Gatch土筑堤與HDPE土工膜襯里相結合的沙漠蓄水池施工技術

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土工膜襯里相結合的沙漠蓄水池施工技術

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）

以阿聯酋阿布扎比原油管道工程為例，詳細介紹了采用Gatch土筑堤與HDPE土工膜襯里相結合的沙漠蓄水池施工方法，分析了該項施工方法的創新性，對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劣。實踐證明，此項創新技術解決了沙漠地區水壓試驗蓄水的一大難題，為項目節約了可觀的成本，帶來了顯著的經濟效益和環境效益。

沙漠；HDPE土工膜；蓄水池；水壓試驗

0 引言

2008年4月，在中東地區石油貿易中心阿聯酋，中石油承攬了迄今最大的海外EPC總承包項目——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其中307 km管道的施工任務。在這個石油行業的高端市場，業主要求工程執行本行業幾乎最為嚴格的施工規范和驗收標準，其中主線路水壓試驗實行殼牌標準。殼牌規范對管道水壓試驗的要求極其嚴格，規范明確要求試驗用水必須為淡水，充水速度為0.1~0.5m/s。如何滿足試驗用水的質量和數量以及充水速度的要求是水壓試驗的最大難點。阿布扎比酋長國是沙漠之國，幾乎所有淡水都來自海水淡化。從市政供水機構獲準的免費供應量只有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。現供現充完全不能滿足試驗用水需求。

在當地有兩種辦法可以保證試壓時大量充足的淡水和上水速度要求，一是聯系供水公司，用水罐車排隊不間斷供水；二是在沙漠里修建大型蓄水池。由于供水公司每次的供應量不確定，且運輸費用高于水費，項目部決定排除第一種方案，實施建蓄水池的計劃。根據試壓段落劃分及水源點位置，確定修建兩個蓄水池，蓄水量均為3~5萬m3。本文闡述了采用Gatch土筑堤與HDPE土工膜襯里相結合的沙漠蓄水池施工方法，此項創新為項目節約了可觀的成本，帶來了顯著的經濟效益和環境效益。

1 蓄水池施工方法的創新性

在沙漠中修建蓄水池的關鍵控制點在于蓄水池的嚴密性和堤壩的強度。為了實現良好的嚴密性和堤壩強度，通常的做法是在蓄水池的四壁和底部采用鋼筋混凝土結構，這種做法傳統可靠，但是材料費用和建設費用較高，耗時長，而且蓄水池使用結束后，鋼筋混凝土結構不易拆除，且拆除后的混凝土形成建筑垃圾影響環境。考慮到施工進度及試壓成本兩個主要因素，技術部門不斷修改修筑方案，確保可行性與經濟性；采辦部門多方調研各種防水材料，著重于性能及價格。經過對比分析，項目部決定采用Gatch土做堤壩、HDPE土工膜做襯里材料的創新方案，并且得到成功實施。HDPE土工膜是一種近些年興起的新型的防滲環保施工材料，我們利用其耐用、防滲、防曬等優越性能，用于蓄水池施工，這種新方法不僅節約成本，而且安裝和拆除簡單方便，大大縮短了蓄水池的施工周期，拆除后的HDPE材料與Gatch土均可回收重復利用，不會對環境構成建筑垃圾危害，實現經濟和環境效益的雙贏。

2 Gatch土+HDPE土工膜修建大型蓄水池的施工方法

根據試壓管道的距離、試壓段劃分及水源點，確定了蓄水池的地點、數量及蓄水量。以第一試壓段長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

蓄水池修建在遠離公路、畜牧圈、第三方設施的區域，同時盡可能離充水管道距離近些。選好位置后，向當地市政申請占地使用許可，獲得批準后開始施工。

2.2 蓄水池堤壩及池底施工 （見圖1）

（1）作業帶測量、清理。使用全站儀進行測量放線，使用標志樁及白灰劃定施工作業帶區域。推土機將作業帶推平，確保作業帶內無障礙物。

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

（3）Gatch土修護坡。使用300 mm厚的鈣質土對基坑的四壁及頂部進行壓實保護，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、組對。土工膜鋪設前，對蓄水池底部進行清理，確保無尖銳雜物等。采用厚1.5 mm、長140 m×寬7 m的HDPE土工膜，按照先四壁再池底的順序進行長條形鋪設。池壁膜鋪裝的過程中，隨時用沙袋按一定間距壓在邊溝里，以防止大風等掀起或移動土工膜。鋪排爭取一次到位，對于不規則的邊角區域，要準確計算后剪裁下料，相鄰土工膜之間搭接寬度大于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）焊縫嚴密性測試。為了確保HDPE土工膜熱熔焊縫的焊接質量，對所有的熱熔焊縫進行100%氣密試驗。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。在施工過程中或焊縫嚴密性測試過程中，如果發現HDPE土工膜上有漏點或損壞之處，采用HDPE補傷棒進行熱熔修補，如果缺陷部位較大 （直徑大于10 mm時），必須更換HDPE土工膜，重新進行焊接測試。

2.4 圍欄、圍網安裝

為保持水池內清潔，防止外來雜物進入，同時防止人員、牲畜不慎跌入水池，在水池四周設置全封閉的圍網。圍欄柱間距3 m，圍墻高2.5 m，柱基礎為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，鐵絲外固定防沙網以抵擋風沙。

2.5 HSE保障措施

（1）開挖過程中，現場工程師嚴格控制坡度處理，防止塌方。

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

（3）現場設置安全標識和警示牌，非施工人員嚴禁入內，對有可能涉及安全的作業工序進行檢查指導，禁止違章作業。

3 工程實例及效益分析

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

表1 效益分析對比

4 結束語

將HDPE土工膜襯里技術創新應用于沙漠蓄水池的修建，改進了管道施工輔助措施技術，達到了經濟適用與環境無害的效果，滿足施工管理和HSE管理的高標準要求，獲得了業主、監理的一致好評。

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年畢業于河北理工大學，從事石油管道建設工作。

2011-01-08