不良地質(zhì)條件下管道基礎(chǔ)處理與施工

董世達(dá) 楊鵬剛

摘 要：由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于管道輸送的需求日益增大，管道輸送可以傳送各種介質(zhì)，并且其領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，并且輸送距離不斷變遠(yuǎn)。作為一種較為安全的運(yùn)輸手段，由于其距離拉長(zhǎng)，因此在面對(duì)不同的地質(zhì)條件，特別是不良地質(zhì)條件，對(duì)施工管道的基礎(chǔ)處理要有不同的技術(shù)要求，濕陷性黃土作為我國(guó)不良地質(zhì)中較大比例的管道施工環(huán)境，本文將重點(diǎn)對(duì)其管道基礎(chǔ)處理與施工進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：不良地質(zhì)；管道；基礎(chǔ)處理；施工；濕陷性黃土

引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展的時(shí)期，對(duì)于各種資源的運(yùn)輸需要不斷提高效率和安全性，而管道運(yùn)輸在各種介質(zhì)傳輸?shù)淖饔妙I(lǐng)域越來(lái)越廣，并且可傳輸?shù)木嚯x越來(lái)越遠(yuǎn)，因此保障管道運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性對(duì)于我國(guó)社會(huì)發(fā)展有著重要意義。由于在長(zhǎng)距離管道安裝中，會(huì)受到各方面因素的干擾，目前我國(guó)管道安裝最普遍的方法是直埋法，但是對(duì)于管道進(jìn)行直埋需要對(duì)不同的地質(zhì)和地基進(jìn)行不同的處理，我國(guó)主要的不良地質(zhì)包括：軟粘土、雜填土、沖填土和比例最大的濕陷性黃土等。在這些不良地質(zhì)環(huán)境下安裝管道需要對(duì)地基進(jìn)行特殊處理。

我國(guó)在管道運(yùn)輸或安裝中所發(fā)生的事故往往是因?yàn)榛A(chǔ)的變形和開(kāi)裂所導(dǎo)致的，而地基沉降是基礎(chǔ)變形和開(kāi)裂的主要原因，加強(qiáng)管道基礎(chǔ)處理和施工是管道整體施工的核心，對(duì)于加強(qiáng)地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都要從嚴(yán)要求。

1概述

1.1地基安全的幾個(gè)影響因素

地基下沉?xí)?dǎo)致基礎(chǔ)的變形和開(kāi)裂，因此要對(duì)基地安全的影響因素進(jìn)行分析，主要包括如下幾個(gè)要素：首先，是地基的抗剪強(qiáng)度，當(dāng)其強(qiáng)度不能支撐管道結(jié)構(gòu)的自重或其他附加荷載時(shí)，地基的局部或者整體就會(huì)發(fā)生整體剪切破壞；其次，管道或者其他上部結(jié)構(gòu)的自重或者其他附加荷載的作用力過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致地基壓縮變形，當(dāng)壓縮變形至一定程度，就會(huì)形成管道不能正常敷設(shè)的不均勻沉降，這時(shí)管道就會(huì)過(guò)量下沉，緊接著接口就會(huì)開(kāi)裂，管道就需要進(jìn)行維修；再次，由于地基會(huì)產(chǎn)生滲漏，因此當(dāng)水力比超過(guò)一定值時(shí)，就會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生管涌，進(jìn)而破壞管道；最后，可能由于地震等自然災(zāi)害或者車輛運(yùn)行震動(dòng)導(dǎo)致地基土震陷，引起地基失穩(wěn)。

管道地基一般是天然的，未經(jīng)人工處理，因此當(dāng)這類地基發(fā)生上述問(wèn)題時(shí)，必須對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理，否則將會(huì)嚴(yán)重影響管道的安全運(yùn)營(yíng)。在確定基礎(chǔ)處理方案時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等條件，再依據(jù)施工進(jìn)度，采取最適合的基礎(chǔ)處理技術(shù)和方案，做到經(jīng)濟(jì)合理。上述的幾個(gè)地基安全影響因素都存在于濕陷性黃土的管道安裝過(guò)程中，因此將著重介紹濕陷性黃土管道基礎(chǔ)處理與施工的幾種方法。

1.2濕陷性黃土的分布

我國(guó)濕陷性黃土約占黃土分布面積的百分之六十，由于黃土廣泛分布于華北和西北地區(qū)，這些黃土具有低層多和厚度大的特點(diǎn)，并且受到天氣因素的影響，如氣候一般都較為干燥、雨水量少、蒸發(fā)量大，因此在這種干旱地區(qū)，特別容易形成黃土。黃土特別容易受到其他因素的影響導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)迅速遭到破壞而發(fā)生沉降，對(duì)于附著其上的建筑物有著嚴(yán)重的破壞，這些因素主要包括自重、附加荷載或者水浸潤(rùn)等內(nèi)容。黃土由于這種特殊的性質(zhì)導(dǎo)致其建筑施工必須采取相應(yīng)的基礎(chǔ)處理和施工方式。濕陷性黃土作為一種特殊的黃土，廣泛的分布于黃河中下游地區(qū)，并且自北向南逐漸減弱。

2濕陷性黃土地基的幾種處理方法

在濕陷性黃土中敷設(shè)管道必須考慮地基處理問(wèn)題，否則將難以保證管道的安全和政策使用。基礎(chǔ)處理的目的在于對(duì)濕陷性黃土的濕陷性進(jìn)行祛除，并且加強(qiáng)其承載能力。基礎(chǔ)處理不同于建筑施工的地基處理，管道的基礎(chǔ)處理主要包括將濕陷性黃土的濕陷性全部或者部分祛除，如果非自重濕陷性黃土地基的處理厚度達(dá)到壓縮層下限或者達(dá)到飽和的自重壓力與附加荷載之和等于或小于該圖層的濕陷其實(shí)壓力，那么濕陷性黃土的濕陷性祛除就達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。而自重性濕陷黃土，其濕陷性的衡量指標(biāo)時(shí)濕陷量和濕陷變形以及自身土層的厚度和浸水面積等，因此對(duì)其基礎(chǔ)處理必須對(duì)全部自重濕陷性黃土進(jìn)行作業(yè)。

對(duì)于非自重濕陷性黃土基礎(chǔ)處理，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來(lái)做業(yè)，對(duì)于一級(jí)濕陷性黃土則不需要進(jìn)行處理，而對(duì)于二級(jí)以上的基礎(chǔ)處理厚度應(yīng)該根據(jù)級(jí)別的不同進(jìn)行相應(yīng)的厚度處理，由于不同的土層其濕陷性指數(shù)存在不同，因此針對(duì)濕陷性黃土的厚度等具體情況，應(yīng)該斟酌處理厚度的增加與減小。

濕陷性黃土的管道基礎(chǔ)處理與施工的方法有很多，但是常用的主要是以下三種，灰土墊層法、砂墊層法和素土墊層法。應(yīng)該根據(jù)不同的情況選擇相應(yīng)的處理方法。根據(jù)管道安裝線路常、地質(zhì)條件復(fù)雜的情況，因此在安裝過(guò)程中會(huì)受到許多因素的影響，要對(duì)每一具體線段進(jìn)行細(xì)致分析，從整體上進(jìn)行綜合考慮，加以明確合適的管道基礎(chǔ)處理與施工。

2.1灰土墊層法

這種方法常用于非自重濕陷性黃土管道的基礎(chǔ)處理與施工中，由于管道的特殊性，與一般建筑相比其作用于地基的力較小，并且要對(duì)基槽進(jìn)行挖掘，導(dǎo)致一部分軟土已經(jīng)被刨去，通過(guò)在管道安裝過(guò)程中用灰土進(jìn)行墊層，可以提高地基的承載力，減小沉降力。這種方法的工藝較為簡(jiǎn)單，主要是將基礎(chǔ)下的弱土層刨去，用配比合適的會(huì)土層加以夯實(shí)。采用灰土墊層法，必須確定不同配比情況下的承載力，通過(guò)人工壓實(shí)的方法，使灰土墊層的壓實(shí)系數(shù)和干土重度得以控制，根據(jù)不同的情況選擇不同的材料配比。當(dāng)灰土中石灰的量越大，其強(qiáng)度也就越強(qiáng)，但是超過(guò)一定定值時(shí)，其強(qiáng)度就會(huì)減小，因此，通過(guò)配比定點(diǎn)改善壓實(shí)性能。對(duì)灰土墊層應(yīng)該進(jìn)行抽樣檢測(cè)，保障其性能，一般采用環(huán)刀取樣的方法，測(cè)定其干土重度，其壓實(shí)系數(shù)范圍在0.90至0.95之間。最后，要處理好灰土墊層厚度與濕陷變形之間的關(guān)系，由于墊層的厚度能夠祛除上部土層的濕陷性，并且減少浸入的濕陷量，其墊層的寬度要以溝槽寬度為依據(jù)。

2.2砂石墊層

管道一般要采用不透水性基礎(chǔ)，當(dāng)其與軟土層接觸后，容易導(dǎo)致地基強(qiáng)度下降，并且產(chǎn)生塑性破壞。采用砂墊層法，借助砂墊層良好的透水性能，在濕陷性黃土受到壓力時(shí)，可以起到良好的排水效果，有效的消除地基的孔隙水壓力，有利于基礎(chǔ)免遭土塑性破壞。砂墊層的厚度和寬度應(yīng)該根據(jù)砂墊層的容許承載力來(lái)設(shè)計(jì)，自重應(yīng)力和附加荷載不得超過(guò)軟弱土層的承載力。

2.3素土墊層法

同灰土墊層法一樣，需要刨去部分或全部軟弱土，然后通過(guò)素土墊層進(jìn)行夯實(shí)，這種方法常適用于級(jí)別較低的非自重性濕陷性黃土的基礎(chǔ)處理，其管道管徑一般不宜過(guò)大。素土墊層的材料采用粘性土最合適，通過(guò)污水管溝進(jìn)行填土，素土墊層的含水量應(yīng)該盡量控制接近最佳含水量，采用多層敷設(shè)的方式進(jìn)行作業(yè)。

3結(jié)語(yǔ)

不良地質(zhì)條件下管道基礎(chǔ)處理與施工，是保障管道正常使用的關(guān)鍵，其基礎(chǔ)處理方法一般需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能顯現(xiàn)出作用，并且由于不同的地區(qū)具有不同的特點(diǎn)，因此在處理過(guò)程中要嚴(yán)格遵照相應(yīng)的原理和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保處理效果得以保障，確保管道使用的安全可靠。

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（作者單位：中國(guó)水利水電第四工程局有限公司）