淺析巖溶地段大口徑長輸管線施工

趙新義（中石化勝利油建工程有限公司,山東　東營　257000）

淺析巖溶地段大口徑長輸管線施工

趙新義
（中石化勝利油建工程有限公司,山東東營257000）

摘要：本文以某大型管道在巖溶地區(qū)的施工經(jīng)驗為基礎(chǔ)，介紹了長輸管道在該類地質(zhì)條件下施工所遇到的典型災(zāi)害及治理措施，并指出了工程實施中的要點。通過加強(qiáng)事前準(zhǔn)備，選擇合理、有效的施工方案，選擇合適的施工機(jī)具，并根據(jù)具體問題采取有針對性的措施。最終保證了管道工程在巖溶地區(qū)能夠“高質(zhì)量、高效率、高安全系數(shù)”的實施。

關(guān)鍵詞：巖溶;危害;治理

1　引　言

某大型管道工程途經(jīng)地段為典型的巖溶地質(zhì)。特征單元主要分為以下幾種：（1）高海拔的峰叢谷地地區(qū)，受該區(qū)域地形地貌限制，地表水很不發(fā)育，土層較薄，降雨幾乎全部匯入巖溶地下水內(nèi)。（2）巖溶化山地—巖溶化平原的過渡帶部分，管線兩側(cè)5～25km范圍內(nèi)均為可溶巖區(qū)域，地下河很發(fā)育，地下水埋深較大，且水力坡度大，流速快，易形成大量消水洞、溶井、天窗，土層稍厚處則發(fā)育為巖溶塌陷。（3）溶蝕平原—剝蝕低山—溶蝕殘丘—孤峰平原地貌。地表多分布有土洞、漏斗、落水洞、溶洞、溶溝、溶槽、溶隙等。長輸管道工程通過此廣闊的巖溶地區(qū),上述情況成為工程實施中的不利因素，增大了保證工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度的難度。

2　巖溶地質(zhì)的典型危害

2.1巖溶水

在雨季時,巖溶地下水與巖溶地表水匯合,動水壓力增大,使管道基礎(chǔ)底面大量涌水、涌沙,致使管道基礎(chǔ)坍塌或被沖毀;大量的沙礫堆積在管道上,增加管道的額外壓力,使長距離的管道局部向下凹陷而產(chǎn)生變形,當(dāng)超過管道的極限承受能力即發(fā)生破壞;基坑的大量涌水使排水困難,基坑土體受水浸泡強(qiáng)度降低而發(fā)生坍塌,這不僅妨礙施工而且威脅生命安全。

2.2巖溶塌陷

因巖溶作用而產(chǎn)生的地面塌陷現(xiàn)象。可分為基巖塌陷和上覆土層塌陷兩種。前者由于下部巖體中的洞穴擴(kuò)大而導(dǎo)致頂板巖體的塌落；后者則由于上覆土層中的土洞頂板因自然或人為因素失去平衡而產(chǎn)生下陷或塌落。塌陷一旦發(fā)生,使管床沉陷、管道懸空甚至斷裂倒塌,造成巨大損失。如在施工過程發(fā)生，會引起人員、設(shè)備損失。

2.3巖溶崩塌

碳酸鹽巖雖為硬質(zhì)巖石,但它易被地表水、地下水溶蝕,發(fā)育成溶隙、溶洞,對巖體的完整性有一定的破壞作用,進(jìn)而引起巖溶崩塌。大規(guī)模突然崩落的巖體掩埋路基或直接砸在管道上,摧毀管道。在施工過程中應(yīng)特別引起注意，由其是在巖溶山區(qū)和高丘陵區(qū)深切河谷兩岸。

2.4大面積的石筍、石芽、孤石、峰叢

管線作業(yè)帶內(nèi)常見地表石林，由地表水沖蝕灰?guī)r中的節(jié)理面和裂隙面形成的溶溝分割而成，石林分布在山體，使大型設(shè)備難以通過，對前期掃線準(zhǔn)備工作造成一定困難，最終造成施工進(jìn)度緩慢。

2.5因工程實施產(chǎn)生的危害

（1）由于修筑臨時便道，極易填塞溶潭，抬高上游的地下水位，造成內(nèi)澇，管溝內(nèi)的存水無法排出。

（2）管溝底下伏的溶洞、裂隙及上部土層中孔隙、土洞，地表水常年補(bǔ)給地下水的過程中以及地下水的滲流活動對上部土體有潛蝕和搬運作用，部分管溝施工完成后后出現(xiàn)塌陷。

3　危害治理方案

主要的方法應(yīng)遵循繞避為主、超前預(yù)估、防治結(jié)合的原則。巖溶水的處治應(yīng)以地面、地下輸導(dǎo)，引排為主。

（1）避讓。結(jié)合巖溶專項勘察物探勘查報告和現(xiàn)場實際條件，對線路進(jìn)行優(yōu)化，盡可能的避讓。

（2）巖溶塌陷的防治措施可采用截流、排泄、疏導(dǎo)、跨越、堵水等。

（3）巖溶地基的處理可采用回填、換填、填塞封堵、跨蓋、灌漿、樁基等措施。

（4）進(jìn)入巖溶發(fā)育強(qiáng)烈地區(qū)的施工機(jī)械要進(jìn)行施工穩(wěn)性評價一般采用極限平衡方法進(jìn)行計算。同時考慮施工可能對周邊造成影響，一般采取溝下組對（避免聯(lián)合下溝因起大負(fù)荷），工序銜接緊密，減少管溝開放的時間。

（5）加強(qiáng)交工前的巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4　工程實施

（1）實施準(zhǔn)備。進(jìn)入巖溶地區(qū)施工前對照設(shè)計、勘察資料，參照當(dāng)?shù)氐牡乩韴D文資料，在向?qū)У膸ьI(lǐng)下對作業(yè)區(qū)域的施工路段進(jìn)行初勘。所有施工區(qū)域內(nèi)的巖溶危害區(qū)、地上地下的水力資源（包括地下河）要一一進(jìn)行標(biāo)注。勘察的的范圍要超出作業(yè)帶，探查的深度要超過施工作業(yè)的最大深度。日常要做好檢測并記錄。與當(dāng)?shù)貧庀蟆⒌卣稹⑺帘３纸⑦B鎖機(jī)制，及時了解氣象和地質(zhì)災(zāi)害信息做到超前預(yù)報，超前控制。條件允許的情況下，建議進(jìn)行專項地質(zhì)探測和災(zāi)害評估，進(jìn)一步查明隱伏土洞和淺層溶洞發(fā)育位置、規(guī)模、形態(tài)特征等，以便進(jìn)行治理或決定進(jìn)行避讓。

（2）通過探坑開挖，分析出巖溶地質(zhì)的特點即土層普遍較薄，下浮巖層或孤石，地下水位受季節(jié)影響大且水位普遍較高。因此確定了先開管溝，溝下組對，及時回填，及時保護(hù)的施工方案。

（3）施工機(jī)械選擇了低地壓的濕地吊管機(jī)和濕地電站，嚴(yán)禁設(shè)備集中停放時。

（4）爆破采用小藥量低孔深，多分層的爆破方式減少爆破的能量和影響范圍，避免引起次生災(zāi)害。

（5）堅持預(yù)防為主的原則，對可能出現(xiàn)的崩塌和威嚴(yán)提前處理。

（6）管溝回填和水工保護(hù)同步進(jìn)行尤其是溝內(nèi)截水墻，減少水土流失。

5　結(jié)束語

巖溶地質(zhì)因其特殊性給工程施工帶來了很多不利因素，必須進(jìn)行充分的施工準(zhǔn)備和技術(shù)儲備。在施工采取得當(dāng)措施，才能避免巖溶地質(zhì)災(zāi)害帶來的損失，保證施工順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn):

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[2]西氣東輸二線管道工程巖溶塌陷區(qū)巖土工程勘察設(shè)計導(dǎo)則[Z].Q/ SYGJX0140-2008

作者簡介：趙新義，男，工程師，本科學(xué)歷畢業(yè)于中國石油大學(xué)，現(xiàn)主要從事油氣長輸管道、油田地面建設(shè)，海洋工程的施工管理工作。