小議濕陷性黃土地區長輸管道地基的處理

金濤

摘要：本文著重闡述了濕陷性黃土地區影響地基的幾個因素及濕陷性黃土地基的處理方法，并對濕陷性黃土地區長輸管道地基處理的方法進行了深入探討

關鍵詞：埋地管道;濕陷性黃土;地基處理;影響因素;處理方法

1 前言

隨著國民經濟的快速發展，隨著國內石油化工的大力發展，各種管道、裝置的大批興建，

石油化工在國民經濟中的地位越來越重要。由于石化行業的特殊性，管道輸送的介質大多是有毒、易燃易爆的氣體或液體，尤其是埋地管道，若發生泄漏無法在第一時間發現處理，給平穩運行帶來很大隱患。

長輸管道的設計、施工、維護有其特殊性，與地形、地質、輸送介質、管材等有密切關系。在石化行業，由于各方面因素，采用直埋的方式最為普遍，而直埋管道的基礎對不同地基有不同的要求。不良地質主要有：軟粘土、雜填土、沖填土、膨脹土、紅粘土、泥炭質土、巖溶、濕陷性黃土等。濕陷性黃土在工程中占有相當大的比例，在這類土質中敷設管道，對地基的處理有特殊的要求。本文著重介紹濕陷性黃土地區埋地管道地基處理的幾種方法。

2 濕陷性黃土地區長輸管道地基的處理

由于濕陷性黃土的特性，在濕陷性黃土地區長輸管道發生事故的主要原因是地基的不均勻沉降。因此管道對地基強度、穩定性及不均勻沉降有極嚴格的要求。

2.1影響地基的幾個因素

（1）強度及穩定性。當地基的抗剪強度不足以支撐上部結構的自重及附加荷載時，地基就會產生局部或整體剪切破壞。

（2）壓縮及不均勻沉降。當地基由于上部結構的自重及附加荷載作用而產生過大的壓縮變形時，特別是超過管道所能允許的不均勻沉降時，就會引起管道過量下沉，接口開裂，影響管道的正常使用。

（3）地震造成的地基土震陷以及車輛的振動和爆破等動荷載可能引起地基土失穩。

（4）地基滲漏量或水力比降超過容許值時，會發生水量損失或因潛蝕和管涌而可能導致管道破壞。

2.2濕陷性黃土管道地基的處理方法

2.2.1灰土墊層

灰土墊層常被用于非自重濕陷性黃土地區管道基礎的處理，一般適用于處理1-4m厚的軟弱土層。管道的基礎是條形基礎，作用于地基上荷載小于一般建筑物，而且基槽開挖后埋入地下，表面的軟弱土已被清除，所以在管道施工中常用灰土（或素土）墊層來處理濕陷性地區的管道基礎，以提高承載力，減少沉降。

灰土墊層是將基礎下一定范圍內的軟弱土層清除，用一定體積比配合的灰土在最優含水率情況下分層回填夯實。

⑴承載力的確定。經過夯實的3：7灰土墊層，當壓實系數控制在0.97及干土重度不小于14.5-15.0KN/m3時，其容許承載力可達300kPa以上;對于2：8灰土，當壓實系數控制在0.97及干土重度不小于14.5-15.0KN/m3時，其容許承載力可達300kPa。

⑵灰土墊層材料配比。灰土中石灰用量在一定范圍內，其強度隨灰土用量的增大而提高，但當超過一定限值后，強度則增加很小，并且有逐漸縮小的趨勢。1：9灰土只能改善土的壓實性能，2：8和3：7灰土一般作為最優含灰率，但與石灰的等級有關，通常應以CaO+MgO所含總量達到8%左右為最佳。

灰土中土不僅作為填料使用，而且參加化學作用，尤其是土中的粘?；蚰z粒具有一定活性和膠結性。含量越多，灰土強度越高，土粒粒徑不得大于15mm，灰土墊層的施工，應嚴格遵循相關規范。

⑶灰土的質量檢驗。一般采用環刀取樣，測定其干土重度。質量標準可按壓實系數確定，一般為0.93-0.95。管道基礎壓實系數一般采用0.95，不得小于0.90。

⑷灰土墊層的厚度與濕陷變形的關系。墊層具有一定的厚度才能使濕陷量最大的上部土層的濕陷性消除，并由墊層擴散到天然黃土層的附加力減小到一定程度，使浸入后的濕陷量減少。墊層的寬度根據溝槽寬度確定，對于孔洞、溝澗、墓穴及其他回填土、淤土地區，墊層處理范圍要相應擴大。

2.2.2素土墊層

素土墊層是先挖去基坑下的部分或全部軟弱土，然后回填素土分層夯實，處理Ⅰ級非自重濕陷性黃土，管徑不大的管道基礎常采用素土墊層。

素土墊層的土料一般以粘性土為宜，填土必須在無水的管溝（基坑）中進行。夯實施工時，應使土的含水率接近于最佳含水率，填土的夯實應分層進行。

2.2.3砂或砂石墊層

當管道的不透水性基礎與軟土層相接觸時，在荷載作用下，軟弱土地基中的水被迫從基礎兩側排出，基底下的軟弱土不易固結，形成較大的孔隙水壓力，還可能導致由于地基強度降低而產生塑性破壞的風險。砂墊層和砂石墊層材料透水性大，軟弱土層受壓后，墊層可作為良好的排水面，可以使基礎下面的孔隙水壓力迅速消散，加速墊層下軟弱土層的固結，同時提高強度，避免地基土塑性破壞。因此，濕陷性黃土地基處理也可采用砂和砂石墊層。

砂墊層的厚度一般根據墊層底面的自重應力與附加應力之和不大于同一標高處軟弱土層的容許承載力來確定。

具體計算時，一般可根據砂墊層的容許承載力確定墊層基礎寬度，再根據下臥土層的承載力確定砂墊層的厚度。

砂、砂土墊層的材料宜采用級配良好的顆粒，顆粒不均勻系數不小于10，。管道基礎砂墊層以中粗砂為宜，也可摻加一定數量的碎卵石。質檢用容積不小于200cm3的環刀取樣，測定其干土重度，以不小于砂料在中密狀態是的干土重度為合格，如中砂一般為15.5-16 KN/m3。

2.2.4強夯法

強夯法處理濕陷性黃土地基具有比較好的效果，在管道施工中，若遇到濕陷性黃土層厚、濕陷性變形大，且管道自重大，對管道的安全性要求高的情況下，可使用強夯法處理管道地基。

相比較其他施工方法具有自己的優點，如：施工設備、工藝簡單，僅用一臺起重機和重錘即可施工等。夯后一般地基強度可提高2-5倍，壓縮性可降低2-10倍，加固影響深度可達6-10m，同時可防止地震區砂土液化，消除或降低大孔土的濕陷等級。工效高、施工速度快，每臺設備每月可處理地基面積5000-10000m2，比樁基可加快工期1-2倍。節約投資，根據夯擊類型不同，強夯法處理地基與樁基相比可節省投資50%以上。

結語

長輸管道地基處理不同于普通建筑工程地基處理，由于管道一般距離較長，工程地質條件復雜，施工機具、材料條件也會因地區不同而有較大差異，因此，對每一段管道的地基都應該細致分析，從地基條件。處理要求、工程費用、材料機具等諸多方面進行比較，以確定最合適的地基處理方法。

管道地基處理都是隱蔽工程，大多數地基處理方法的加固效果并不是施工結束后就能全部發揮出來，還需要在施工完成后經過長時間生產運行的檢驗，這就要求管道地基處理在施工過程中不僅要按設計方案施工，還必須了解所采用的處理方法的設計原理、技術標準和質量要求，采用可行的現場監理和檢測措施，加強施工質量和處理效果的檢驗，以確保施工質量。

參考文獻：

[1] 華南理工大學主編.地基及基礎.北京 中國建筑工業出版社，1991.

[2] GB 50025-2004 濕陷性黃土地區建筑規范.北京 中國建筑工業出版社，2004.