巖不良地質(zhì)條件下管道基礎(chǔ)處理與施工(1)

　　前言

　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，采用管道輸送各種介質(zhì)的范圍及領(lǐng)域越來越廣，距離越來越遠(yuǎn)。輸送管道的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等有它的特殊性，它和地形、地質(zhì)、輸送的介質(zhì)、管材等有著密切的關(guān)系。在長距離管道安裝中，由于各方面的因素，采用直埋的方法最為普遍，而直埋管道的基礎(chǔ)對不同地基、土質(zhì)也有著不同的要求。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。濕陷性黃土地區(qū)在我國土地面積中占相當(dāng)大的比例，在這種土質(zhì)中敷設(shè)管道，對地基的處理有著特殊的要求。本文著重介紹濕陷性黃土地區(qū)管道基礎(chǔ)的處理與施工的幾種方法。

　　1　濕陷性黃土的分布

　　在我國，黃土和黃土狀土廣泛分布在華北、西北等地，且地層多、厚度大。在這些地區(qū)，一般氣候干燥、降雨量少，蒸發(fā)量大，屬于干旱、半干旱氣候類型。黃土分布地區(qū)年平均降水量在250～500 mm之間。黃土在自重或一定荷重作用下受水浸濕后其結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著的附加下沉，以至在其上的建筑物遭到破壞。這是黃土的一種特殊性質(zhì)。我國濕陷性黃土分布約占黃土分布面積的60%，大部分在黃河中游地區(qū)。

　　由于各地黃土堆積環(huán)境、地理和氣候條件不同，致使其在堆積黃土的物理、力學(xué)性質(zhì)等方面都具有明顯的差別，濕陷性有自西向東、自北向南逐漸減弱的規(guī)律。

　　2　管道地基處理

　　由于濕陷性黃土的特性，在濕陷性黃土地區(qū)管道發(fā)生事故的主要原因是地基的不均勻沉降。因此管道對地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性及不均勻沉降有極為嚴(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)，地基就全產(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)生過大的壓縮變形時(shí)，特別是超過管道所能允許的不均勻沉降時(shí)，則會(huì)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(dòng)和爆破等動(dòng)力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。

　　當(dāng)管道的天然地基存在上述四類問題之一或幾個(gè)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)牡鼗幚泶胧?，以確保管道的安全正常運(yùn)行。在確定管道基礎(chǔ)處理方案時(shí)，可根據(jù)工程的具體情況對幾種處理方法進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及施工進(jìn)度等方面的比較。合理的地基處理一定是技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)合理，又能滿足工程進(jìn)度的要求。

　　2.2　濕陷性黃土地基的處理方法

　　為了保證濕陷性黃土地基上管道的安全和正常使用，在絕大多數(shù)情況下都必須考慮地基處理，濕陷性黃土地基處理的目的是消除黃土的濕陷性，同時(shí)提高地基的承載能力。

　　管道的地基處理不同于其它建筑物地基的處理，管道地基處理主要是全部或部分消除其濕陷性。對非自重濕陷性黃土地基，如基礎(chǔ)下地基處理厚度達(dá)到壓縮層下限，或達(dá)到飽和的自重壓力與附加壓力之和等于或小于該土層的濕陷起始壓力，就可以認(rèn)為地基的濕陷性全部消除。對自重濕陷性黃土地基，由于地基的濕陷量和濕陷變形與自重濕陷性土層的厚度、浸水面積有關(guān)，而與壓縮層厚度無關(guān)，所以必須處理基礎(chǔ)地面以下的全部自重濕陷性黃土層。

　　在非自重濕陷性黃土地基上，對Ⅰ級濕陷性黃土一般不需要地基處理。對于Ⅱ級處理厚度為1.0～1.5 m，如處理厚度小于1.0 m時(shí)，濕陷性仍要危及構(gòu)筑物或管道安全。對于Ⅲ級濕陷性黃土，處理厚度為1.0～2.0 m，Ⅳ級應(yīng)為2.0～3.0 m.此外，應(yīng)根據(jù)土層的濕陷性系數(shù)的分布情況，濕陷性黃土層的厚度及管徑、管材、介質(zhì)等具體情況，適當(dāng)增加或減少處理厚度。

　　濕陷性黃土層的管道基礎(chǔ)處理方法很多，常用的方法有土或灰土墊層、砂或砂墊層、強(qiáng)夯法、重錘夯實(shí)法、樁基礎(chǔ)、預(yù)浸法等。各種處理方法都有它的適用范圍，局限性和優(yōu)缺點(diǎn)。

　　由于管線長，工程地質(zhì)條件千變?nèi)f化，而且機(jī)具、材料等條件也會(huì)因地區(qū)不同而有較大差別。因此，對每一具體線段都要進(jìn)行細(xì)致分析，從地基條件、處理要求(包括處理達(dá)到的各項(xiàng)指標(biāo)、處理范圍)、工程費(fèi)用、材料、機(jī)具等諸多方面進(jìn)行考慮，以確定合適的地基處理方法。

　　2.2.1　灰土墊層

　　灰土墊屋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1～4 m厚的軟弱土層。管道的基礎(chǔ)是條形基礎(chǔ)，作用于地基上的力也比其它建筑物小，而且是基槽開挖后埋入地下，表面的軟弱土一部分已被去掉，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(qū)的管道基礎(chǔ)，以提高承載力，減少沉降力。

　　灰土墊層是將基礎(chǔ)下面一定范圍內(nèi)的弱土層挖去，用一定體積比配合的灰土在最優(yōu)含水量情況下分層回填夯實(shí)或壓實(shí)。

　　(1)承載力的確定。經(jīng)過人工壓實(shí)(或夯實(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14.5～15.0 kN/m3時(shí)，其容許承載力可達(dá)300 kPa以上。對于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14.8～15.5 kN/m3時(shí)，其容許承載力可達(dá) 300 k Pa.

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