油氣管道施工應(yīng)對濕陷性黃土地質(zhì)的基本措施

宋文+翟沛

摘 要：我國濕陷性黃土約占黃土總面積的60%。主要分布在隴西、隴東、陜北晉西等地區(qū)。國內(nèi)西氣東輸油氣管道建設(shè)，有2/3的管線途徑黃土地區(qū)，黃土濕陷給油氣管道施工帶來了很大困難。管道施工中，在管道挖溝、下溝、回填、管道地基以及水工保護(hù)的處理都需要選擇正確、高效、切合實際的施工方案。蘭州地區(qū)濕陷性黃土較多，以當(dāng)?shù)氐挠蜌夤艿朗┕槔?，分析油氣管道施工在濕陷性黃土地質(zhì)中采用的基本措施。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土 ?油氣管道 ?處理措施 ?水工保護(hù)

中圖分類號：p641.4+62 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0114-03

1 濕陷性黃土的特質(zhì)

1.1 濕陷性黃土濕陷的原因

1.1.1 濕陷性黃土的結(jié)構(gòu)

濕陷性黃土其結(jié)構(gòu)具有肉眼可見的針狀小孔，松散，天然刨面具有垂直節(jié)理。含水溶性鹽，其中硝酸鹽和硫酸鹽居多。雨水及地表水的浸濕下可溶鹽溶解，從而使小土顆粒向大孔隙中滑移，導(dǎo)致地面沉陷。

1.1.2 濕陷性黃土的顆粒組成

我國濕陷性黃土主要以粉狀顆粒組成，占總重量約50%～70%。常見為0.05mm～0.01 mm之間的顆粒較粗，占總重約40.60%。小于0.005 mm的顆粒較細(xì)，可視為粘土，占總重約14.28%。大于0.1mm的細(xì)砂顆粒占總重在5%以內(nèi)。大于0.25mm的中砂顆粒幾乎沒有。蘭州地域已0.01～0.05 mm的粗顆粒最為常見，濕陷程度較為嚴(yán)重見表1。

1.1.3 濕陷性特征

（1）黃土的形成時間與其濕陷性成反比，黃土形成時間越久，濕陷性越小甚至不具濕陷性。反之特性相反。

（2）黃土的孔隙率、孔隙比愈大，土質(zhì)越松散，濕陷性越大，反之，濕陷性越小。蘭州地區(qū)黃土孔隙比大，一般在1.0左右。

（3）黃土中粘土顆粒多少決定著含水率的大小。粘土顆粒多，含水率越大，密實度愈高，黃土的自重濕陷壓力就越大。[1]

1.2 黃土地基濕陷類型與等級的劃分

1.2.1 濕陷類型劃分

按照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》用自重濕陷量Δzs來劃分兩種濕陷性類的地基。當(dāng)Δzs>7 cm時，為自重濕陷性黃土地基。當(dāng)Δzs≤7 cm時，為非自重濕陷性黃土地基。

1.2.2 濕陷性黃土等級的判定

按照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》用Δs來表示總濕陷量?？倽裣萘孔畲螅湮：υ酱蟆Ｒ姳?，蘭州地區(qū)Ⅳ級（很嚴(yán)重）的自重濕陷性黃土分布較廣泛。管道沿線分布的黃土普遍具有自重濕陷性，河谷、盆地等平原地貌單元地基濕陷等級為Ⅰ級（輕微）-Ⅱ級（中等），臺地及少量丘陵地貌單元地基濕陷等級為Ⅲ級（嚴(yán)重），其余丘陵地貌單元地基濕陷等級均為Ⅳ級（很嚴(yán)重）。

2 濕陷性黃土地基的處理方法

目前我國采用的墊層法、重錘夯實法、強(qiáng)夯法、擠密樁復(fù)合地基、預(yù)浸水、化學(xué)加固和樁基礎(chǔ)法等經(jīng)驗比較豐富，對于其他的處理方法則應(yīng)用較少，或未使用過。

2.1 墊層法

（1）灰土墊層。灰土墊層法常用于管道在濕陷性黃土地質(zhì)的條件下的基礎(chǔ)處理。一般適用于處理3～10 m厚的濕陷性黃土層。油氣管道的基礎(chǔ)呈長條狀，作用于地基上的力也比其他建筑物小。我國多地工程通常采用灰土（或素土）墊層法處理濕陷性地區(qū)的輸氣管道基礎(chǔ)施工，以提高承載力，減少沉降力。通?？刹扇『衣瘦^好的2∶8和3∶7灰土，但與石灰的等級也有關(guān)，以CaO+MgO所含總量達(dá)到8%左右為最佳。

3∶7灰土墊層，經(jīng)過人工夯實，夯實系數(shù)控制在0.97，干土重度≥14.5～15.0 kN/m3時，其容許承載力可達(dá)300 kPa以上。2：8灰土墊層，夯實系數(shù)控制在0.97，干土重度≥14.8～15.5 kN/m3時，其容許承載力可達(dá)300 kPa。可取樣只見，質(zhì)檢情況，夯實系數(shù)一般為0.93～0.95。管道基礎(chǔ)壓實系數(shù)一般采用0.95，不得小于0.9。

（2）素土墊層。素土墊層主要應(yīng)用處在非自重濕陷性黃土中，管徑不大的管道基礎(chǔ)處理。主要是先挖去基坑底部軟弱土，然后回填素土并分層夯實。素土墊層采用一般粘性土，回填時，必須避免管溝內(nèi)有水。對素土進(jìn)行夯（壓）實時，應(yīng)分層進(jìn)行，使回填土的含水量接近于最佳含水量。

（3）砂和砂石墊層。油氣管道基礎(chǔ)墊層以粗砂為好，砂和砂石墊層的材料透水性大，可做排水面，避免地基土塑性破壞。砂墊層的寬度有兩個要求：①要滿足應(yīng)力擴(kuò)散;②要滿足墊層側(cè)面的容許承載力，防止墊層向兩邊擠動。若墊層寬度不足，側(cè)面土層又比較軟弱時，墊層就有可能部分?jǐn)D入側(cè)面軟弱土中，使基礎(chǔ)沉降增大。

2.2 重錘表層夯實法、強(qiáng)夯法

（1）重錘表層夯實法。多用于非自重濕陷性黃土，可減少或消除黃土地基的濕陷變形。濕陷性黃土地基的飽和度盡量不大于60%。通常采用2.5～3.0 t的重錘，落距4.0～4.5 m，可消除基底以下1.2～1.8 m黃土層的濕陷性。處理效果顯著，使土質(zhì)密度增大，壓縮性降低，透水性減弱，承載力明顯提高。

（2）強(qiáng)夯固基法。管道施工中，具有經(jīng)濟(jì)易行和節(jié)省材料等優(yōu)點。強(qiáng)夯法是將一定重量重錘以一定落距瞬間對地基土體反復(fù)施加巨大的沖擊能量，產(chǎn)生的壓縮波、剪切波和瑞利波等對地基發(fā)揮綜合作用，使土體發(fā)生一系列的物理變化，從而增大土體壓實度，改善土的振動液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性等目的。[2]在濕陷性黃土地基土上進(jìn)行強(qiáng)夯，當(dāng)夯擊力為1000～2000 kN時，一般可消除夯面下5～8 m深內(nèi)黃土底濕陷性，5 m深度內(nèi)的土的壓縮模量可提高到150 MPa，容許承載力可提高到200 kPa以上。

（3）擠密樁法。擠密樁法用沖擊或振動方法，把圓柱形鋼質(zhì)樁管打入原地基，拔出后形成樁孔，然后將備好的素土或灰土（石灰和土體積比例2∶8或3∶7攪拌）在最優(yōu)含水量下分層填入樁孔內(nèi)，進(jìn)而分層夯實至設(shè)計標(biāo)高止，達(dá)到形成增大直徑的樁體，并同原地基一起形成復(fù)合地基。[4]適用于地下水位以上含水量14%～22%的濕陷性黃土和人工黃土和人工填土，處理深度可達(dá)5～10 m。特點在于不取土，擠壓原地基成孔，回填物料時，夯實物料進(jìn)一步擴(kuò)孔。endprint

（4）化學(xué)加固法和預(yù)浸水法：①化學(xué)加固法。多用于應(yīng)急補(bǔ)救措施，可采用硅化加固法和堿液加固法，將硅酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液注入黃土孔隙中，使其與土壤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而提高土體承載力;②預(yù)浸水法。預(yù)浸水法則是在施工前，現(xiàn)將濕陷性黃土區(qū)域大面積浸水，使土體在飽和自重應(yīng)力作用下，先發(fā)生濕陷產(chǎn)生壓密，以消除全部黃土層的自重濕陷性和深部土層的外荷濕陷性。

3 油氣管道施工主要工序的應(yīng)對措施

蘭州地區(qū)的油氣輸氣管道工程沿線通過的黃土地區(qū)，其黃土具自重和非自重濕陷性。濕陷性黃土的濕陷性可能導(dǎo)致管道變形，甚至破壞。尤其黃土濕陷性在管道上、下坡段的危害較大，處理不善，將因其濕陷在管道上下彎頭處產(chǎn)生應(yīng)力集中而危及管道安全。

3.1 濕陷性黃土地段管溝開挖

濕陷性黃土土質(zhì)疏松柔軟，易開挖管溝，建議挖溝時超挖0.3 m，以便回填時采用灰土墊層。黃土立壁性強(qiáng)，管溝開挖邊坡坡值可較小，以減小對原始地貌的破壞范圍。開挖的方式可采用人工結(jié)合機(jī)械，陡坎地段應(yīng)優(yōu)先采用人工開挖，以來減少機(jī)械行走困難，和對濕陷性黃土地質(zhì)的震動，避免滑坡、塌方現(xiàn)象。

放坡開挖或內(nèi)支撐開挖，考慮施工造價、成本以及濕陷性土質(zhì)等因素，在實際工程施工過程中管溝開挖方式通常采用放坡開挖的方法。管溝開挖前應(yīng)制定切實的施工安全措施，并加以落實。濕陷性軟土地段、地下水位小于溝深地段及深度超過5 m的管溝坡比，可采用明渠排水、井點降水、管溝加支撐等方法。

3.1.1 管溝開挖對放坡的要求

管溝開挖時，放坡應(yīng)該從墊層的上表面開始。管線土方工程定額，對計算挖溝槽土方放坡系數(shù)規(guī)定如下：（1）挖土深度在l以內(nèi)，不考慮放坡;（2）挖土深度在1.0l～2 m，按l：0.5放坡;（3）挖土深度在2.0l～4 m，按l：0.7放坡;（4）挖土深度在4.01～5 m，按1：1放坡;（5）挖土深度大于5 m，按土體穩(wěn)定理論計算后的邊坡進(jìn)行放坡。[3]

3.1.2 放坡與土質(zhì)的影響

根據(jù)《地基與基礎(chǔ)驗收規(guī)范》GB50202-2002土方開挖要求，臨時邊坡值（高寬比）根據(jù)土質(zhì)來確定：（1）沙土（不含細(xì)沙和粉沙）為1∶1.25～1∶1.5;（2）一般性粘土：硬性1∶0.75～1∶1.硬塑性1：1～1.25，軟性1∶1.5;（3）碎石類：充填堅硬及硬塑粘性土1∶0.5～1∶1，充填沙土1∶1～1∶1.5。根據(jù)以上要求，自重濕陷性黃土開挖最好不大于4 m，硬性土開挖不大于8 m。[3]超過允許開挖深度的根據(jù)場地情況，可采取坡度放緩或進(jìn)行支護(hù)。一般1.5 m以內(nèi)深的基坑為淺基坑，不計算放坡，可根據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行相應(yīng)措施。超過此深度計算挖土放坡量，可采取坡度放緩或進(jìn)行支護(hù)，但根據(jù)現(xiàn)場及土質(zhì)情況驗算坡頂承載力計算放坡坡度，從而節(jié)省土方工程費用，避免管溝塌方現(xiàn)象。

3.2 濕陷性黃土地段布管、組焊

3.2.1布管

在坡度大于15 °時，組焊時應(yīng)隨用隨布，山溝或山谷中布管盡可能縮短布管和組焊的時間。

3.2.2 組焊

由于受地質(zhì)影響，大型機(jī)械行走困難，可將施工隊伍分成幾個臺班分段進(jìn)行施工作業(yè)，焊接作業(yè)中要采取不留頭，不留口，不回頭的原則，盡可能是管道、彎管、彎頭一次組焊到位，待焊接后續(xù)工序完成盡快回填。

3.3 濕陷性黃土地段的管線下溝回填

濕陷性黃土地段的管溝開挖應(yīng)與管道組裝，下溝、回填等工序協(xié)調(diào)一致?；靥顣r，建議將管溝兩側(cè)各6 m內(nèi)的陷穴、溶洞及動物洞穴等用2∶8灰土或灰土草袋回填夯實，防止聚水，引發(fā)陷穴、溶洞的繼續(xù)發(fā)育而危及管道安全。

對于濕陷性（很嚴(yán)重）黃土層的管溝，回填前將管溝內(nèi)積水要排凈，建議超挖0.3 m，并用3∶7灰土或2∶8墊層，回填并夯實，夯完墊層厚度0.3 m，夯實系數(shù)不小于0.9。為了保證灰土夯實系數(shù)，管道現(xiàn)場應(yīng)制作滾輪在墊層上進(jìn)行來回碾壓，直至達(dá)到夯實要求。

對10 °以上的陡坡，以及沖溝地段，可采用3∶7灰土或者2∶8灰土墊層，在最優(yōu)含水量條件下夯實做墊層。夯完墊層厚度0.3 m，壓實系數(shù)不小于0.9，分層夯實回填至管頂，壓密系數(shù)不小于0.85，從而增強(qiáng)管溝頂部抗沖蝕能力。

為了保證對超挖0.3 m，并用3∶7灰土或2：8灰土回填夯實該墊層過程中，保證溝上管子不下滑，對溝下人員的安全帶來隱患，挖溝時應(yīng)每隔50 m處，打一土堆防止沉管時，管子滑到溝里，待管溝具備整體下溝時，再把土堆挖開。施工灰土墊層過程，安排專人監(jiān)護(hù)，以防管溝塌方。

3.4 站場、閥室的地基處理

濕陷性黃土地段輸氣站場、閥室的地基可采用3∶7或2∶8灰土換填，灰土厚度不小于2 m，每邊超出墊層邊緣不小于2 m，灰土分層厚度不大于300 m，系數(shù)不小于0.97，也可以采用強(qiáng)夯固基法。

強(qiáng)夯處理適用于本項目濕陷性土層厚度大于4 m的Ⅱ級和Ⅱ級以上自重濕陷性黃土路基。采用強(qiáng)夯法有幾點要求：（1）要查明強(qiáng)夯范圍內(nèi)地下物體，以免施工造成損壞;（2）將周圍的陷坑，洞穴等進(jìn)行填埋，消除地基質(zhì)量隱患;（3）盡可能遠(yuǎn)離周圍居住民宅及鄰近的建筑物，（距離民宅應(yīng)大于200 m，距離建筑物應(yīng)大于50 m）。避免設(shè)備對其造成有害影響;（4）當(dāng)不能保障對周圍環(huán)境及建筑物的安全時，必須采取挖減振溝等隔振或防振措施，隔震溝開挖寬度應(yīng)不小于1 m，深度不小于3 m。

3.5 濕陷性黃土地段水工保護(hù)

在濕陷性黃土地質(zhì)下管道施工，水工保護(hù)工作不容忽視。一般線路段的水工保護(hù)措施包括管溝回填土保持和地表水導(dǎo)水措施。管溝回填土保持措施主要指擋土墻、截水墻、管溝夯填、人工植草等;地表水導(dǎo)水措施指地表條形截水墻、擋水墻、排水溝等。河流、沖溝穿越段的水工保護(hù)措施主要砌石護(hù)岸、護(hù)底、混凝土現(xiàn)澆、壓重塊穩(wěn)管和設(shè)置地下防沖墻等。

3.5.1 擋土墻

濕陷性黃土地質(zhì)的擋土墻，主要有加筋灰素土夯筑（用于高差小地段）和不加筋灰素土填筑（用于高差大地段）、草袋裝灰素土疊壘（用于高差小地段與高差大地段相間，如階梯地、山坡等）、砌漿塊毛、卵石等（用于高差大且有洪水地段）形式。

3.5.2 截水墻、排水溝

多采用砌漿毛石，混凝土澆筑，砌漿毛抗沖擊力較強(qiáng)，混凝土澆筑用于水流急、流量大的地方，二者造價都較高，其中混凝土澆筑的施工工藝復(fù)雜，難度高。

3.5.3 護(hù)坡、護(hù)岸

采用石灰拌土夯筑、袋裝疊碼、漿砌石砌筑、混凝土或鋼筋混凝土澆筑護(hù)坡、護(hù)岸。護(hù)坡應(yīng)于截水墻、排水溝、擋土墻相結(jié)合?；彝梁恢?yīng)用于坡地管溝回填，謹(jǐn)防水土流失。

漿砌石砌筑、混凝土多用于復(fù)雜地形、沖刷嚴(yán)重地段，混凝土護(hù)坡、護(hù)岸造價高，很少用。一般用于河床條件較好時，采用連續(xù)澆筑混凝土保護(hù)管道。護(hù)岸則用于地質(zhì)承載力不夠且水流沖刷力強(qiáng)的河流、沖溝。

4 結(jié)語

通過對濕陷性黃土的特質(zhì)、濕陷級別、濕陷性黃土的結(jié)構(gòu)以及變形機(jī)理的了解。結(jié)合目前我國成熟應(yīng)對濕陷性黃土施工方法，用于蘭州地區(qū)濕陷性黃土地段油氣管道施工中的可行性。針對不同濕陷級別的土質(zhì)，油氣管道施工可采用相應(yīng)的措施進(jìn)行施工，防止水土流失，預(yù)防土質(zhì)濕陷。但實際操作中，還要充分結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況以及現(xiàn)場實際情況，制定出有針對性并切實可行的施工方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣嵌，劉樹新，李標(biāo).定西油庫分輸庫大厚度濕陷性黃土地基處理[J].油氣田地面工程，2009，28（6）：62-63.

[2] 席劍，繆長平.濕陷性黃土地區(qū)管道基礎(chǔ)處理與施工[J].水力采煤與管道運輸，2003（2）：18-20.

[3] 王鍇，梁晶，李永明，等.濕陷性黃土地區(qū)管道的水工保護(hù)[J].油氣田地面工程，2008，27（12）.endprint

（4）化學(xué)加固法和預(yù)浸水法：①化學(xué)加固法。多用于應(yīng)急補(bǔ)救措施，可采用硅化加固法和堿液加固法，將硅酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液注入黃土孔隙中，使其與土壤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而提高土體承載力;②預(yù)浸水法。預(yù)浸水法則是在施工前，現(xiàn)將濕陷性黃土區(qū)域大面積浸水，使土體在飽和自重應(yīng)力作用下，先發(fā)生濕陷產(chǎn)生壓密，以消除全部黃土層的自重濕陷性和深部土層的外荷濕陷性。

3 油氣管道施工主要工序的應(yīng)對措施

蘭州地區(qū)的油氣輸氣管道工程沿線通過的黃土地區(qū)，其黃土具自重和非自重濕陷性。濕陷性黃土的濕陷性可能導(dǎo)致管道變形，甚至破壞。尤其黃土濕陷性在管道上、下坡段的危害較大，處理不善，將因其濕陷在管道上下彎頭處產(chǎn)生應(yīng)力集中而危及管道安全。

3.1 濕陷性黃土地段管溝開挖

濕陷性黃土土質(zhì)疏松柔軟，易開挖管溝，建議挖溝時超挖0.3 m，以便回填時采用灰土墊層。黃土立壁性強(qiáng)，管溝開挖邊坡坡值可較小，以減小對原始地貌的破壞范圍。開挖的方式可采用人工結(jié)合機(jī)械，陡坎地段應(yīng)優(yōu)先采用人工開挖，以來減少機(jī)械行走困難，和對濕陷性黃土地質(zhì)的震動，避免滑坡、塌方現(xiàn)象。

放坡開挖或內(nèi)支撐開挖，考慮施工造價、成本以及濕陷性土質(zhì)等因素，在實際工程施工過程中管溝開挖方式通常采用放坡開挖的方法。管溝開挖前應(yīng)制定切實的施工安全措施，并加以落實。濕陷性軟土地段、地下水位小于溝深地段及深度超過5 m的管溝坡比，可采用明渠排水、井點降水、管溝加支撐等方法。

3.1.1 管溝開挖對放坡的要求

管溝開挖時，放坡應(yīng)該從墊層的上表面開始。管線土方工程定額，對計算挖溝槽土方放坡系數(shù)規(guī)定如下：（1）挖土深度在l以內(nèi)，不考慮放坡;（2）挖土深度在1.0l～2 m，按l：0.5放坡;（3）挖土深度在2.0l～4 m，按l：0.7放坡;（4）挖土深度在4.01～5 m，按1：1放坡;（5）挖土深度大于5 m，按土體穩(wěn)定理論計算后的邊坡進(jìn)行放坡。[3]

3.1.2 放坡與土質(zhì)的影響

根據(jù)《地基與基礎(chǔ)驗收規(guī)范》GB50202-2002土方開挖要求，臨時邊坡值（高寬比）根據(jù)土質(zhì)來確定：（1）沙土（不含細(xì)沙和粉沙）為1∶1.25～1∶1.5;（2）一般性粘土：硬性1∶0.75～1∶1.硬塑性1：1～1.25，軟性1∶1.5;（3）碎石類：充填堅硬及硬塑粘性土1∶0.5～1∶1，充填沙土1∶1～1∶1.5。根據(jù)以上要求，自重濕陷性黃土開挖最好不大于4 m，硬性土開挖不大于8 m。[3]超過允許開挖深度的根據(jù)場地情況，可采取坡度放緩或進(jìn)行支護(hù)。一般1.5 m以內(nèi)深的基坑為淺基坑，不計算放坡，可根據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行相應(yīng)措施。超過此深度計算挖土放坡量，可采取坡度放緩或進(jìn)行支護(hù)，但根據(jù)現(xiàn)場及土質(zhì)情況驗算坡頂承載力計算放坡坡度，從而節(jié)省土方工程費用，避免管溝塌方現(xiàn)象。

3.2 濕陷性黃土地段布管、組焊

3.2.1布管

在坡度大于15 °時，組焊時應(yīng)隨用隨布，山溝或山谷中布管盡可能縮短布管和組焊的時間。

3.2.2 組焊

由于受地質(zhì)影響，大型機(jī)械行走困難，可將施工隊伍分成幾個臺班分段進(jìn)行施工作業(yè)，焊接作業(yè)中要采取不留頭，不留口，不回頭的原則，盡可能是管道、彎管、彎頭一次組焊到位，待焊接后續(xù)工序完成盡快回填。

3.3 濕陷性黃土地段的管線下溝回填

濕陷性黃土地段的管溝開挖應(yīng)與管道組裝，下溝、回填等工序協(xié)調(diào)一致?；靥顣r，建議將管溝兩側(cè)各6 m內(nèi)的陷穴、溶洞及動物洞穴等用2∶8灰土或灰土草袋回填夯實，防止聚水，引發(fā)陷穴、溶洞的繼續(xù)發(fā)育而危及管道安全。

對于濕陷性（很嚴(yán)重）黃土層的管溝，回填前將管溝內(nèi)積水要排凈，建議超挖0.3 m，并用3∶7灰土或2∶8墊層，回填并夯實，夯完墊層厚度0.3 m，夯實系數(shù)不小于0.9。為了保證灰土夯實系數(shù)，管道現(xiàn)場應(yīng)制作滾輪在墊層上進(jìn)行來回碾壓，直至達(dá)到夯實要求。

對10 °以上的陡坡，以及沖溝地段，可采用3∶7灰土或者2∶8灰土墊層，在最優(yōu)含水量條件下夯實做墊層。夯完墊層厚度0.3 m，壓實系數(shù)不小于0.9，分層夯實回填至管頂，壓密系數(shù)不小于0.85，從而增強(qiáng)管溝頂部抗沖蝕能力。

為了保證對超挖0.3 m，并用3∶7灰土或2：8灰土回填夯實該墊層過程中，保證溝上管子不下滑，對溝下人員的安全帶來隱患，挖溝時應(yīng)每隔50 m處，打一土堆防止沉管時，管子滑到溝里，待管溝具備整體下溝時，再把土堆挖開。施工灰土墊層過程，安排專人監(jiān)護(hù)，以防管溝塌方。

3.4 站場、閥室的地基處理

濕陷性黃土地段輸氣站場、閥室的地基可采用3∶7或2∶8灰土換填，灰土厚度不小于2 m，每邊超出墊層邊緣不小于2 m，灰土分層厚度不大于300 m，系數(shù)不小于0.97，也可以采用強(qiáng)夯固基法。

強(qiáng)夯處理適用于本項目濕陷性土層厚度大于4 m的Ⅱ級和Ⅱ級以上自重濕陷性黃土路基。采用強(qiáng)夯法有幾點要求：（1）要查明強(qiáng)夯范圍內(nèi)地下物體，以免施工造成損壞;（2）將周圍的陷坑，洞穴等進(jìn)行填埋，消除地基質(zhì)量隱患;（3）盡可能遠(yuǎn)離周圍居住民宅及鄰近的建筑物，（距離民宅應(yīng)大于200 m，距離建筑物應(yīng)大于50 m）。避免設(shè)備對其造成有害影響;（4）當(dāng)不能保障對周圍環(huán)境及建筑物的安全時，必須采取挖減振溝等隔振或防振措施，隔震溝開挖寬度應(yīng)不小于1 m，深度不小于3 m。

3.5 濕陷性黃土地段水工保護(hù)

在濕陷性黃土地質(zhì)下管道施工，水工保護(hù)工作不容忽視。一般線路段的水工保護(hù)措施包括管溝回填土保持和地表水導(dǎo)水措施。管溝回填土保持措施主要指擋土墻、截水墻、管溝夯填、人工植草等;地表水導(dǎo)水措施指地表條形截水墻、擋水墻、排水溝等。河流、沖溝穿越段的水工保護(hù)措施主要砌石護(hù)岸、護(hù)底、混凝土現(xiàn)澆、壓重塊穩(wěn)管和設(shè)置地下防沖墻等。

3.5.1 擋土墻

濕陷性黃土地質(zhì)的擋土墻，主要有加筋灰素土夯筑（用于高差小地段）和不加筋灰素土填筑（用于高差大地段）、草袋裝灰素土疊壘（用于高差小地段與高差大地段相間，如階梯地、山坡等）、砌漿塊毛、卵石等（用于高差大且有洪水地段）形式。

3.5.2 截水墻、排水溝

多采用砌漿毛石，混凝土澆筑，砌漿毛抗沖擊力較強(qiáng)，混凝土澆筑用于水流急、流量大的地方，二者造價都較高，其中混凝土澆筑的施工工藝復(fù)雜，難度高。

3.5.3 護(hù)坡、護(hù)岸

采用石灰拌土夯筑、袋裝疊碼、漿砌石砌筑、混凝土或鋼筋混凝土澆筑護(hù)坡、護(hù)岸。護(hù)坡應(yīng)于截水墻、排水溝、擋土墻相結(jié)合?；彝梁恢?yīng)用于坡地管溝回填，謹(jǐn)防水土流失。

漿砌石砌筑、混凝土多用于復(fù)雜地形、沖刷嚴(yán)重地段，混凝土護(hù)坡、護(hù)岸造價高，很少用。一般用于河床條件較好時，采用連續(xù)澆筑混凝土保護(hù)管道。護(hù)岸則用于地質(zhì)承載力不夠且水流沖刷力強(qiáng)的河流、沖溝。

4 結(jié)語

通過對濕陷性黃土的特質(zhì)、濕陷級別、濕陷性黃土的結(jié)構(gòu)以及變形機(jī)理的了解。結(jié)合目前我國成熟應(yīng)對濕陷性黃土施工方法，用于蘭州地區(qū)濕陷性黃土地段油氣管道施工中的可行性。針對不同濕陷級別的土質(zhì)，油氣管道施工可采用相應(yīng)的措施進(jìn)行施工，防止水土流失，預(yù)防土質(zhì)濕陷。但實際操作中，還要充分結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況以及現(xiàn)場實際情況，制定出有針對性并切實可行的施工方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣嵌，劉樹新，李標(biāo).定西油庫分輸庫大厚度濕陷性黃土地基處理[J].油氣田地面工程，2009，28（6）：62-63.

[2] 席劍，繆長平.濕陷性黃土地區(qū)管道基礎(chǔ)處理與施工[J].水力采煤與管道運輸，2003（2）：18-20.

[3] 王鍇，梁晶，李永明，等.濕陷性黃土地區(qū)管道的水工保護(hù)[J].油氣田地面工程，2008，27（12）.endprint

（4）化學(xué)加固法和預(yù)浸水法：①化學(xué)加固法。多用于應(yīng)急補(bǔ)救措施，可采用硅化加固法和堿液加固法，將硅酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液注入黃土孔隙中，使其與土壤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而提高土體承載力;②預(yù)浸水法。預(yù)浸水法則是在施工前，現(xiàn)將濕陷性黃土區(qū)域大面積浸水，使土體在飽和自重應(yīng)力作用下，先發(fā)生濕陷產(chǎn)生壓密，以消除全部黃土層的自重濕陷性和深部土層的外荷濕陷性。

3 油氣管道施工主要工序的應(yīng)對措施

蘭州地區(qū)的油氣輸氣管道工程沿線通過的黃土地區(qū)，其黃土具自重和非自重濕陷性。濕陷性黃土的濕陷性可能導(dǎo)致管道變形，甚至破壞。尤其黃土濕陷性在管道上、下坡段的危害較大，處理不善，將因其濕陷在管道上下彎頭處產(chǎn)生應(yīng)力集中而危及管道安全。

3.1 濕陷性黃土地段管溝開挖

濕陷性黃土土質(zhì)疏松柔軟，易開挖管溝，建議挖溝時超挖0.3 m，以便回填時采用灰土墊層。黃土立壁性強(qiáng)，管溝開挖邊坡坡值可較小，以減小對原始地貌的破壞范圍。開挖的方式可采用人工結(jié)合機(jī)械，陡坎地段應(yīng)優(yōu)先采用人工開挖，以來減少機(jī)械行走困難，和對濕陷性黃土地質(zhì)的震動，避免滑坡、塌方現(xiàn)象。

放坡開挖或內(nèi)支撐開挖，考慮施工造價、成本以及濕陷性土質(zhì)等因素，在實際工程施工過程中管溝開挖方式通常采用放坡開挖的方法。管溝開挖前應(yīng)制定切實的施工安全措施，并加以落實。濕陷性軟土地段、地下水位小于溝深地段及深度超過5 m的管溝坡比，可采用明渠排水、井點降水、管溝加支撐等方法。

3.1.1 管溝開挖對放坡的要求

管溝開挖時，放坡應(yīng)該從墊層的上表面開始。管線土方工程定額，對計算挖溝槽土方放坡系數(shù)規(guī)定如下：（1）挖土深度在l以內(nèi)，不考慮放坡;（2）挖土深度在1.0l～2 m，按l：0.5放坡;（3）挖土深度在2.0l～4 m，按l：0.7放坡;（4）挖土深度在4.01～5 m，按1：1放坡;（5）挖土深度大于5 m，按土體穩(wěn)定理論計算后的邊坡進(jìn)行放坡。[3]

3.1.2 放坡與土質(zhì)的影響

根據(jù)《地基與基礎(chǔ)驗收規(guī)范》GB50202-2002土方開挖要求，臨時邊坡值（高寬比）根據(jù)土質(zhì)來確定：（1）沙土（不含細(xì)沙和粉沙）為1∶1.25～1∶1.5;（2）一般性粘土：硬性1∶0.75～1∶1.硬塑性1：1～1.25，軟性1∶1.5;（3）碎石類：充填堅硬及硬塑粘性土1∶0.5～1∶1，充填沙土1∶1～1∶1.5。根據(jù)以上要求，自重濕陷性黃土開挖最好不大于4 m，硬性土開挖不大于8 m。[3]超過允許開挖深度的根據(jù)場地情況，可采取坡度放緩或進(jìn)行支護(hù)。一般1.5 m以內(nèi)深的基坑為淺基坑，不計算放坡，可根據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行相應(yīng)措施。超過此深度計算挖土放坡量，可采取坡度放緩或進(jìn)行支護(hù)，但根據(jù)現(xiàn)場及土質(zhì)情況驗算坡頂承載力計算放坡坡度，從而節(jié)省土方工程費用，避免管溝塌方現(xiàn)象。

3.2 濕陷性黃土地段布管、組焊

3.2.1布管

在坡度大于15 °時，組焊時應(yīng)隨用隨布，山溝或山谷中布管盡可能縮短布管和組焊的時間。

3.2.2 組焊

由于受地質(zhì)影響，大型機(jī)械行走困難，可將施工隊伍分成幾個臺班分段進(jìn)行施工作業(yè)，焊接作業(yè)中要采取不留頭，不留口，不回頭的原則，盡可能是管道、彎管、彎頭一次組焊到位，待焊接后續(xù)工序完成盡快回填。

3.3 濕陷性黃土地段的管線下溝回填

濕陷性黃土地段的管溝開挖應(yīng)與管道組裝，下溝、回填等工序協(xié)調(diào)一致?；靥顣r，建議將管溝兩側(cè)各6 m內(nèi)的陷穴、溶洞及動物洞穴等用2∶8灰土或灰土草袋回填夯實，防止聚水，引發(fā)陷穴、溶洞的繼續(xù)發(fā)育而危及管道安全。

對于濕陷性（很嚴(yán)重）黃土層的管溝，回填前將管溝內(nèi)積水要排凈，建議超挖0.3 m，并用3∶7灰土或2∶8墊層，回填并夯實，夯完墊層厚度0.3 m，夯實系數(shù)不小于0.9。為了保證灰土夯實系數(shù)，管道現(xiàn)場應(yīng)制作滾輪在墊層上進(jìn)行來回碾壓，直至達(dá)到夯實要求。

對10 °以上的陡坡，以及沖溝地段，可采用3∶7灰土或者2∶8灰土墊層，在最優(yōu)含水量條件下夯實做墊層。夯完墊層厚度0.3 m，壓實系數(shù)不小于0.9，分層夯實回填至管頂，壓密系數(shù)不小于0.85，從而增強(qiáng)管溝頂部抗沖蝕能力。

為了保證對超挖0.3 m，并用3∶7灰土或2：8灰土回填夯實該墊層過程中，保證溝上管子不下滑，對溝下人員的安全帶來隱患，挖溝時應(yīng)每隔50 m處，打一土堆防止沉管時，管子滑到溝里，待管溝具備整體下溝時，再把土堆挖開。施工灰土墊層過程，安排專人監(jiān)護(hù)，以防管溝塌方。

3.4 站場、閥室的地基處理

濕陷性黃土地段輸氣站場、閥室的地基可采用3∶7或2∶8灰土換填，灰土厚度不小于2 m，每邊超出墊層邊緣不小于2 m，灰土分層厚度不大于300 m，系數(shù)不小于0.97，也可以采用強(qiáng)夯固基法。

強(qiáng)夯處理適用于本項目濕陷性土層厚度大于4 m的Ⅱ級和Ⅱ級以上自重濕陷性黃土路基。采用強(qiáng)夯法有幾點要求：（1）要查明強(qiáng)夯范圍內(nèi)地下物體，以免施工造成損壞;（2）將周圍的陷坑，洞穴等進(jìn)行填埋，消除地基質(zhì)量隱患;（3）盡可能遠(yuǎn)離周圍居住民宅及鄰近的建筑物，（距離民宅應(yīng)大于200 m，距離建筑物應(yīng)大于50 m）。避免設(shè)備對其造成有害影響;（4）當(dāng)不能保障對周圍環(huán)境及建筑物的安全時，必須采取挖減振溝等隔振或防振措施，隔震溝開挖寬度應(yīng)不小于1 m，深度不小于3 m。

3.5 濕陷性黃土地段水工保護(hù)

在濕陷性黃土地質(zhì)下管道施工，水工保護(hù)工作不容忽視。一般線路段的水工保護(hù)措施包括管溝回填土保持和地表水導(dǎo)水措施。管溝回填土保持措施主要指擋土墻、截水墻、管溝夯填、人工植草等;地表水導(dǎo)水措施指地表條形截水墻、擋水墻、排水溝等。河流、沖溝穿越段的水工保護(hù)措施主要砌石護(hù)岸、護(hù)底、混凝土現(xiàn)澆、壓重塊穩(wěn)管和設(shè)置地下防沖墻等。

3.5.1 擋土墻

濕陷性黃土地質(zhì)的擋土墻，主要有加筋灰素土夯筑（用于高差小地段）和不加筋灰素土填筑（用于高差大地段）、草袋裝灰素土疊壘（用于高差小地段與高差大地段相間，如階梯地、山坡等）、砌漿塊毛、卵石等（用于高差大且有洪水地段）形式。

3.5.2 截水墻、排水溝

多采用砌漿毛石，混凝土澆筑，砌漿毛抗沖擊力較強(qiáng)，混凝土澆筑用于水流急、流量大的地方，二者造價都較高，其中混凝土澆筑的施工工藝復(fù)雜，難度高。

3.5.3 護(hù)坡、護(hù)岸

采用石灰拌土夯筑、袋裝疊碼、漿砌石砌筑、混凝土或鋼筋混凝土澆筑護(hù)坡、護(hù)岸。護(hù)坡應(yīng)于截水墻、排水溝、擋土墻相結(jié)合?；彝梁恢?yīng)用于坡地管溝回填，謹(jǐn)防水土流失。

漿砌石砌筑、混凝土多用于復(fù)雜地形、沖刷嚴(yán)重地段，混凝土護(hù)坡、護(hù)岸造價高，很少用。一般用于河床條件較好時，采用連續(xù)澆筑混凝土保護(hù)管道。護(hù)岸則用于地質(zhì)承載力不夠且水流沖刷力強(qiáng)的河流、沖溝。

4 結(jié)語

通過對濕陷性黃土的特質(zhì)、濕陷級別、濕陷性黃土的結(jié)構(gòu)以及變形機(jī)理的了解。結(jié)合目前我國成熟應(yīng)對濕陷性黃土施工方法，用于蘭州地區(qū)濕陷性黃土地段油氣管道施工中的可行性。針對不同濕陷級別的土質(zhì)，油氣管道施工可采用相應(yīng)的措施進(jìn)行施工，防止水土流失，預(yù)防土質(zhì)濕陷。但實際操作中，還要充分結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況以及現(xiàn)場實際情況，制定出有針對性并切實可行的施工方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣嵌，劉樹新，李標(biāo).定西油庫分輸庫大厚度濕陷性黃土地基處理[J].油氣田地面工程，2009，28（6）：62-63.

[2] 席劍，繆長平.濕陷性黃土地區(qū)管道基礎(chǔ)處理與施工[J].水力采煤與管道運輸，2003（2）：18-20.

[3] 王鍇，梁晶，李永明，等.濕陷性黃土地區(qū)管道的水工保護(hù)[J].油氣田地面工程，2008，27（12）.endprint