油气田道路施工培训资料.docx
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1、第十章 油气田道路工程施工油气田道路主要是供油气田生产、生活等各种车辆通行的道路,是油气田地面工程的重要组成部分,属于油气田基础配套工程。油气田道路的设计规模往往同油气田的开发速度、生产规模、交通条件及生活需求密切相关。一般情况下,与油气田道路工程相配套的有地下管线工程、路灯工程、交通工程,条件较好的油气田还包括公共汽车候车亭工程、景观工程等等。本章主要针对油气田地面工程经常涉及的路基工程、路面基层、路面面层及板桥(涵)工程施工进行简单介绍。第一节 油气田道路概述一、油气田道路分类及组成1油田道路分类油气田道路按照使用功能、使用性质和交通量分为干路、支路、站内道路。油气田干路是在油气田道路网中
2、起骨架作用的道路,见图10-1所示。由于各干路相互连接,构成了完整的油气田干路系统。一般油气田干路的通行能力能达到将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000辆以上。油气田支路(又称井排路)是在油气田道路网中与干路相连的道路或通往油气井的专用道路,见图10-2所示。油气田支路的通行能力较小,一般为将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000辆以下。油气田站内道路(又称厂内道路)是供油气田区域内部使用的道路,见图10-3所示。例如联合站站内道路、采用厂矿厂内道路等。图10-1 油气田干路 图10-2 油气田支路 图10-3 站内道路2油气田道路组成油气田道路主要由路基、路面、排水设施、桥涵及
3、其它附属设施组成。由于我国的油气田分部主要以西北、东北及东海陆架为主,而这些油气田又地处平原、海滩、戈壁、沙漠等特殊地域,因此在油气田道路设计时要充分考虑气候、地质、地貌等自然因素来确定基底处理措施、路基的填料和高度、路面结构层厚度、桥涵类型及道路的施工工艺等。为保证油气田勘探开发的需要,油气田道路必须满足油气田特种车辆通行的要求,一般在油气田道路设计时除了要满足公路工程技术标准的荷载要求外,还要考虑油田特殊荷载的要求。靠近油气田办公区、居民区的道路以及油气田站内道路,要考虑暗管排水、路灯照明等因素,设计时一般按城市道路标准进行设计;地处油气田作业区的道路,设计时一般按公路标准进行设计。因此油
4、气田道路与公路、城市道路相比有其特殊性,属于厂矿道路。二、油气田道路施工程序与施工特点1油气田道路施工程序油气田道路在正式施工之前,由勘测设计单位向施工单位进行交桩和设计技术交底,并建立工地试验室,进行各种材料试验,以便选用合适的材料。恢复定线测量是油气田道路施工重要的技术准备工作。由于工程在勘测设计阶段所设置的中线桩有可能丢失、损坏或移位,为保证工程施工中道路的中线位置正确,施工前要进行中线复测。油气田道路施工坚持先地下后地上,先深后浅,先主体后附属,实行平面分段,立体交叉,多专业平行同步流水的施工原则。油气田道路程序一般为:地下管线穿越涵及排水管线施工路基施工路面基层施工路面面层施工人行道
5、施工路灯工程施工交通工程施工公共汽车候车亭工程施工绿化及景观工程施工。2油气田道路施工特点油气田作业区道路设计一般比照公路工程各等级标准,结合油气田勘探开发交通需求和油气田特殊车辆荷载条件进行设计;油气田生活区道路或站内道路则参照城市道路工程设计规范和油气田特殊需求进行设计。路面主要以沥青混凝土路面、水泥混凝土路面为主,路面上基层多采用水泥稳定碎石、砾石或天然砂砾,下基层多为水泥粉煤灰综合稳定粒料(碎石、砾石或天然砂砾)或石灰粉煤灰稳定粒料,垫层多采用级配砂砾、天然砂砾、水泥稳定土或石灰稳定土等。油气田道路施工标准一般采用公路工程的路基、路面基层、路面面层、桥涵等施工技术规范和试验检测规程,必
6、要时参照相关城市道路工程施工技术操作规范、规程。工程质量验收主要执行现行的石油天然气建设工程施工质量验收规范 道路工程和石油天然气建设工程施工质量验收规范 桥梁工程。按照油气田开发建设的需要,根据施工能力、经济实力、技术水平、坚持科学组织、合理安排、均衡生产,确保高速度、高质量地完成项目建设。根据油气田安全管理、职业健康、环境保护要求,必要时采用封闭施工的方法进行,应设置标志,派专人指挥机械设备车辆。此外,由于油气田道路要穿越大面积田地或草原,道路工程修建过程中,由于开挖路堑,取土填筑路堤、开挖沟渠等,对山坡及表土搅动较大,使周围植被遭到破环,若恢复不及时,在雨季极易引起侵蚀,产生局部水土流失
7、,甚至产生的泥石流会危害农田,淤积河道沟,破环水利设施,并影响周围自然环境和其它产能工程。因此在道路施工时,要认真遵守国家有关环境保护的法律法规,严格按道路基本建设程序办事,注重环境保护,把施工期间各种因素对环境造成的不良影响减少到最低程度,使油气田建设和环境保护同步协调地发展。特别是我国西部油气田生态脆弱的地区,进行道路建设时尤为重要。由于油气田特种作业车辆较多,道路竣工投产后不但要反复承受重型荷载,而且还要受到严酷的气候作用。随着油气田开发建设的发展,对道路提供的服务要求越来越高。为了使道路保持良好状态及进行经济的运营,要求对道路进行经常的养护维修,及时恢复破损部分,保证行车安全、舒适、畅
8、通,节约运输费用和时间,延长道路的使用年限。第二节 油气田道路施工机械油气田道路施工机械是用来完成道路路基、路面工程、桥涵等作业的施工设备。施工机械的大量使用,可以提高机械化施工水平,加快工程进度,提高工程质量,缩短工期和减轻劳动强度,从而节省劳动力,提高劳动生产率,降低工程造价,对加速油气田产能建设,改变油气田生产、生活环境起着十分重要的作用。油气田道路施工机械大致分为土石方机械、路面施工机械、压实机械等。一、土石方施工机械土石方施工中,常使用的机械有推土机、平地机、挖掘机、装载机等。1推土机推土机(图10-4)适宜于普通土的推运,当推运坚硬土和冻土时,必须先进行松土,常见作业方式有直铲作业
9、、侧铲作业、斜铲作业、松土器的劈开作业。2平地机平地机(图10-5)主要用于公路路基基底处理、整修路堤的断面、开挖路槽和边沟、修刷边坡、清除路面积雪、松土、拌和和摊铺路面基层材料等各类施工和养护工程中。现代平地机具备有铲刀自动调平装置,采用电子控制技术,控制精度高,并装有防倾翻装置。图10-4 推土机 图10-5 平地机3挖掘机挖掘机(图10-6)是用来进行土、石方开挖的一种工程机械。挖掘机移动灵活,可以挖掘普通土层和爆破后的岩石,据统计油气田道路施工6070%的土石方是由挖掘机来完成的。4装载机装载机(图10-7)主要用于各种土壤、砂石料、灰料及其它筑路用散状物料等,主要完成铲、装、卸、运等
10、作业,也可对岩石、硬土进行轻度铲掘作业,如果换装不同工作装置,还可以扩大其使用范围。在路基工程施工中,主要用于推土、起重、装卸等工作;在料场的物料倒运作业,主要为配合拌合站和自卸车。 图10-6 挖掘机 图10-7 平地机二、路面施工机械油气田道路路面施工机械,主要包括稳定土路拌机、稳定土搅拌站、稳定土摊铺机、水泥混凝土搅拌站、沥青混合料搅拌站、沥青混合料摊铺机等。1稳定土路拌机稳定土路拌机(图10-8)可将土、无机结合料(石灰、粉煤灰、水泥)、细料(砂、土)、骨料(碎砾石、炉渣)等材料按施工配合比在路上直接拌和,然后进行碾压形成路面基层(底基层)。2稳定土搅拌站稳定土搅拌站(图10-9)是将
11、土、碎石、砾石或碎砾石、水泥、石灰粉煤灰、水等材料按施工配合比在固定地点拌和均匀的专用生产设备。按照生产率大小可分为小型(生产率小于200th)、中型(生产率200400th)、大型(生产率400600th)和特大型(生产率大于600th)四种。图10-8 稳定土路拌机 图10-9 稳定土搅拌站3稳定土摊铺机稳定土摊铺机(图10-10)主要用于摊铺路面基层混合料。常用的摊铺机有WTU95型、WT75CHD型、ABG423型等。4水泥混凝土搅拌站水泥混凝土搅拌站(图10-11)是将水泥、砂石、水及添加剂等按一定的比例配合进行搅拌,产生出成品混凝土混合料的机械设备,在油气田道路施工中得到广泛应用。
12、按搅拌方式分为自落式、强制式搅拌站两种。图10-10 稳定土摊铺机 图10-11 水泥混凝土搅拌站5沥青混合料搅拌站沥青混合料拌和站(图10-12)可将碎石、砂、矿粉和沥青按一定配比拌和成均匀的混合料。按生产能力可分为小型(不大于 60t/h)、中型(率70140t/h)和大型(不小于150t/h)三种。5沥青混合料摊铺机沥青混合料摊铺机(图10-13)是铺筑沥青路面的专用施工机械,它的作用是将拌制好的沥青混凝土均匀地摊铺在路面基层上,并保证摊铺层厚度、宽度、路面拱度、平整度、密实度等满足规范要求。沥青混合料摊铺机按施工摊铺能力分为:大型摊铺机(摊铺宽度9m以上)、中型摊铺机(摊铺宽度58m)
13、、小型摊铺机(摊铺宽度小于5m)。图10-12沥青混合料搅拌站 图10-13 沥青混合料摊铺机三、压实机械压实机械是利用机械自重、振动或冲击的方法,对被压实材料重复加载,克服其材料之间的粘聚力和内摩擦力,排除其内部的空气和水分,使之达到一定密实度和平整度的作业机械。压实效果的好坏,直接关系到工程质量的优劣。压实机械一般可分为光轮压路机(静作用碾压机械)、轮胎式压路机、单钢轮振动式压路机、双钢轮振动压路机、冲击式压路机、振动夯等。1光轮压路机光轮压路机(图10-14)一般有多为二轮二轴式和三轮二轴式两种,多用于压实路基、路面基层初压,也用于路面边界压实、人行道压实等。2轮胎式压路机轮胎式压路机(
14、图10-15)是通过特制的充气轮胎,利用机械自重静作用力实现压实目的的压实机械。不仅能够有效压实非粘性土、少粘性土和粘性土,而且能够有效压实沥青混合料路面。图10-14 光轮压路机 图10-15轮胎式压路机3单钢轮振动式压路机单钢轮振动压路机(图10-16),应用广泛。光轮振动压路机适用于压实砂土、砂砾、碎石、块石及路面各结构层。羊脚(凸块)式振动压路机既可压实非粘性士,又可压实粘性土和细颗粒砂砾,以及碎石土。按质量可分为轻型(1016t)、中型(2025t)、重型(30t以上)三种。4双钢轮振动压路机双钢轮振动压路机(图10-17)具有全液压双轮驱动、全液压双轮振动、振动及洒水手动与自动双重
15、控制、蟹行功能、三级减振、作业速度恒定等性能。双钢轮振动压路机采用了超高频振动技术,比相同吨位的单钢轮振动压路机振动频率高出1.5倍以上,使压路机迅速达到所需密实度的输出力,提高了压实的速度。图10-16单钢轮振动压路机 图10-17 双钢轮振动压路机5冲击式压路机冲击式压路机(图10-18),是用三边形或五边形“轮子”来产生集中的冲击能量达到压实土石填料的目的。冲击压实机可由配套的重型工业拖车在前方牵引,也可以自行。由于冲击式压路机冲击力大,作用深度深,可以对经过常规压实设备碾压过的路基进行补压,对压实过程中的薄弱环节予以补强压实,尤其是对挖填结合部位和填方路段补压作用尤为明显。6振动夯图1
16、0-18,路基或路面碾压边缘或大型压路机不能碾压的部位,例如涵墙、挡土墙边缘常采用振动夯来实现。常用的振动夯有柴油冲击夯,汽油冲击夯,柴油双向平板夯、双向振动平板夯、电动冲击夯等。图10-18 冲击式压路机 图10-19 振动夯第三节 路基施工路基是在天然地表面按照道路的设计线形(位置)和设计横断面(几何尺寸)的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路基是道路工程的基础,与路基以上的路面各结构层共同承受行车荷载。路基施工时不仅要达到设计要求的长度、宽度、高度等几何形状,而且要达到标准要求的平整度、压实度、强度和稳定性要求。路基工程主要采取以机械化为主,加以人工辅助作业的施工方法。路基挖土方、边沟挖方
17、,一般采用人工配合挖掘机开挖,取土场用推土机集料,用装载机、挖掘机装土,自卸车运到填方路段。路堤填筑采用分层填筑,分层压实的施工方法,在施工时严格控制填层厚度、路基宽度、线型等。一、施工准备在路基填挖方施工前,认真做好测量放样、清理现场等准备工作。1测量放样路基施工前应先按设计图纸要求进行测量定线,其内容包括导线、中线、水准点复测,横断面测量工作,并埋设中线控制点和水准点。然后结合路基沿线的现场实际情况放出路基坡脚、边沟、护坡道等具体位置,直线段每2050m,曲线段每510m,分别钉出路基中心桩、路肩桩、坡脚桩、路堑坡顶桩、护坡道桩、取土坑界桩、弃土堆界桩等,划出作业施工边线。2清理现场油气田
18、道路路基施工前要首先调查沿线地下或临近各类管线的埋置情况,在清除施工现场障碍时,注意对这些管线的保护。清除地面障碍主要包括杂草、树木、房屋、电讯线杆、各类管线等。现场清理应确保路基施工时排水通畅,必要时设置临时排水设施。二、路基用土及路堤填料要求1路基用土路基填筑应尽量选择稳定性良好的土,要求透水性好、摩阻系数大、强度高、水稳性好。按照土的工程分类,路基用土一般分为四大类,即巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土。(1)巨粒土:土体颗粒粒径在60mm以上的称巨粒。若土中巨粒含量高于50%,该土属巨粒土。巨粒土有很高的强度及稳定性,是填筑路基的很好材料。(2)粗粒土:粗粒土中大于0.075mm的粗粒含量
19、在50%以上。粗粒土分为砾类土和砂类土两类。粗粒土透水性强,毛细作用小,具有较大的内摩擦系数,强度和水稳定性均较好,是填筑路基的良好材料。(3)细粒土:细粒土中粒径小于0.075mm在细粒含量在50%以上,且粗粒含量少于25%。细粒土包括粉质土、粘质土。粉质土的毛细作用强烈,在季节性冰冻地区,水分积聚现象严重,容易造成严重的冬期冻胀,春融期间出现翻浆。粉质土在水文条件不良时,要采取一定的措施,改善其工程性质。粘质土透水性很差,粘聚力大,因而干时坚硬,不易挖掘。它具有较大的可塑性、粘结性、膨胀性,毛细现象也很显著,用来填筑路基比粉质土好,但不如砂类土。(4)特殊土:特殊土包括黄土、膨胀土、红粘土
20、和盐渍土,其中黄土属于大孔和多孔结构,具有湿陷性;膨胀土受水浸湿会发生膨胀,失水则收缩;红粘土失水后体积收缩量较大;盐渍土潮湿时承载力很低。特殊土不应作路基填料。2路堤填料要求选择路堤填料时,要选用强度高、压缩性小、水稳定好,能够进行压实施工、而且运输距离不远的土、石材料为好。用于路堤的填料不得使用腐殖土、生活垃圾、淤泥、沼泽土、冻土快、盐渍土,粒径超过10cm的土块应打碎。用于填筑路堤的土,其可溶性盐含量不得大于5%,有机质烧失量不宜大于5%。路基填土不得含草、树根等杂物。液限大于50、塑性指数大于26的土和含水量超过规定的土,不得直接作为路堤的填料,当需要应用时,必须采取满足设计要求的技术
21、措施,经检查合格后,方可使用。因此在路基填筑前要对路基填料进行天然含水量、颗粒分析、液限、塑限、塑性指数、标准击实(最大干密度和最佳含水量)、CBR试验,必要时要进行填料的酸碱度、易溶盐等指标的试验。钢渣、粉煤灰等工业废渣属于矿渣材料,是比较好的填料,可以用作填筑路堤,其它的工业废渣在使用之前,应进行有害物质的含量试验,避免有害物质超标,污染环境。三、路基填筑施工方法1路基填筑施工程序油气田道路施工总结出了路基填筑施工的“三阶段、四区段,八流程”施工法基本方法,即,三阶段:准备阶段、施工阶段、整修阶段;四区段:填土区段、平整区段、碾压区段、检验区段;八流程:施工准备施工准备、基底处理、分层填筑
22、、摊铺平整、洒水(或晾晒)、碾压夯实、检验签证、路基整修。为确保路基工程施工顺利进行,需先填筑路基试验段以取得与施工有关的技术参数:(1)确定合适的路基填料;(2)确定路基填料的松铺系数;(3)确定标准施工方法,包括确定最佳含水量,确定合理的机械组合、压实方式、顺序、厚度和遍数,确定作业段合理长度和面积,确定合理的人员分工,等等。路基填筑施工程序:填料自卸汽车分运到填筑路段推土机推平人工整修检查摊铺厚度并调整用振动压路机碾压检测压实度及其它项目。2路基填筑基本要求(1)严格控制虚铺厚度。当采用机械压实时,其分层最大的虚铺厚度必须与压实机具功能相适应。在路基总宽度内,应采用水平分层方法填筑,每层
23、虚铺厚度随压实方法而定。(2)如果填土将破坏原有地面排水系统时,应在填土前做好新的地面排水系统,以免工程本身或附近农田遭受水害。(3)严格控制路堤的设计尺寸和坡度。填土宽度每侧要宽于填层设计宽度,压实宽度不得小于设计宽度,最后削坡。(4)填筑路堤宜采用水平分层填筑法施工,即按照横断面全宽分成水平层次,逐层填压密实。填筑时应先填路中,逐渐填至路边。原地面不平时,要从低处开始填筑。(5)不同种类的土必须分段分层填筑,不应混杂。受潮湿及冻融而引起体积变化较小的优良土应填在上层。如用透水性较差的土填筑路基下层,施工面应为2%4%的双向横坡(图10-20),以利排水。(6)原地面纵坡大于12%的地段,可
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