小議濕陷性黃土地區(qū)長(zhǎng)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(qū)影響地基的幾個(gè)因素及濕陷性黃土地基的處理方法，并對(duì)濕陷性黃土地區(qū)長(zhǎng)輸管道地基處理的方法進(jìn)行了深入探討

關(guān)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，隨著國(guó)內(nèi)石油化工的大力發(fā)展，各種管道、裝置的大批興建，

石油化工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位越來(lái)越重要。由于石化行業(yè)的特殊性，管道輸送的介質(zhì)大多是有毒、易燃易爆的氣體或液體，尤其是埋地管道，若發(fā)生泄漏無(wú)法在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)處理，給平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)很大隱患。

長(zhǎng)輸管道的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)有其特殊性，與地形、地質(zhì)、輸送介質(zhì)、管材等有密切關(guān)系。在石化行業(yè)，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(chǔ)對(duì)不同地基有不同的要求。不良地質(zhì)主要有：軟粘土、雜填土、沖填土、膨脹土、紅粘土、泥炭質(zhì)土、巖溶、濕陷性黃土等。濕陷性黃土在工程中占有相當(dāng)大的比例，在這類(lèi)土質(zhì)中敷設(shè)管道，對(duì)地基的處理有特殊的要求。本文著重介紹濕陷性黃土地區(qū)埋地管道地基處理的幾種方法。

2 濕陷性黃土地區(qū)長(zhǎng)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(qū)長(zhǎng)輸管道發(fā)生事故的主要原因是地基的不均勻沉降。因此管道對(duì)地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性及不均勻沉降有極嚴(yán)格的要求。

2.1影響地基的幾個(gè)因素

（1）強(qiáng)度及穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)鼗目辜魪?qiáng)度不足以支撐上部結(jié)構(gòu)的自重及附加荷載時(shí)，地基就會(huì)產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。

（2）壓縮及不均勻沉降。當(dāng)?shù)鼗捎谏喜拷Y(jié)構(gòu)的自重及附加荷載作用而產(chǎn)生過(guò)大的壓縮變形時(shí)，特別是超過(guò)管道所能允許的不均勻沉降時(shí)，就會(huì)引起管道過(guò)量下沉，接口開(kāi)裂，影響管道的正常使用。

（3）地震造成的地基土震陷以及車(chē)輛的振動(dòng)和爆破等動(dòng)荷載可能引起地基土失穩(wěn)。

（4）地基滲漏量或水力比降超過(guò)容許值時(shí)，會(huì)發(fā)生水量損失或因潛蝕和管涌而可能導(dǎo)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(qū)管道基礎(chǔ)的處理，一般適用于處理1-4m厚的軟弱土層。管道的基礎(chǔ)是條形基礎(chǔ)，作用于地基上荷載小于一般建筑物，而且基槽開(kāi)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(lái)處理濕陷性地區(qū)的管道基礎(chǔ)，以提高承載力，減少沉降。

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

⑴承載力的確定。經(jīng)過(guò)夯實(shí)的3：7灰土墊層，當(dāng)壓實(shí)系數(shù)控制在0.97及干土重度不小于14.5-15.0KN/m3時(shí)，其容許承載力可達(dá)300kPa以上;對(duì)于2：8灰土，當(dāng)壓實(shí)系數(shù)控制在0.97及干土重度不小于14.5-15.0KN/m3時(shí)，其容許承載力可達(dá)300kPa。

⑵灰土墊層材料配比?；彝林惺矣昧吭谝欢ǚ秶鷥?nèi)，其強(qiáng)度隨灰土用量的增大而提高，但當(dāng)超過(guò)一定限值后，強(qiáng)度則增加很小，并且有逐漸縮小的趨勢(shì)。1：9灰土只能改善土的壓實(shí)性能，2：8和3：7灰土一般作為最優(yōu)含灰率，但與石灰的等級(jí)有關(guān)，通常應(yīng)以CaO+MgO所含總量達(dá)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(xué)作用，尤其是土中的粘?；蚰z粒具有一定活性和膠結(jié)性。含量越多，灰土強(qiáng)度越高，土粒粒徑不得大于15mm，灰土墊層的施工，應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范。

⑶灰土的質(zhì)量檢驗(yàn)。一般采用環(huán)刀取樣，測(cè)定其干土重度。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可按壓實(shí)系數(shù)確定，一般為0.93-0.95。管道基礎(chǔ)壓實(shí)系數(shù)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(guān)系。墊層具有一定的厚度才能使?jié)裣萘孔畲蟮纳喜客翆拥臐裣菪韵?，并由墊層擴(kuò)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(jù)溝槽寬度確定，對(duì)于孔洞、溝澗、墓穴及其他回填土、淤土地區(qū)，墊層處理范圍要相應(yīng)擴(kuò)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(shí)，處理Ⅰ級(jí)非自重濕陷性黃土，管徑不大的管道基礎(chǔ)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(wú)水的管溝（基坑）中進(jìn)行。夯實(shí)施工時(shí)，應(yīng)使土的含水率接近于最佳含水率，填土的夯實(shí)應(yīng)分層進(jìn)行。

2.2.3砂或砂石墊層

當(dāng)管道的不透水性基礎(chǔ)與軟土層相接觸時(shí)，在荷載作用下，軟弱土地基中的水被迫從基礎(chǔ)兩側(cè)排出，基底下的軟弱土不易固結(jié)，形成較大的孔隙水壓力，還可能導(dǎo)致由于地基強(qiáng)度降低而產(chǎn)生塑性破壞的風(fēng)險(xiǎn)。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(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，加速墊層下軟弱土層的固結(jié)，同時(shí)提高強(qiáng)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(jù)墊層底面的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和不大于同一標(biāo)高處軟弱土層的容許承載力來(lái)確定。

具體計(jì)算時(shí)，一般可根據(jù)砂墊層的容許承載力確定墊層基礎(chǔ)寬度，再根據(jù)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(jí)配良好的顆粒，顆粒不均勻系數(shù)不小于10，。管道基礎(chǔ)砂墊層以中粗砂為宜，也可摻加一定數(shù)量的碎卵石。質(zhì)檢用容積不小于200cm3的環(huán)刀取樣，測(cè)定其干土重度，以不小于砂料在中密狀態(tài)是的干土重度為合格，如中砂一般為15.5-16 KN/m3。

2.2.4強(qiáng)夯法

強(qiáng)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(duì)管道的安全性要求高的情況下，可使用強(qiáng)夯法處理管道地基。

相比較其他施工方法具有自己的優(yōu)點(diǎn)，如：施工設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單，僅用一臺(tái)起重機(jī)和重錘即可施工等。夯后一般地基強(qiáng)度可提高2-5倍，壓縮性可降低2-10倍，加固影響深度可達(dá)6-10m，同時(shí)可防止地震區(qū)砂土液化，消除或降低大孔土的濕陷等級(jí)。工效高、施工速度快，每臺(tái)設(shè)備每月可處理地基面積5000-10000m2，比樁基可加快工期1-2倍。節(jié)約投資，根據(jù)夯擊類(lèi)型不同，強(qiáng)夯法處理地基與樁基相比可節(jié)省投資50%以上。

結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)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(zhǎng)，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，施工機(jī)具、材料條件也會(huì)因地區(qū)不同而有較大差異，因此，對(duì)每一段管道的地基都應(yīng)該細(xì)致分析，從地基條件。處理要求、工程費(fèi)用、材料機(jī)具等諸多方面進(jìn)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(shù)地基處理方法的加固效果并不是施工結(jié)束后就能全部發(fā)揮出來(lái)，還需要在施工完成后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)運(yùn)行的檢驗(yàn)，這就要求管道地基處理在施工過(guò)程中不僅要按設(shè)計(jì)方案施工，還必須了解所采用的處理方法的設(shè)計(jì)原理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求，采用可行的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理和檢測(cè)措施，加強(qiáng)施工質(zhì)量和處理效果的檢驗(yàn)，以確保施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 華南理工大學(xué)主編.地基及基礎(chǔ).北京 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1991.

[2] GB 50025-2004 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范.北京 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.