处理大口径埋地循环水管线漂浮技术的方案.doc
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处理大口径埋地循环水管线漂浮技术的方案
摘要：国内某在建1000万吨/年炼油项目循环水场大口径埋地循环水管线由于地下水位上涨造成漂浮，文章介绍了发生漂浮后的技术处理方案，并进一步提出埋地管线施工阶段防止漂浮的措施。
关键词：乙烯工程 循环水管线 漂浮 技术处理 措施
1 前言
国内某在建1000万吨/年炼油项目，其配套循环水场设计规模为65000 m3/h，一根D1820×18沿凉水塔侧“Π”型大口径循环水回水管线，设计管道埋深2.020m（相对于一次场平标高），管顶覆土0.2m，于2011年3月安装、回填完毕，由于项目所在地与长江毗邻，4月份长江水位开始上涨时，地下水位随之增高，造成已施工的管道出现不同程度上浮，上浮管段总长250m，严重部位管顶超出±0.00标高0.500m。本文介绍漂浮事件发生后，所采取的技术处理方案，同时对如何防止类似现象再次发生，提出了预防措施。
2 方案设计
2.1 方案选择
施工过程中处理已经发生漂浮的办法，主要有：
（1）增加覆土；
（2）深埋换土；
（3）增设配重。
由于管道施工阶段，根据项目总体土方平衡的需要，现场仅完成了一次场平，同时由于该管线与凉水塔距离较近，如增加覆土，必然影响凉水塔施工，而深埋换土又将涉及到循环水场整体工艺参数的调整，从而增加设计及设备采购费用，经过研究，最终选择增设配重的处理办法，将发生漂浮的管线降至设计标高后，沿线管道顶部采取间隔布置C20混凝土块，防止再次发生漂浮。
2.2 配重设计
（1）每米管道浮力
管道浮力=3.14×1.82×1.82÷4×1×1×1.1=2.80t（抗浮系数取1.1）
（2）每米管道重量
管道自重=3.14×1.82×18÷1000×1×7.86=0.8t
（3）每米覆土深度
覆土重量=1.8×0.2×1×1.9=0.684t（ρ土取1.9kg/m3）
（4）每米管道配重
配重重量=2.80-0.8-0.684=1.316t
（5）配重总重
配重总重=1.316×250=329t
（6）混凝土配重设计
根据埋地管径大小，选用混凝土配重设计如图1所示：
考虑混凝土自身收到的浮力，则所需混凝土体积为：
329÷（2.5-1）=219.3m3（混凝土密度取2.5t/m3）
每块配重体积：
2.5×2.5×2-3.14×（1.82÷2）×（1.82÷2）×2+3.5×2.5×0.5=11.67 m3
所需配重数量：
219.3÷11.67=18.79≈19个
混凝土配重在250m管线沿线平均分布。
3 施工方法
3.1 沟槽开挖
用两台挖机位于钢管两侧，同时开挖，开挖采用分段施工形式，20m为一段，沟槽底部宽度定为15m。由于沟槽均为回填土，沟槽边坡采用1：1的系数放坡。在第一段沟槽施工完成后，在沟槽两端，管中心两侧垫δ=20mm厚，尺寸1.5m×1.5m的钢板，在钢板上架设I字钢吊架，吊架吊耳处设20t葫芦吊，将钢管与葫芦吊通过10T吊带相连，将钢管控制在现有标高处，如图2，管中心线1m范围内土方暂不清理。继续进行下一段沟槽开挖，完成后，再安装吊架、葫芦吊和吊带。如此反复，直至整段管沟开挖完成。施工时，应完成一段、固定一段，随开挖、随固定，做到沟槽挖完，钢管固定完。总共需吊架及配套设施13套。
在管中心两侧3m范围外，继续挖土，形成一个宽2.5m、深4.5m的基坑，即图2中的II区。在此段沟槽开挖过程中，在距管中心线5.5m处，即I、II区的坡底，沿沟槽两侧进行边坡支护，以维护沟槽的稳定性，确保支架的结构安全。支护采用【20的槽钢，长度9m，间距500mm，槽钢顶部用∠40×4的角钢相连，形成一个整体，并在槽底设置深0.5m的排水沟，每50m处设置集水井，以便于排出基坑内积水。
挖机站位于II区，清理I区内管沟两侧土方，对管底高出土方，采用人工清土。开挖时，应严格控制管底标高，不得超挖。
3.2 配重施工
挖掘机开挖至距管道底标高800mm处，为确保基础不被扰动，以下140mm采用人工清土，直至设计标高，进行级配碎石换填，换填尺寸为4.5m×3m，深度1m。
配重块分两次施工，第一次施工至管底设计标高处，待后续管道就位后，再进行剩余部分施工。两次施工钢筋采用搭接处理，搭接长度35d，搭接率控制在50%以内，两次浇筑混凝土相接处，采用人工凿毛处理。
当配重块下半部分完成后，将II区土方标高回填至管道设计底标高，回填时
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