淺析地基沉降的治理與對策

[摘要]通過對春曉天然氣處理廠現場調查,分折地基沉降對設備、管線造成的隱患和危害,針對地基沉降,提出并采取相關的解決措施,取得良好的效果。

[關鍵詞]地基沉降解決措施效果

中圖分類號:TU4文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210130-01

一、概況

春曉天然氣處理廠建造在沿海軟土地區,其上部海積形成的淤泥及淤泥質軟弱土層分布不均勻,厚度為2.5～30.0m,最大厚度38.5m,平均厚度為26.0m,為欠固結極軟弱土、工程性能極差。春曉天然氣處理廠地下水位較高(最高測得地下水位為黃海高程1.8米),且地下水基本為海水。由于春曉天然氣處理廠所建場地地基為軟土,且分布不均勻,排水板的區域設置不均勻,導致所建場地存在沉降量。另外,由于設備和部分管架打樁,管線支墩未設置樁基,這樣,目前終端現場沉降主要問題分為以下三類:(1)區塊內設備基礎與設備所連管線之間沉降差異較大,如外輸計量單元、燃料氣單元、斷塞流捕集器單元,造成部分設備管嘴受力較大;(2)區塊內管架(廊)與所連管線之間沉降差異較大,如罐區、裝車泵棚、裝車棚管線等,造成部分管線懸空;(3)地下管網與地上設備或構筑物沉降差異較大,如消防水系統、給水系統、污水系統、循環水系統、凈化風系統等,造成部分設備受力較大、地下部分管線泄漏等。

二、地基沉降造成的損害

建廠兩年來,由于地基沉降,共造成埋地的生活水管線斷裂5次,埋地電纜線斷裂4次,埋地消防管線斷裂3次、閥門拉裂6只,生活水線斷裂5次,空調循環水線斷裂3次;全廠設備用的接地線大部分因地基沉降而拉斷;埋地鋪設的廣播通訊線、CCTV線路受地基沉降拉斷而全部進行改造;靜電測試樁因地基沉降而沉入土中;儀表信號傳輸線受地基沉降影響而進行改造;生產工藝的管線法蘭處因受力而產生多處泄漏,部分法蘭螺栓因沉降受力不均受剪切應力而拉斷;全場所有窨井全部加高,因沉降導致損壞的窨井占了幾乎一半。

三、地基沉降損害的特點

地基沉降,主要是設備和管線支撐的基礎產生了沉降,這樣容易造成設備和管線的連接部位產生很大應力,當螺栓不能有效的對法蘭進行緊固,很容易造成法蘭出的泄漏。同時,由于原有的支撐懸空和相連部件的受拉作用下,容易造成管線的彎曲變形和設備的損害。

四、地基沉降原因分析

根據沉降觀測分析,建廠時,分別對裝置內的設施進行了打樁。總的說來,打樁區域沉降量較小,這部分設施主要是主裝置區——深冷單元、分餾單元、外輸單元匯管、段塞流匯管、分子篩區域、管廊區,球罐區,構建筑物等。但是埋地管線、備用發電機房、噴淋水回收池、涼水塔、循環水池及外輸計量區的外輸管線沒有進行打樁,這部分的沉降量較大。

根據4年來的沉降觀測數據可知,打樁部分總的沉降量為0-2mm,而未打樁的部分沉降還在繼續,且呈現繼續沉降的趨勢,其中外輸單元最大沉降量82.6mm,沉降速率0.22mm/d。

深冷單元和分餾單元屬于打樁區域,沉降總量很小。

外輸計量單元打樁和未打樁的沉降點,可知打樁部分的沉降量的沉降量很小,沒有打樁的部位沉降量較大。

段塞流單元打樁和未打樁的沉降點,可知打樁部分的沉降量的沉降量很小,沒有打樁的部位沉降量較大。

球罐區打樁和未打樁的沉降點,可知打樁部分的沉降量的沉降量很小,沒有打樁的部位沉降量較大。

從以上的圖形分析看,沒有打過樁的部位,地基沉降達到0.08-0.36

mm/d,而且沉降還在繼續,而打過樁的基礎,沉降量幾乎為零。

五、地基沉降治理措施

根據沉降的情況,我們根據現場實際情況,分別采用了彈簧支吊架、螺桿支撐、金屬軟管等措施,而且對沉降治理的效果較好。

(一)彈簧支吊架

由于地基沉降,原來沒有打樁的管線支墩失去應有的支撐作用,根據現場沉降情況,我們選擇沉降量比較大的外輸計量單元和斷塞流捕集器單元,針對沒有打樁的管線支撐使用恒力式彈簧支吊架。

恒力式彈簧支吊架的選擇是通過在原來的支撐點上取吊點,通過稱重的方式獲得吊點受力大小,然后根據吊點受力大小選擇不同的彈簧支吊架。

(二)彈簧支撐架和螺桿支撐架

由于地基沉降,對于沒有打樁或打樁不好的基礎上安裝的設備,容易造成設備因沉降而使連接的管線處受力變形造成泄漏,針對這種情況,我們選擇使用彈簧支撐架或螺桿支撐架,對設備進行支撐。

(三)彈性伸縮軟管和金屬軟管

由于管線受拉變形,容易造成焊縫、法蘭等處出現泄漏,通過采取膨脹節補償的方式,能有效的減緩管線的受拉。

(四)對埋地管線,進行釋放應力,重新制作管溝和管墩

由于設備屬于打過基礎,埋地管線的支撐面屬于沒有打過基礎的,隨著地基的沉降,管線因受拉而產生變形。通過開挖地基,釋放應力,重做管線支墩和管溝,使管線處于管溝內自由伸縮,從而達到基本解決埋地管線變形的問題。

六、沉降治理的效果

通過以上措施對沉降的治理,春曉終端的地基沉降基本得到了有效的控制,同時也大大的消除了因地基沉降帶來的各種安全隱患。

七、地基沉降的啟示

地基沉降,對正常的安全生產造成了很大的隱患,而且治理相當費力、費時。為了避免今后類似的情況發生,我們在建設過程中,一定打好基礎,所有的屏蔽工程——埋地管線、電纜等盡可能的走地面。這樣對今后的工作有極大的好處。

作者簡介:

張學方,春曉天然氣處理廠機械工程師。