張良姜瑩

（新疆兵團勘測設計院（集團）有限責任公司 新疆 石河子 832000）

1 工程概況

擬建工程是作為新疆伊寧市某煤制天然氣項目的工業(yè)供水工程。煤制天然氣建設場地位于伊寧市霍城縣東南部、伊寧市與霍城縣交界的低山丘陵地帶，伊犁盆地中央凹陷帶北緣，博羅霍洛復式背斜南翼，屬伊寧中央地塊三級構造單元。輸水管線起點為某河流水源地，終點為煤制天然氣項目建設場地，管線線路地形起伏較大，輸水形式采用先加壓至高點，然后自壓至廠區(qū)受水點，根據工程規(guī)模確定，管線供水量為2000萬m3/a，管道設計流量0.71m3/s，設計流速1.11m/s，管道最大水頭245m，管線管材采用K9級球墨鑄鐵管，管徑DN900mm。

2 壓力管線的場地濕陷問題及評價

2.1 場地濕陷問題及評價

擬建管線沿線大部分分布第四系晚更新統(tǒng)～全新統(tǒng)沖積、風積低液限粉土和第四系全新統(tǒng)沖洪積低液限粉土，管線均有濕陷性，其濕陷系數(δs)在0.018～0.134之間，自重濕陷系數0.010～0.040。根據《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004），自重濕陷量按式1計算。

式中，δzsi——第i層土的自重濕陷系數；

hi——第i層土的厚度，mm；

β0——因地區(qū)土質而異的修正系數，本地區(qū)取0.5。

通過計算，壓力管道沿線濕陷類型多屬于非自重濕陷性，局部管段為自重濕陷性。

2.2 長距離、高水頭、大流量管線對場地濕陷處理的要求

該管線主要特點是線路長、管徑大、接口多、壓力高，結合場地濕陷性的特點，管線建設主要制約因素有以下幾點：

（1）由于管線管徑較大，所以基礎承受荷載較大，必須對基礎進行加強處理。

（2）線路長且作業(yè)面窄小，且地形起伏較大，導致采用一般浸水、夯實法均不可取，僅能采用敷設墊層的方法，來增加地基承載力并消除濕陷性。

（3）由于管線采用球磨鑄鐵管，接頭為承插式接頭，即使在保證施工質量的前提下，個別的跑冒滴漏仍然可能發(fā)生，所以在墊層中必須采用一種能夠吸附水分的材質。

（4）在管道的地形落差起伏較大的情況下，管道最大內水壓力接近250m，所以在防范管線爆管，出現高流速水流沖擊基礎的時候，還需要采用較為堅固抗沖的混凝土結構。

3 管線基礎處理方案

根據地質提供的管道沿線濕陷類型及濕陷量，分別對非自重濕陷性黃土、自重濕陷黃土進行處理。

3.1 常規(guī)濕陷性黃土基礎處理方法

（1）夯實法：對地埋金屬管道常采用夯實法，對管道基礎直接進行夯實，使管道直接緊密的敷設到基礎上。

（2）灰土墊層法：沿全管線基礎鋪填夯實灰土墊層，灰土的石灰和黃土的比例一般為3∶7，黃土墊層厚度非自重濕陷黃土一般為20cm，自重濕陷黃土一般為30cm。寬度不小于60cm。

（3）混凝土墊層法：作用與灰土墊層相似，防護能力更高。

（4）地溝敷設法：將整個管道敷設在地溝內，多用在主要管道、熱管線等。

3.2 濕陷性黃土基礎處理方案

通過對幾種濕陷性黃土基礎處理方法的分析，結合本輸水管線對基礎處理的制約條件、管線保證率較高、投資控制等因素，首先排除夯實法、地溝敷設法兩種結構。

灰土墊層法、混凝土墊層法都具備兩個作用：①作為隔水層、保護下層土質基礎的作用；②消除地基承力層內上部土層的濕陷性，減輕地基因附加壓力產生沉陷。但兩種方法的產生效果的原理略有區(qū)別，灰土墊層可以吸附水分，但其抗沖刷能力較差，對少量的跑冒滴漏情況較為適用，但是出現大范圍管道泄漏，無法抵抗高流速水流沖擊，整體性較差；而混凝土墊層只能阻隔水分，對滲漏的水份無吸附抵抗?jié)裣莸淖饔茫淇顾鳑_擊，保護下層基礎也包括保護灰土墊層的能力較強，且混凝土基礎整體效果較好。

鑒于以上原因綜合灰土墊層法的灰土吸水性和混凝土墊層的整體性，將二者結合確定為濕陷性黃土基礎處理方案。基礎開挖后，對基礎底部進行夯實，影響深度30cm，夯填土壓實度不小于95%?；A以上由下至上分別為30cm厚3∶7灰土墊層、13cm厚C20混凝土墊層和13.9cm厚C20混凝土管座。

圖1 壓力管線標準橫斷面圖（1∶50）

3.3 實施效果

通過采用該方案的濕陷性基礎處理方案，在工程試壓過程中可以有效降低管線泄露后濕陷性黃土的沉降量。本工程試壓過程中曾出現過管道泄露情況，該泄露點處于縱坡i=0.32處高坡的頂點，管道內大量有壓水外泄，并順管坡下泄。

未完成基礎處理及混凝土澆筑的閥井處，基礎受濕陷性破壞、水流沖刷的影響較大，由于基礎下沉、管道偏移導致管節(jié)松脫，并且對下段處理較為合理的管線也產生了不利的沖刷濕陷影響。但采用此基礎的管段基礎及管段灰土墊層遇水凝結形成整體結構，由兩側深溝可以看出，灰土墊層外側的土質基礎遇水迅速產生沖刷，而灰土墊層完好，上部的混凝土基礎在灰土墊層上部發(fā)揮了其整體性的作用，未產生變形，且保護了灰土墊層。通過實踐證明了采用兩種材質組合進行的地基處理是適合類似項目的濕陷性黃土基礎處理，后期經過觀測并未發(fā)現該管線出現沉降，即混凝土墊層發(fā)揮了其整體性好、抗高流速沖刷、保護下層3∶7灰土墊層的作用。下部的3∶7灰土，大量吸收水分并凝結成塊，既起到了支撐上部混凝土墊層的作用，同時也發(fā)揮了阻隔水流下滲，防止造成基礎濕陷的情況發(fā)生。從而通過兩種材質的綜合運用，起到了保護管線防止?jié)裣菪渣S土危害的作用。

4 結論

該工程是作為煤制天然氣項目的生產供水工程，設計保證率要求較高，所以在管道基礎處理中采用了較昂貴的灰土墊層+混凝土墊層的方法，投資雖然較高，但保證了該工程在濕陷性黃土基礎上的安全，經過工程兩年的運行，管線各管段包括試壓出現泄漏的管段均未出現沉降，證明了該方案的安全可行。陜西水利

[1]杜紅霞，劉海霞，李麗萍，賈健.榆林～濟南天然氣管道工程濕陷性黃土地基處理技術研究[J].內蒙古石油化工,2010（18）.

[2]關艷平.濕陷性黃土地區(qū)管道工程的設計與施工[J].四川水利,2006（2）.