管道施工细土回填技术的发展探讨

尹峰哲

（大庆油田工程建设有限公司油建二公司，黑龙江 大庆 163453）

0 引言

为满足油气资源开发需求，油气输送管道工程建设越来越多。管道施工是一个专业化、系统化和集团化的过程，要求较高的施工工序连续性。在管道铺设过程中，细土回填是一个关键环节，直接影响到管道的使用寿命、运行安全以及建设质量。长输管道多处于戈壁地带或山区，没有足够的细土回填，施工存在较大的困难。本文主要是从回填细土的来源、设备以及相关危害处理展开探讨。

1 管道回填细土的要求和来源

在管道施工过程中，管沟回填需保证下沟后，石方段管沟细土回填达到管顶上方300mm位置，细土粒径不能＞10mm；再将原土石方回填，此工序中土石方的直径应＜250mm。在戈壁区域施工时，细土粒径不能＞20mm，回填到管顶上方100mm。在黄土塬区域施工时，管沟回填设计时要保证夯实，做好垫层。在陡坡地段，可选用袋装土分段回填的方式，如图1所示。

图1 管道细土回填示意图

从来源看，管道施工中的回填细土主要有管沟挖掘土、现场筛分处理得到的细土、现场特殊处理或外购的细土。在细砂或细土地段施工时，施工中挖出的细砂或细土就能满足回填需求，可直接用此类细土回填。在铺管以及焊接等工序中，暴晒和碾压会造成挖掘土结块，则需要破碎筛分满足回填细土要求后再施工。施工时挖掘土中杂质和石块较多，可采取破碎处理或筛分的方式来得到回填细土。在岩石段等区域施工时，受地质条件的影响，现场无法获得足够的挖掘土，此时要在周边寻找并购买细土土源，或是通过机械设备来粉碎岩石获得符合要求的细颗粒，再进行回填操作[1]。

2 细土回填设备的发展

在细土回填的第一个阶段，主要是采取简单机械设备和人工筛土的方式。早期通常为小规模管道建设，回填细土的获取主要是通过人工筛土。随着挖掘机的广泛应用，施工过程中会结合大型溜筛来筛分细土，但无法控制土质质量，生产效率低下，需要较高的人工成本，且不能在高含水率土质中应用。

第二阶段主要是采用固定式机械集中筛分破碎设备。这一阶段管道建设规模较大，回填细土主要是通过破碎机或振动筛来得到。通过振动筛和滚筒筛等筛分机来集中筛分破碎处理回填土，从管道施工的特征来看，需要沿着管道来实施细土回填，采取集中获取细土的方式会使得施工成本极大提升[2]。

第三阶段主要是采取自行行走机械筛分设备。这种设备主要有筛分装置和管道回填设备，筛分设备由外力驱动，回填设备带有行走和动力装置。回填设备可按回填要求来现场筛分挖掘土，并进行原位回填。此类设备通常配有可控制的行走履带，具有独立的筛分系统、行走系统和动力系统，具有高效生产能力，技术先进，能有效保证回填质量。但整体的投资和运行成本较高，需要严格的现场施工条件，在陡坡和山地等区域无法正常工作，土质含水率较高时会影响到生产效率。筛分设备有轮式结构，底盘前端安装牵引架，在施工过程中，由推土机或挖掘机拖动筛分设备，再辅助以其他设备进行喂料，能有效提升施工效率，成本较低，能有效缩短工期。但同样要求较高的现场施工条件，高含水率土质会有很大影响。此类设备外形较大，岩石粉碎能力不足，能有筛分功能，不能再山区施工。

第四阶段，通用工程机械辅具阶段，主要是管道细土回填筛分破碎铲斗。从外形上看类似于普通铲斗，这种附属装置主要通过主机液压动力驱动，可安装在液压挖掘机上形成高效的筛分破碎设备，满足现场筛分破碎处理要求，并能实现细土回填操作。该设备适用于各种施工环境和各种规模管道，在高含水率土质中也能有效应用，一次性投资较低。筛分破碎铲斗施工时，挖掘机沿管道边行走，通过筛分铲斗铲起原状土，铲斗启动后将细土筛分到管沟，运走缠流的渣土，或是将其回填在上部。

3 细土回填塌陷管道外露的防治

在不稳定土质区域施工时，可能会因回填后管道区域在雨水冲刷、渗透以及其他气候条件变化而导致坍塌或是覆盖土流失，最终导致管道外露。这样的灾害会对管道的运行安全和使用寿命造成严重影响，需要及时解决。西方国家在此类问题的解决方面主要采取以下措施：主机选用履带式液压挖掘机，配以相关辅助作业工具，完成挖掘、撒灰、拌合、管侧压实以及修复塌陷区等系列操作。在管沟塌陷和水文保护区域，这种方法效果明显，稳定塌陷现场的土质，使其稳定性大大提升，具有足够的抗冲刷能力，保障该区域的水土保持需求。具体的操作方法是将液压快速接头安装在通用挖掘机上，现场施工过程中能实现快速切换。在操作要求指导下，驾驶员进行相关处理工作。（1）通过装有普通挖掘铲斗的挖掘机来开挖管沟并摊平挖掘土，做好灰土拌合的准备；（2）将撒灰料斗装上，按照灰土拌合比例将灰料添加到摊平的挖掘土上；（3）采用管道细土回填筛破碎斗，拌合灰土，完成后将其筛分到管沟内；（4）当管沟两侧回填的细土形成一定厚度，进行夯实操作，主要通过管侧压实振动夯实机实现；（5）在管道顶部回填土上通过振动夯实机夯实，保证回填规则，整体质量符合相关要求[3]。

管道施工机械发展越来越全面，管道细土回填设备也在持续完善。管道细土回填过程中，根据施工现场的实际情况来选择不同的破碎设备或细土筛分设备。实际应用过程中，可将专门设计的管道管侧压实振动夯实机、撒灰料斗、细土筛分破碎铲斗等液压快速接头安装在通用工程机械上，在不同的施工环境和不同规模管道施工中都能进行有效细土回填，能做好塌陷管道外露等灾害的处理及预防。可以看出，在管道塌陷防治和细土回填中，这类设备将会发挥越来越重要的作用，应加大研究和开发力度，使其更好的服务管道施工，提升管道施工的效率和质量。