某LNG 接收站邊坡處治可靠性評價

劉天曄

摘要：通過分析某LNG接收站的地理環(huán)境，對LNG接收站的高邊坡采用合理的方法進(jìn)行處治，并且采用極限平衡法以及數(shù)值模擬法兩種方法對邊坡處置后的可靠性進(jìn)行綜合評估，研究結(jié)果表明，在治理過程中邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以有效提高LNG接收站環(huán)境的安全要求。

關(guān)鍵詞：LNG接收站;邊坡處治;可靠性

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對LNG的需求量在不斷提高，因此LNG接收站的運(yùn)行安全系數(shù)會直接關(guān)系到LNG的生產(chǎn)。在LNG接收站生產(chǎn)過程中，高邊坡對提高其安全性有著重要的影響。從影響接收站邊坡的地質(zhì)條件，施工因素等方面進(jìn)行考慮，提出相應(yīng)的應(yīng)急措施，對提高LNG接收站的安全運(yùn)行有著非常中的作用。

1工程概況

某LNG接收站位于珠海高欄島西岸，屬高欄港區(qū)內(nèi)港。擬建LNG碼頭位于高欄島的平排山，北側(cè)為已建九豐LPG碼頭，東南側(cè)為擬建的港豐LPG碼頭，以及恒基達(dá)鑫、華聯(lián)和一德油碼頭等。站址陸域用地由兩部分組成，其一由開山形成，陸域基礎(chǔ)為巖基;另一部分由開山石填海形成，圍海護(hù)岸采用爆炸法處理軟基。南護(hù)岸和西護(hù)岸南段位于較開闊的施工水域，西護(hù)岸北端與已建的九豐LPG碼頭和引橋的最近距離在210m-240m之間。另外，從自然地面以下至花崗巖強(qiáng)風(fēng)化層的覆蓋層，主要為第四紀(jì)海相沉積的淤泥質(zhì)土、粘性土、砂，上中部夾有少量陸相沉積的雜色粘性土和砂混粘性土。

2邊坡地質(zhì)條件

結(jié)合鉆探資料部分樣品的地層沉積相分析C14年代測定資料表明：高欄海區(qū)第四系沉積可分為二個地層，即上部海相層和下部陸相層，它們的沉積特征截然不同，上部海相層主要由粉砂淤泥、砂質(zhì)淤泥組成，普遍含海相貝殼也含有少量腐木和腐植質(zhì)。下部陸相主要由雜色亞粘土，灰色淤泥質(zhì)亞粘土組成，也含粗、細(xì)砂層。

本工程主要泥沙來源為雞啼門入海泥沙和工程附近淺灘泥沙在風(fēng)、浪、流作用下的再搬運(yùn)。波浪和潮流掀動淺灘和床面未固結(jié)的泥沙，使之再懸浮，并隨漲落潮流或沿岸流搬運(yùn)，這是本工程泥沙運(yùn)動的主要形式，即泥沙主要運(yùn)動形式為懸移質(zhì)運(yùn)動。

3邊坡處治可靠性分析

3.1邊坡可能破壞特征分析

LNG接收站護(hù)岸采用斜坡式拋石結(jié)構(gòu)。西護(hù)岸與南護(hù)岸下的淤泥擬采用爆炸法處理，堤心石外側(cè)邊坡坡度1： 1.5，內(nèi)側(cè)邊坡坡比1： 1.0，堤心石設(shè)計頂標(biāo)高+5m，頂寬近11m，置換落底寬度25m。采用扭王字塊護(hù)面，護(hù)岸外側(cè)拋設(shè)護(hù)底塊石， 頂部設(shè)L型混凝土擋浪墻。為防止臺風(fēng)期大浪越過防浪墻而破壞LNG管線等，防浪墻頂標(biāo)高按不允許越浪確定，結(jié)構(gòu)安全等級為Ⅱ級。

結(jié)合地質(zhì)勘探以及現(xiàn)場調(diào)查資料結(jié)果可以表明，該LNG接收站的邊坡巖體，為互層狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的傾角較小，并且呈反向坡在天然狀態(tài)下非常穩(wěn)定，但是邊坡巖體發(fā)育中存在裂縫現(xiàn)象，隨著坡腳應(yīng)力的釋放，該巖體的坡頂荷載會呈現(xiàn)出上升趨勢。很有可能導(dǎo)致其內(nèi)部會沿著裂縫剪切而發(fā)生錯動，同時外傾結(jié)構(gòu)面會發(fā)生剪切破壞。

3.2處治可靠性數(shù)值分析

計算方案。數(shù)值模擬的應(yīng)用可以簡化為平面應(yīng)變問題來進(jìn)行分析，采用塑性模型。數(shù)值計算對邊坡加固后的應(yīng)力場、錨桿受力情況、位移場進(jìn)行模擬研究。設(shè)立邊坡開挖支護(hù)典型剖面網(wǎng)格劃分圖，左右邊界的左右方及下界邊界的上下方進(jìn)行約束。在進(jìn)行數(shù)值計算的前后需要采用巖土工程專業(yè)的數(shù)值分析軟件程序進(jìn)行完成。

位移與應(yīng)力分析。通過分析在處治后邊坡內(nèi)部水平位移以及豎向位移的情況可以看出，加固后邊坡內(nèi)部的局部應(yīng)力集中，數(shù)值較小，因此塑性區(qū)范圍變小。

錨桿受力分析。通過分析結(jié)構(gòu)錨桿的受力情況可以看出每根錨桿的軸力較小，并且分布均勻，沒有發(fā)生破壞現(xiàn)象。

4 LNG接收站邊坡風(fēng)險分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查研究分析，由于項目地處華南沿海，臺風(fēng)影響較大，而且該邊坡為高邊坡，通常情況下的發(fā)生部位為擋墻體及上部分坡體所形成的滑坡，從而導(dǎo)致邊坡圍墻發(fā)生垮塌現(xiàn)象，邊坡風(fēng)險發(fā)生以后有明顯的地下水滲流現(xiàn)象，同時邊坡土體強(qiáng)度低、松軟，人踩容易下陷。邊坡風(fēng)險的發(fā)生所包含的因素較多，例如在施工過程中工作人員對風(fēng)險認(rèn)識不清楚，導(dǎo)致邊坡施工質(zhì)量降低。因此，在實際生產(chǎn)過程中要加強(qiáng)對邊坡風(fēng)險控制，在施工過程中，工作人員要加強(qiáng)對邊坡風(fēng)險問題的認(rèn)識，針對LNG接收站邊坡的風(fēng)險需要及時采取有效措施進(jìn)行處理，提高對項目施工風(fēng)險指標(biāo)管理和評估，還能夠保證后期工作能夠?qū)崿F(xiàn)長期運(yùn)行。

5應(yīng)急措施

在開展治理施工之前，需要采取必要的應(yīng)急措施對邊坡進(jìn)行加固處理來應(yīng)對由于季節(jié)變化所帶來的影響。防止邊坡發(fā)生損壞，嚴(yán)重威脅到LNG接收站的安全。應(yīng)急措施主要包括以下幾點：第一，完善地面排水工作。對于氣站內(nèi)所裸露的土層進(jìn)行硬化處理，防止地域表水下滲;設(shè)置地面排水溝，引導(dǎo)地表水進(jìn)行排流，排水的出口位置應(yīng)當(dāng)選擇坡體較為穩(wěn)定的地方。第二，坡腳堆土反應(yīng)。反壓的主要目的是為了有效防止坡體形成滑坡，減少破壞影響范圍，提高建筑物的安全性。具體操作為：反壓前應(yīng)當(dāng)確保坡腳暢通，可以在墻前現(xiàn)灌渠道位置鋪設(shè)鋼筋混凝土排水管，管徑的排洪能力應(yīng)當(dāng)不小于現(xiàn)有的明渠;采用砂石或者鵝卵石包堆載反壓，反壓體斷面取梯形斷面，高度與現(xiàn)有的擋墻一致。第三，重設(shè)臨時圍擋。針對破壞的圍墻缺口，需要設(shè)置輕型耐火封閉式圍欄。

6結(jié)束語

綜上所述，LNG接收站的高邊坡穩(wěn)定是確保其地理環(huán)境安全的重要環(huán)節(jié)，其安全性需要采取多種方法進(jìn)行評價，結(jié)合相應(yīng)的對比結(jié)果，邊坡治理后穩(wěn)定安全儲備可以得到有效提高。利用數(shù)字模擬結(jié)果表明，加固后的邊坡沒有發(fā)生變形狀況，應(yīng)力集中及塑形區(qū)不明顯，結(jié)構(gòu)錨桿所受到的力較為均勻，沒有發(fā)生破壞現(xiàn)象，并且可以有效確保邊坡的穩(wěn)定。

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