航煤管道经埋地敷设至停机坪后为飞机供油, 其中管道穿越飞机跑道的设计不常见, 而位于珊瑚砂高水位区域的情况更是罕见, 目前尚无成熟施工工艺可借鉴。

珊瑚砂高水位区域表层为人工填土层, 其下为珊瑚砂层, 下伏礁灰岩;地下水类型为潜水, 与海水处于连通状态, 以大气降水、地下径流及潮汐为主要补给方式, 以越流和地下径流为主要排泄方式;区域洋流具有半日潮往复流特征, 平均潮差约0.98m。

综上所述, 该区域存在如下主要施工特点: (1) 珊瑚砂填土层渗透系数大, 且与海水连通, 受潮汐影响大, 潮汐水位差最高可达1m, 管沟降水难度大; (2) 考虑飞机起降对跑道承载力及穿越跑道处管道保护要求高, 需保证有效抵抗飞机起降冲击。

浸水状态下珊瑚砂易被冲刷发生塌方, 但降水后承载力较高, 不易滑坡等。根据试验管沟开挖、降水后现场实际情况, 采用分阶梯开挖方式, 待上层管沟降水、边坡稳定后, 继续下层管沟开挖及降水。

通过地下水位、地下水量、土壤类别、降水深度、施工费用等多方面对比分析, 选择集水坑集水明排的降水方法。

航煤管道穿越飞机跑道, 可选择的保护方法有混凝土包封、钢筋混凝土套管、钢套管。以穿越80m宽飞机跑道的双路300供油管道为例进行分析。

1) 混凝土包封尺寸:长90m, 截面1.6m×0.75m;费用约为103 600元。

2) 钢筋混凝土套管600, L=2m, 共90段;费用约为177 180元。

3) 钢套管600钢管, 长180m, 内外采用环氧煤沥青特加强级防腐;费用约为210 380元。

经现场检验, 珊瑚砂地基承载力好, 经地基处理后承载力均在200kPa以上, 且后期沉降变形量小, 完全满足管道铺设要求。

1) 混凝土包封工期7d, 泵车1台班;阴极保护可采用柔性阳极一次性敷设, 施工简便。

2) 钢筋混凝土套管工期20d, 起重机10台班, 套管由于水位影响易偏差错位, 影响钢管铺设, 且套管内穿钢管施工繁琐;阴极保护安装在套管内, 施工困难。

3) 钢套管工期10d, 吊车1台班, 钢套管易腐蚀, 需增加防腐施工, 且套管内穿钢管施工繁琐;阴极保护安装在套管内, 施工困难。

综上所述, 采用混凝土包封进行管道保护可以满足要求。

珊瑚砂高水位区域穿越飞机跑道的航煤管道混凝土包封施工工艺流程为:管沟定位测量→第1层管沟开挖→单侧排水沟降水→第2层管沟开挖→双侧排水沟降水→预制管道下沟→管道坐标、标高校准→模板支设→混凝土分仓分层浇筑→拆模、管沟回填。

管沟开挖采用阶梯开挖, 分一次开挖及二次开挖。一次开挖深度1～1.5m, 集水坑、管沟全范围开挖。一次开挖时管道一侧设置排水沟, 宽1 000mm, 深500mm;二次开挖宽度较一次开挖时排水沟一侧宽2m, 无排水沟一侧宽1m, 如图1所示。

管沟端部未布置管道一侧设置集水坑, 深度较管沟底标高低1m, 集水坑底部尺寸为3m×3m。

二次开挖时先将集水坑开挖成型, 后沿管道方向开挖管沟, 机械开挖时预留200～300mm土层由人工开挖至设计标高;开挖过程中暂不进行排水, 待砂沉淀后进行排水。

一次开挖、二次开挖放坡坡度为1∶0.33。水位低于沟底后在沟底两侧挖排水明沟, 排水沟宽0.5～1m, 深0.5m。

管沟开挖前现场进行水准点交接, 据此进行测量放线并对坐标点、高程进行复核;在管沟开挖成型后, 沿管沟方向每50m做1个高程控制桩, 进行管沟复核。

管沟降水采用集水坑集水、抽水泵排水至近海或调节池的施工方法。抽水泵采用200柴油泵 (流量250m³/h) , 根据管沟尺寸确定排水泵数量。100m管沟日渗水量8 000～10 000m³, 经计算并现场验证, 采用2台200柴油泵可满足降水要求, 并设置2台200泵备用, 保证降雨及泵维护期间的需求。

预制管道进行防腐后吊装下沟。混凝土包封施工前应测量管道标高、坐标、坡向和坡度, 混凝土包封范围为管道底部200mm、管道两侧和顶部200mm, 如图2所示。

为避免混凝土浇筑过程中管线上浮、偏移, 混凝土采用分仓分层浇筑, 1～4仓长度为6.25m, 5～7仓长度为20m, 如图3所示。

混凝土浇筑前管沟底部铺设彩条布, 浇筑后上表面覆膜, 模板拆除后覆膜养护7d;设置限位钢筋桩、砂袋, 控制管道坐标、标高, 混凝土包封前进行复核。

浇筑顺序如下:5～7仓设置锚固点→1仓浇筑至350mm→2仓浇筑至350mm→3仓浇筑至350mm→4仓浇筑至350mm→复测管道坐标、标高, 并校准→1仓浇筑至标高→2仓浇筑至标高→3仓浇筑至标高→4仓浇筑至标高→1～4仓初凝后中间隔模拆除、表面凿毛→5～7仓锚固点拆除→复测管道坐标、标高, 并校准→7仓浇筑至350mm→6仓浇筑至350mm→5仓浇筑至350mm→7仓浇筑至标高→6仓浇筑至标高→5仓浇筑至标高。

混凝土分仓分层浇筑连续进行, 时间间隔≤2h, 分仓浇筑混凝土时, 后浇筑的分仓内设置定位桩, 确保埋地管道不受扰动。

混凝土强度达到75%设计强度时进行管沟回填, 两侧及顶部回填至混凝土顶标高上部100mm, 开始阴极保护电缆施工;待混凝土达到100%设计强度后进行混凝土顶部回填, 开始跑道施工。

工程现场施工如图4所示。

3结语

本文总结高水位吹填珊瑚砂地基飞机跑道下航煤管道施工技术, 为珊瑚砂区域埋地管道施工, 高水位区域埋地管道施工, 穿越飞机跑道、滑行道、联络道的航煤管道施工提供参考依据。该项技术节约资源, 符合可持续发展要求, 为岛屿、填海区域新建, 旧机场改建等空间受限条件下航煤管道施工提供借鉴。