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):
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