第9章 关键工序或复杂环节的技术措施

第九章关键工序或复杂环节的技术措施
9.1 关键工序及复杂环节认识
胜利油田天源储气有限公司LNG储存站建设工程总承包项目施工关键工序及复杂环节主要在2个方面：2500m³LNG球罐施工、土方处理。

9.2 2500m³LNG球罐施工
2500m³LNG球罐施工既是本工程的关键工序，也是复杂环节。

2500m³LNG球罐具体施工方案详见“设备管理方案”，下面重点叙述2500m³LNG球罐施工的难度及保障措施。

9.2.1 内球罐的组装
球罐采用无中心柱分带整体组装程序：
基础复验→下段支柱安装→外架搭设→赤道带组装→调整赤道带及组装质量检验→外架搭设→下极带组装→上极带组装→内架搭设→总体组装质量检查→各带焊接→无损检测→附件安装→充水试验→酸洗钝化→气压及气密试验→竣工验收
组装工具采用龙门卡具，组装前在球皮上焊接不锈钢方块，引弧及收弧在方块上。

吊耳焊接采用不封闭焊缝。

下段支柱安装好后，吊装第一块带上支柱的赤道板，固定后再吊装相邻的带上支柱的赤道板，吊装相邻支柱间的赤道带插装入带柱腿两赤道带之间。

依上述办法顺序吊装，直至整个赤道带闭合。

赤道带组装应连续作业，防止作业当中的大风。

各带组装完成后采用点焊固定，严格检查组装间隙、棱角度、赤道带水平度、椭圆度。

9.2.2 内球罐的焊接
内球罐焊接采用手工电弧焊工艺：
（1）球壳板坡口采用单边V型外坡口型式，手工电弧焊打底填充盖面。

背后采取角磨机清根。

（2）球罐的焊接程序：先纵缝，后环缝，先赤道带，后温带、极板。

（3）球罐焊接遵循“多焊工，均匀分布，同工艺，等速度”的原则。

（4）赤道带及纵缝等长焊缝分为多段进行焊接。

（5）每道焊缝开始焊接的填充及盖面采用分段退焊法。

立焊缝每段约500mm,平焊缝
每段约500mm。

且每层焊道接头错开。

（6）使用不锈钢龙门板控制焊接变形。

丁字缝是角变形较大的地方，因此在这些部位除用组装卡具控制外，还加设弧形板。

弧形板安装在离端部100mm以内。

弧形板一端焊在球壳板上，另一端与龙门板相焊接，并用楔子紧固。

龙门板均焊在内侧。

外坡口焊完后球壳板向加弧形板一侧变形3~5mm。

（7）防止地线、焊钳、电缆线、与焊件打弧。

安排6~8名焊工同时对称进行球罐定位焊接，以减少焊接应力与变形。

纵缝定位焊接从中间向两边进行，环缝定位焊接焊工均匀分布由左向右进行。

（8）主焊缝纵焊缝焊接
①第一层（打底层），其余各层相对整条焊缝采用分段倒退向上焊接。

②防止未焊透及咬肉等缺陷产生。

每层焊接表面填平或呈凹形，熔敷厚度与工艺说明书中要求相当，层次之间的接头错开。

③两侧盖面前凹槽1~2mm，电流比填充时稍大一些，避免咬边和未熔合等缺陷的产生，焊缝余高为0~3mm，焊缝宽度应保持一致，压边为1~2mm。

④纵缝的首末端的焊肉达到环缝的坡口中心，待环缝焊接时，打磨至与坡口齐平。

（9）环缝的焊接
①第一层焊接采用手工电弧焊打底，其余各层道施焊采用多层多道分段退焊，注意层间清除要彻底。

②每层间的起焊位置应错开80~100mm，且离开丁字缝200mm左右。

③两侧盖面前凹槽深1~2mm，其他注意事项同纵焊缝。

（10）Y形交叉口的焊接
球壳板的上、下极各有4个Y形交叉口焊缝，由于该处焊缝密集，易产生焊接变形和缺陷，每道每层焊缝在焊至Y形交叉口时不停弧，继续向前运条，并收弧于焊缝的直线段，各层收弧处应相互错开。

9.3 土方工程
9.3.1 土方开挖
1、开挖方案及机械选择
根据本工程现场情况，基坑开挖深度不会过深，可采取机械开挖为主、人工挖土为辅，斯太尔车运输，装载机配合施工的的方案。

2、施工准备
1）开始挖土前，按照规定办理好有关手续，交纳有关费用，办理好有关证件。

2）熟悉地质勘察报告及水文地质资料。

掌握建筑场地和临近区域内的地下管线、地下构筑物、危房等调查资料。

3）通过井点降水已经将水位降至挖土面0.5m以下。

4）对基础工程施工图组织图纸预审、自审，参加业主组织的图纸会审。

5）编制施工组织设计。

准备齐全和本工程相关的图集、规范、规程、标准供业主及现场施工使用。

6）准备好仪器、仪表。

7）坐标点、水准点引入。

将业主委托政府测绘部门确定的坐标点、水准点引到现场方便使用且便于保护的位置，将引入的坐标点、水准点进行保护，做好工程控制轴线网测量定位，施工中经常复测。

8）工程正式施工前向业主、监理报详细的经我公司工程部审批的施工方案，经业主、监理同意后编制技术交底并交底到操作工人。

3、土方开挖
1）开挖前进行基坑边线测放，经验收后方可开始开挖。

2）开挖过程中专人全程进行标高控制，一台挖掘机安排一个标高控制人员。

3）土方开挖分层分段进行阶梯式挖土，每层开挖深度不超过1.5m～2.5m。

4）基坑开挖时为避免机械开挖对地基土的扰动，在设计基坑底面标高以上30cm采用人工开挖，不能超挖。

4、注意事项
对水准点、水准标高、基坑平面位置、边坡坡度等经常复测检查，防止超深、超宽、挖错、挖偏。

土方开挖过程中，严禁机械碰撞侧壁，严禁扰动基底原状土；
挖出土方严禁堆放坑边，以更好的控制坑边地面堆载；
挖掘机行走时，主动轮在后，臂杆与履带平行，制动回转机构，铲斗离地1m 左右。

挖掘机回转半径以内严禁人员作业。

9.3.2 降水方案
根据招标文件，本工程场地内地下水埋藏较浅，经钻孔内地下水位测定，地下水位在0.00m~11.20m 之间，平均2.90m ，标高在1734.80~1749.14m 之间，平均1744.99m 。

含水层水量及水位受地表排水及大气降水的影响呈季节性升降。

为满足施工要求，应将地下水降至坑底以下0.5m 。

根据现场情况及类似地段施工经验，本工程拟采用管井降水。

管井沿基坑周边布置。

1、降水井设计
管井开孔孔径为600mm,井管采用外径500mm 、内径400mm 的无筋水泥管，管井井深约为20m ，管井间距为10m 。

分层开挖与人工修坡
为了保证中间的降水效果在基坑中间适当增加疏干井，随着挖土往下挖井，在基坑周边10m范围内布设回灌井（兼观测井），当地下水出现异常以及对周遍建筑物造成不利影响时进行回灌。

2、回灌井作用及方案
为防止周边建筑物的不均匀沉降，在基坑周边的建筑物附近设观测井。

回灌井（兼观测井）施工方案同降水方案，观测方案：当观测井水位降深大于理论计算时的水位降深，即应启动回灌方案。

回灌方案为：由总管焊接水量控制阀引管至回灌井，根据建筑物附近的地下水变化情况，随时调整控制阀，控制回灌水量，保证地下水水位的相对稳定。

3、降水井施工方案
1）测量放点，保证井点位置准确，结合场地及基坑形状可允许在范围内调整布置；
2）施工用散装钻机成井，应保证钻孔口径不少于600mm，严格控制孔深和垂直度，砼滤管直径不大于450mm，所下滤料的含泥量不大于3%，下管对正绑扎牢固，保证井的透水性和抽水效果；钻井泥浆直接排入坑内待挖土时，拌合运走；
3）每个井点排水管与集水管的连接要牢固，根据现场的统一安排，排出场外；
4）抽水期间要24小时值班，随时检查抽水系统、排水系统的运行情况，并随时掌握基坑的疏干情况，遇特殊情况随时处理。

5）成井施工先于土方作业，时间5天，而后开始联网抽水，在满足现分层开挖深度后，开始土方施工，降水应保证下部土体排水疏干效果。

基坑四角建蓄水沉淀池，地下水集中排放。

沿基坑周边架立排水管，材质铸铁或钢管，管径150mm。

4、井点降水技术要求
井点施工的质量直接关系到降水的效果，特别是在松软土层中降排水，土层易产生缩孔、塌孔，孔内泥浆比重大，易堵塞井点管过滤器，使充填的滤料不能顺利下到孔底，或将滤料孔隙堵塞，起不到导水作用，造成不能将上部弱透水层水通过井点疏导到下部过滤器而被抽出。

这样势必影响降水，因此对井点成孔施工工艺必须严格要求。

1）、在松软或松散易缩孔、塌孔的土层中施工时，采用清水水冲法成孔。

要求送水泵压不得低于2MPa，流量不少于20m3／h；
2）、成孔直径轻型井点孔径一般不小于300mm，孔深度应比设计井点管埋设深度大
0.5～1.0m，以保证井点管下至预定深度；
3）、钻进到设计预定孔深后，应加大泵量冲洗，将孔内土块及泥浆冲洗出孔口，使孔内水体的含量不大于50％；
4）、成孔后，应立即下入井点管，井点管应居孔中心，严禁将井点管强行压下孔中；
5）、在井点管周围投滤料，宜采用边向孔内送水边投滤料的办法，以保证填入的滤料孔隙不被泥沙堵塞，有利于上层地下水通过井点孔向下部疏导。

滤料投量应不少于计算值的95％。

滤料填至地面以下1.0～1.5m，改用粘土填至地面，并压实封闭孔口，以防止地面水的渗入，实现真空降水；
6）、井点管过滤器的设计与加工，以及滤料级配，参照供水井要求；
7）、当每组井点施工结束时，即着手组装水泵，泵组应尽量降低高程，使泵组吸水口与集水管、井点连接管的高程尽可能一致，泵组应尽可能设置在集水管的中部；
8）、降水系统各部件均连接严密，不得漏气、漏水、漏电，检查水泵正反转，防止反转；
9）、降水系统安装完毕，应及时组织试抽，全面检查管路连接质量，泵组的工作水压力、真空度、电流、电压及运转情况，井点的出水状况等，如发现不正常状况及时排除；
10）、在试抽过程中，定时观测抽水流量，工作水压力，真空度以及观测孔的水位等，并做好记录，核检抽水量与设计计算值是否相符，一般试抽阶段的出水量应大于设计计算值。

根据水位下降的趋势，分析其降水效果。

如出现与设计有较大出入，即时调整降水设计方案。

降水井施工流程见下图：
9.3.3 东北侧挡墙加固方案
根据设计方案，考虑本站选址在两山的山坳，现状为回填土，最高回填高度大于7米，呈西南坡向东北方向。

且东北方向的挡墙为直壁浆砌块石挡墙。

故施工图设计前要对整个地块的整体滑坡进行计算，同时请相关地质部门，对该地块进行地址灾害评估。

地基处理形式采用桩基，桩基入岩的深度要充分考虑山体滑坡的影响。

对于东北侧的挡墙要考虑进行加固，初步考虑采用打锚杆加固与维护桩结合的方式。

本方案以预应力土层锚杆为例，叙述加固方案。

1、材料准备
预应力筋（钢绞线、精轧螺纹钢筋或普通螺纹钢筋）、普通425号普通硅酸盐水泥、锚杆锚具（QM、OVM锚具）
2、施工机具
钻孔机、拔管机、注浆泵、电动油泵、千斤顶、控制仪表等。

3、作业条件
1）施工地区的地质勘探资料，查明该地区的土层分布和各土层的物理力学特性，以便确定土层锚杆的布置和选择钻孔方法；
2）了解地下水位及其变化情况、地下水的成分和含量，以便研究对土层锚杆的防腐
处理；
3）查明施工地区地下构筑物及地下管线的位置和情况，以便确定土层锚杆的方法；
4）考虑土层锚杆施工对邻近建筑物或地域的影响，如果土层锚杆的长度超出建筑物红线时，要征得有关部门的同意或许可后方可进行施工；
5）施工前要编制土层锚杆的施工方案，确定土层锚杆的施工顺序，安排好施工进度和劳动力组织，制订钻孔机械的进场、使用和保养维修制度；
6）进行土方开挖，使锚杆作业面低于锚杆标高500～600mm，并平整好操作范围内的场地；
7）采用湿作业法施工时，要准备好用水，并挖好排水沟、沉淀池、集水坑，使成孔时排出的泥水通过排水沟排到沉淀池，再排入集水坑用水泵排走。

4、操作工艺
定位→钻孔→预应力筋的制作与安装→灌浆（一次常压或二次高压）→外锚头制作→张拉锁定→外锚头防腐
1）钻孔
（1）采用干作业法钻孔时，要注意钻进速度，避免“别钻”。

要把土充分倒出后再拔钻杆，这样可减少孔内虚土，方便钻杆拔出。

（2）采用湿作业法成孔时，要注意钻进时要不断供水冲洗，始终保持孔口水位，并根据地质条件控制钻进速度，一般以300～400mm/min为宜，每节钻杆钻进后在接钻杆前，一定要反复冲洗，直至溢出清水；
（3）在钻进过程中随时注意速度、压力及钻杆平直，待钻至规定深度（大于土层钻杆长度0.5～1.0m）后继续用水反复冲洗钻孔中泥砂，直至溢出清水为止，然后拔出钻杆。

2）拉杆的安设
（1）拉杆要求顺直，在使用前要进行除锈，并作防腐处理，对钢筋拉杆，先涂一度环氧防腐漆冷底子油，待干燥后，在涂一度环氧玻璃钢，待其固化后，再缠绕两层聚乙烯塑料薄膜。

对自由段的钢绞线，要套聚丙烯防护套；
（2）钢绞线如涂有油脂，在固定段要仔细加以清理，以免影响与锚固体的粘结；除锈后要尽快放入钻孔并灌浆，以免再生锈；
（3）为将拉杆安放在钻孔的中心，防止自由段产生过大挠度和插入钻孔时不搅动土壁，并保证拉杆有足够的水泥浆保护层，在拉杆的表面设置定位器，定位器的间距在锚固段为2M左右，在自由段为4～5m。

3）灌浆
（1）灌浆材料选用纯水泥浆，水泥采用425号以上普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4～0.45左右，其流动度要适合泵送。

如灌浆采用砂浆，则要求灰砂比为1：1或1：0.5（重量比），水灰比0.4～0.5，选用中砂，并要过筛；
（2）水泥浆液的抗压强度要大于25Mpa，塑性流动时间要在22S以下，可用时间应在30～60min，为加快凝固，提高早期强度，可掺速凝剂，但使用要拌均匀，整个浇注过程须在4min内结束；
（3）一次灌浆法：
①将水泥浆经胶管（或用1根φ30mm左右的钢管作灌浆管）推入拉杆孔内，在拉杆孔端注入锚浆。

②灌注压力一般为0.4Mpa左右，随着水泥浆的灌入，应逐步将灌浆管向外拔出直至孔口，在拔管过程中应保证管口始终埋在砂浆内。

③灌浆时，压力不宜过大，以免吹散浆液和砂浆，待浆液或砂浆回流到孔口时，用水泥袋纸等捣入孔内，再用湿粘土封堵孔口，并严密捣实，再以0.4～0.6Mpa的压力进行补灌，稳压数分钟后即可完成。

（4）二次灌浆法：
①先灌注锚固段，在灌注的水泥浆具备一定强度后，对锚固段进行张拉，然后再灌注非锚固段；
②灌浆时要注意，对靠近地表面的土层锚杆，灌浆压力不可过大，以免引起地表面膨胀隆起，或影响附近原有的地下构筑物和管道的使用，所以每1m覆土厚度的灌浆压力可按0.22Mpa考虑；
③对垂直孔或倾斜度大的孔，可采用人工填塞捣实的方法；
④注浆后自然养护不少于7d，待强度达到设计强度等级的70%以上，才可进行张拉工艺。

在灌浆体硬化之前，不能承受外力或外力引起的锚杆移动。

（5）每次注浆完毕，应用清水通过注浆枪冲洗塑料管，直至塑料管内流出清水为止，以便下次注浆时能顺利地插入注浆枪。

4）张拉锚固
（1）土层锚杆灌浆后，待锚固体强度达到设计强度的80%时，即可进行预应力张拉；
（2）张拉采用隔二拉一；锚杆正式张拉前，要取设计拉力的10%～20%，并对锚杆预张拉1～2次；
（3）锚杆张拉要求定时分级加荷进行，张拉时由专人操纵机械、记录和观测数据，并随时画出锚杆荷载一变位曲线图，以供判断锚杆质量之用。

（4）当拉杆预应力没有明显衰减时，即可锁定拉杆。

图9.3.3-1 锚杆结构图1
图9.3.3-2 锚杆结构图2
图9.3.3-3 张拉后锚杆示意图
图9.3.3-4 锚头拆除后示意图
9.3.4 基坑边坡及相邻建筑物变形观测
为监测基坑边坡的位移变化情况，根据该工程特点及周边环境条件，在土方开挖及降水施工阶段，委托专业单位对基坑边坡及相邻建筑物进行变形观测。

1、水平位移观测方法
为监测基坑边坡的水平位移变化情况，根据该工程特点及周边环境条件，在每步开挖、支护施工过程中可采用觇牌法对边坡进行水平位移的监测。

根据监测数据了解边坡位移变化情况，指导土方及护坡工程施工。

觇牌法是指测量时用带有读数尺的觇牌设置在观测点，把经纬仪立在工作基点A上、后视B点，并通过对校核点确定无误后，通过觇牌读出测点的位移。

2、沉降变形观测方法
根据本工程的特点，沿基坑周边布置沉降观测点。

布点原则是：布设在最能敏感反映变化的地点，位移观测点可在进行该步土钉墙施工时沿基坑周边埋设好。

具体实施方法，
与水平变形观测相类似，不予赘述。

3、观测数据的初值应在连续进行2次以上的观测数据的基础上比较获得。

如果连续两次的观测数据没有较大差异，则可取第一次观测数据作为初值。

如果有异常，则应对异常点数据进行重新观测。

观测过程中的数据也应及时进行比较分析，发现问题应找出产生的原因，保证获取可靠真实的数据。

9.3.5 回填土工程
⑴工艺流程图
⑵土方回填 ①回填前应清除基底的木方、草皮、积水等杂物，并应采取措施防止地表滞水流入填方区。

对电的甩头或水管的出头，应在水电专业工程师交底、水电队配合下操作。

②用于土方回填的粘土应有合理的含水率，其现场的判别方法为：手握成团、落地开花为宜。

当含水量较大时，应采取翻松、晾干、风干等措施，降低土方的含水率；当含水率较低时，则可通过预先洒水湿润，增大土方含水率。

③铺灰应分段分层夯实，每层虚铺厚度为30㎝，每层铺摊完后，随之耙平。

采用蛙式打夯机分层夯实，夯打遍数，不少于3遍。

沿基坑的长度方向进行，一夯压半夯，夯夯相接，两遍纵横交叉，分层夯打。

行夯路线应由四边开始，然后再夯向中间，室外回填应在相对两侧或四周同时、同步进行回填与夯实。

接缝控制：灰土分段施工时，不得在墙角、及承重窗间墙下接缝，上下两层的接缝间距不得小于500㎜，接缝处应夯压密实，并留为直槎。

室外回填时，接缝做法如下图；同时注意接缝质量，每层虚土应从留缝处往前延伸500㎜，夯实时应夯过接缝300㎜以上；接缝时，用铁锹在留缝处垂直切齐，再铺下段夯实。

回填宜在相对的两侧或四周同时进行回填与夯实，防止回填土引起基础的偏移。

④回填土的试验取样：每层按100—500m2取样一组；每层按长度20—50m 取样一组，但每层不少于一组，取样部位在每层压实后的下半部。

对于所取土样，应进行编号，并标记在取土位置的平面图和立面图中。

每层填土夯实后，进行环刀取样，绘制取样平面图，测出干土的质量密度，达到要求后方可进行上一层铺土。

⑤做好施工标记，根据建筑地面与绝对高程的相对标高，定出±0.00m 的高度，保证室外散水及地面的做法，作为回填高度的控制依据。

由测量员在墙面上弹出水平标高线，
基坑清理 土质检验 分层铺土 夯 实 检验密实度
验 收 下层回填 修整找平
并标识回填的高度。