力，所以在阀室围墙外5 m的位置对管道进行切割，释放管道沉降应力。

（4）增设桩基础承台。在进站侧距阀室外墙7 m位置，在管道两侧打两根长50 m直径0.5 m的混凝土管桩，管桩直接达到砂岩层，截桩头修建承台（见图3）。

图3　承台支架调整复位

在出站侧距阀室3、18 m位置在管道两侧同样打混凝土管桩，截桩头修建承台。将主管道置于承台上，防止管道继续下沉，并在承台上设置可调节支撑，以便因地层沉降对管道进行再次调整。

（5）室外管道复位。室外管道设计钢支架，支架上方设置双层钢弧板，通过两台100 t千斤顶缓慢顶升，将主管道放置在钢支架上部的钢弧板上，支架与承台间放置多层钢垫板，通过调整钢垫板的厚度，来调整管道水平标高（见图3）。

（6）室内管道设备复位。阀室内地下工艺管道全部开挖，露出管道及设备，利用原有钢筋混凝土地面，支撑4个龙门架8个10 t倒链，室外采用4台100 t千斤顶配合，缓慢提升地下管道及设备，在主球阀基础上放置多层钢垫板，通过调整钢垫板的厚度，来调整主阀水平标高。地面的设备采用同样的办法，来调整设备的水平标高（见图4）。地面小口径管道采用可调支架，来调整管道的水平标高。

图4　龙门架倒链起吊复位

（7）复位测量调整。采用水准仪测量管道设备的复位情况，局部达不到要求的，采用薄钢板垫板进行调整。

（8）焊缝无损检测。对埋地及室内管道焊缝进行100％射线及超声波检测，未发现新增加的缺陷。

（9）试压检漏。由于管道沉降量比较大，可能对站内设备及法兰连接处造成损伤，不能保证密封性，因此在主管道两端焊接椭圆封头，按照设计压力9.2 MPa的1.5倍进行强度和严密性试验。试压时，有4处法兰连接处出现轻微泄漏。泄压后，对法兰连接处进行紧固，再次升压到13.8 MPa，进行强度和严密性试验，结果合格。

（10）阀室内、外管道连头。

（11）管道回填。为了减轻管道上方的荷载，室内管沟采用散装陶粒（密度＜400 kg/m3）进行回填，距地面30 cm采用袋装陶粒铺盖一层，袋装陶粒上铺沙，盖地板砖。室外采用同样方法在袋装陶粒上覆盖20 cm沙土（如图5所示）。

图5　轻质陶粒回填管沟

5 值得探讨的问题

（1）珠海南水阀室是未投产阀室，管道开挖前后应力应变变化较大，4个测点的轴向应力和环向应力均由正值变为负值。采用轻质陶粒进行管道回填，投产后测试结果显示，轴向应力和环向应力缓慢上升。

（2）珠海南水阀室复位时，切割阀室外管道。复位后进行了压力试验，发现有4处法兰连接部位泄漏，即时进行了处理。沉降可能对阀室部分球阀造成损伤，但因采用阀室整体试压，阀门内漏无法检测，只有启用紧急切断操作时才能发现阀门是否出现内漏现象。

（3）复位前10 d沉降数据表明沉降速率异常，排除人为及测量仪器可能产生的影响，是何因素造成较高的沉降速率，仍待探究。

（4）为避免站外管道和阀室内设备沉降速率不一致，建议相隔20～30 m在阀室外管道设置8～10组承台，即可以减缓沉降速率不一致现象，降低因沉降对阀室管道设备的损伤，保证管道正常安全、有效运行。

6 结束语

经过40 d紧张施工，施工方完成了南水阀室的沉降复位施工。经过监理、设计、业主的共同验收，达到通气投产条件，于2014年3月投产输气，管道、设备运行正常，经过两年多的运行，管道、设备只出现轻微沉降。南水阀室管道、设备沉降成功复位，积累了填海区天然气管道、阀室沉降复位施工经验。

［1］顾振荣.地基沉降对燃气管道的危害及对策［J］.山西建筑，2008，34（15）:85-86.

［2］董川.填海造地工程中的软基沉降预测研究［J］.铁道科学与工程学报，2011，8（3）：51-56.

［3］康洁巍.填海区天然气排管的地基处理［J］.上海煤气，2009（4）：10-12.

［4］周建标.深圳后海湾填海区软土地基处里技术研究［D］.长沙：中南大学，2009.

RecoveryofPipeline and Equipment Settlements at NanshuiValve Chemberin Zhuhai

WANG Pucheng
Sinopec Jiangsu Oilfield Construction Engineering Co.，Ltd.，Yangzhou 225009，China

Because the land reclamation from the sea was formed within short time period，gas station built on such land has uneven ground settlement causing pipeline and equipment at the gas station uneven settlement，which is harmful to normal operation of pipeline and equipment.This paper introduces the problem of pipeline and equipment uneven settlements at Nanshui Valve Chember in Zhuhai and puts forward corresponding measures to solve the problem.The construction procedure is as follows：excavation for reducing soil load on pipeline；cutting main pipeline section between its positions of entering and exiting the station for reducing stress；setting up outdoor pile caps and pipeline supports；using steel backing plates for adjusting pipeline horizontal elevation；recovering indoor pipeline and equipment and using steel backing plates for adjusting its horizontal elevation；connection of indoor pipeline section and outdoor pipelines；using light ceramsite for reducing load on pipeline.These methods achieve obvious results and enable the pipeline and equipment to be recovered successfully.

pipeline settlement；stress relief；pile cap；cover with ceramsite

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.04.013

王普成（1973-），男，辽宁绥中人，高级工程师，1996年毕业于江汉石油学院经济管理学院物资管理专业，2014年毕业于中国石油大学（华东）工业工程专业，硕士，现从事项目生产经营管理工作。Email：445822832@qq.com

2016-03-30