Gatch土筑堤與HDPE土工膜襯里相結(jié)合的沙漠蓄水池施工技術(shù)

馮成功，王 鴻

（中國石油天然氣管道局第二工程分公司，江蘇徐州 221008）

Gatch土筑堤與HDPE土工膜襯里相結(jié)合的沙漠蓄水池施工技術(shù)

馮成功，王 鴻

（中國石油天然氣管道局第二工程分公司，江蘇徐州 221008）

以阿聯(lián)酋阿布扎比原油管道工程為例，詳細(xì)介紹了采用Gatch土筑堤與HDPE土工膜襯里相結(jié)合的沙漠蓄水池施工方法，分析了該項(xiàng)施工方法的創(chuàng)新性，對(duì)比了鋼筋混凝土蓄水池施工法與HDPE土工膜蓄水池施工法的不同與優(yōu)劣。實(shí)踐證明，此項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)解決了沙漠地區(qū)水壓試驗(yàn)蓄水的一大難題，為項(xiàng)目節(jié)約了可觀的成本，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

沙漠；HDPE土工膜；蓄水池；水壓試驗(yàn)

0 引言

2008年4月，在中東地區(qū)石油貿(mào)易中心阿聯(lián)酋，中石油承攬了迄今最大的海外EPC總承包項(xiàng)目——阿布扎比原油管道工程（ADCOP），中國石油天然氣管道局第二工程分公司承擔(dān)其中307 km管道的施工任務(wù)。在這個(gè)石油行業(yè)的高端市場(chǎng)，業(yè)主要求工程執(zhí)行本行業(yè)幾乎最為嚴(yán)格的施工規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，其中主線路水壓試驗(yàn)實(shí)行殼牌標(biāo)準(zhǔn)。殼牌規(guī)范對(duì)管道水壓試驗(yàn)的要求極其嚴(yán)格，規(guī)范明確要求試驗(yàn)用水必須為淡水，充水速度為0.1~0.5m/s。如何滿足試驗(yàn)用水的質(zhì)量和數(shù)量以及充水速度的要求是水壓試驗(yàn)的最大難點(diǎn)。阿布扎比酋長(zhǎng)國是沙漠之國，幾乎所有淡水都來自海水淡化。從市政供水機(jī)構(gòu)獲準(zhǔn)的免費(fèi)供應(yīng)量只有1 000 m3/d。即使是最短的6 km試壓段 （KP274至KP280），至少也需要用水6 586 m3。現(xiàn)供現(xiàn)充完全不能滿足試驗(yàn)用水需求。

在當(dāng)?shù)赜袃煞N辦法可以保證試壓時(shí)大量充足的淡水和上水速度要求，一是聯(lián)系供水公司，用水罐車排隊(duì)不間斷供水；二是在沙漠里修建大型蓄水池。由于供水公司每次的供應(yīng)量不確定，且運(yùn)輸費(fèi)用高于水費(fèi)，項(xiàng)目部決定排除第一種方案，實(shí)施建蓄水池的計(jì)劃。根據(jù)試壓段落劃分及水源點(diǎn)位置，確定修建兩個(gè)蓄水池，蓄水量均為3~5萬m3。本文闡述了采用Gatch土筑堤與HDPE土工膜襯里相結(jié)合的沙漠蓄水池施工方法，此項(xiàng)創(chuàng)新為項(xiàng)目節(jié)約了可觀的成本，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

1 蓄水池施工方法的創(chuàng)新性

在沙漠中修建蓄水池的關(guān)鍵控制點(diǎn)在于蓄水池的嚴(yán)密性和堤壩的強(qiáng)度。為了實(shí)現(xiàn)良好的嚴(yán)密性和堤壩強(qiáng)度，通常的做法是在蓄水池的四壁和底部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這種做法傳統(tǒng)可靠，但是材料費(fèi)用和建設(shè)費(fèi)用較高，耗時(shí)長(zhǎng)，而且蓄水池使用結(jié)束后，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不易拆除，且拆除后的混凝土形成建筑垃圾影響環(huán)境。考慮到施工進(jìn)度及試壓成本兩個(gè)主要因素，技術(shù)部門不斷修改修筑方案，確保可行性與經(jīng)濟(jì)性；采辦部門多方調(diào)研各種防水材料，著重于性能及價(jià)格。經(jīng)過對(duì)比分析，項(xiàng)目部決定采用Gatch土做堤壩、HDPE土工膜做襯里材料的創(chuàng)新方案，并且得到成功實(shí)施。HDPE土工膜是一種近些年興起的新型的防滲環(huán)保施工材料，我們利用其耐用、防滲、防曬等優(yōu)越性能，用于蓄水池施工，這種新方法不僅節(jié)約成本，而且安裝和拆除簡(jiǎn)單方便，大大縮短了蓄水池的施工周期，拆除后的HDPE材料與Gatch土均可回收重復(fù)利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成建筑垃圾危害，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的雙贏。

2 Gatch土+HDPE土工膜修建大型蓄水池的施工方法

根據(jù)試壓管道的距離、試壓段劃分及水源點(diǎn)，確定了蓄水池的地點(diǎn)、數(shù)量及蓄水量。以第一試壓段長(zhǎng)30 km、直徑1 219 mm （48 in）的管道的蓄水池為例，介紹在沙漠里建造大型蓄水池的施工方法。

2.1 蓄水池的選址

蓄水池修建在遠(yuǎn)離公路、畜牧圈、第三方設(shè)施的區(qū)域，同時(shí)盡可能離充水管道距離近些。選好位置后，向當(dāng)?shù)厥姓暾?qǐng)占地使用許可，獲得批準(zhǔn)后開始施工。

2.2 蓄水池堤壩及池底施工 （見圖1）

（1）作業(yè)帶測(cè)量、清理。使用全站儀進(jìn)行測(cè)量放線，使用標(biāo)志樁及白灰劃定施工作業(yè)帶區(qū)域。推土機(jī)將作業(yè)帶推平，確保作業(yè)帶內(nèi)無障礙物。

（2）基坑開挖。土方開挖前，將施工區(qū)域內(nèi)的地下、地上障礙物清理和處理完畢，將蓄水池施工范圍內(nèi)的沙丘使用推土機(jī)推送到不影響施工的位置。挖掘機(jī)和推土機(jī)配合在作業(yè)帶內(nèi)挖一個(gè)100m×80m×4 m（長(zhǎng)×寬×深）的基坑，邊坡的角度應(yīng)小于45°。由于砂土孔隙比大 （一般大于0.95），且具有高壓縮性，砂土層物理力學(xué)性能一般較差，場(chǎng)地自然地基往往不能滿足擬建蓄水池的承載力要求，因此，需要大型壓路機(jī)及灑水車對(duì)底部進(jìn)行壓實(shí)處理。

（3）Gatch土修護(hù)坡。使用300 mm厚的鈣質(zhì)土對(duì)基坑的四壁及頂部進(jìn)行壓實(shí)保護(hù)，防止砂子滑落塌方。在水池周邊使用500 mm厚的Gatch土碾壓作為通行道路。

（4）固定邊溝。在堤壩頂部挖一圈邊溝，尺寸500 mm×500 mm （寬×深），用于固定土工膜。

2.3 HDPE土工膜襯底安裝

（1）HDPE土工膜鋪設(shè)、組對(duì)。土工膜鋪設(shè)前，對(duì)蓄水池底部進(jìn)行清理，確保無尖銳雜物等。采用厚1.5 mm、長(zhǎng)140 m×寬7 m的HDPE土工膜，按照先四壁再池底的順序進(jìn)行長(zhǎng)條形鋪設(shè)。池壁膜鋪裝的過程中，隨時(shí)用沙袋按一定間距壓在邊溝里，以防止大風(fēng)等掀起或移動(dòng)土工膜。鋪排爭(zhēng)取一次到位，對(duì)于不規(guī)則的邊角區(qū)域，要準(zhǔn)確計(jì)算后剪裁下料，相鄰?fù)凉つぶg搭接寬度大于100 mm，保證正常的焊接寬度和熱脹冷縮量，減少不必要的富余量。

（2）HDPE土工膜熱熔接。土工膜熱熔接前，用干凈的抹布擦拭搭接部位，確保無水分、油污等污物。采用壓力熱熔焊接將各塊HDPE土工膜熱熔焊接在一起。

（3）焊縫嚴(yán)密性測(cè)試。為了確保HDPE土工膜熱熔焊縫的焊接質(zhì)量，對(duì)所有的熱熔焊縫進(jìn)行100%氣密試驗(yàn)。將打氣筒及帶壓力表的氣針連通后，將氣針插入熱熔焊縫中，鼓入0.5 MPa的氣壓，1 min后壓力無明顯或有微弱變化為合格。

（4）修補(bǔ)。在施工過程中或焊縫嚴(yán)密性測(cè)試過程中，如果發(fā)現(xiàn)HDPE土工膜上有漏點(diǎn)或損壞之處，采用HDPE補(bǔ)傷棒進(jìn)行熱熔修補(bǔ)，如果缺陷部位較大 （直徑大于10 mm時(shí)），必須更換HDPE土工膜，重新進(jìn)行焊接測(cè)試。

2.4 圍欄、圍網(wǎng)安裝

為保持水池內(nèi)清潔，防止外來雜物進(jìn)入，同時(shí)防止人員、牲畜不慎跌入水池，在水池四周設(shè)置全封閉的圍網(wǎng)。圍欄柱間距3 m，圍墻高2.5 m，柱基礎(chǔ)為300 mm×300 mm×300 mm的混凝土。圍欄兩立柱之間均勻分布6道鐵絲，鐵絲外固定防沙網(wǎng)以抵擋風(fēng)沙。

2.5 HSE保障措施

（1）開挖過程中，現(xiàn)場(chǎng)工程師嚴(yán)格控制坡度處理，防止塌方。

（2）炎熱天氣及夜間施工環(huán)境下，注重對(duì)工人的安全保護(hù)，做好降溫措施，配備齊全的安全保護(hù)用品。

（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置安全標(biāo)識(shí)和警示牌，非施工人員嚴(yán)禁入內(nèi)，對(duì)有可能涉及安全的作業(yè)工序進(jìn)行檢查指導(dǎo)，禁止違章作業(yè)。

3 工程實(shí)例及效益分析

在阿布扎比原油管道項(xiàng)目施工中，共在沙漠中建造大型HDPE土工膜蓄水池2座，采用創(chuàng)新的蓄水池施工工藝，為項(xiàng)目節(jié)省成本達(dá)220萬美元 （合人民幣1 500萬元），取得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。兩種不同蓄水池施工方法的效益分析見表1。

表1 效益分析對(duì)比

4 結(jié)束語

將HDPE土工膜襯里技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用于沙漠蓄水池的修建，改進(jìn)了管道施工輔助措施技術(shù)，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)適用與環(huán)境無害的效果，滿足施工管理和HSE管理的高標(biāo)準(zhǔn)要求，獲得了業(yè)主、監(jiān)理的一致好評(píng)。

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

馮成功 （1982-），男，河南洛陽人，工程師，2004年畢業(yè)于河北理工大學(xué)，從事石油管道建設(shè)工作。

2011-01-08