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)，有三分之二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的處理都需要選擇正確、高效、切合實際的施工方案。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土;油氣管道;處理措施

一、濕陷性黃土的特質(zhì)

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。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0.05-0.01mm之間的顆粒較粗，占總重約40.60%。小于0.005mm的顆粒較細，可視為粘土，占總重約14.28%。大于0.1mm的細砂顆粒占總重在5%以內(nèi)。

二、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。

（一）墊層法

1.灰土墊層?；彝翂|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3m-10m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它建筑物小。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。通常可采取含灰率較好的2：8和3：7灰土，但與石灰的等級也有關(guān)，以CaO+MgO所含總量達到8%左右為最佳。

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。對素土進行夯（壓）實時，應(yīng)分層進行，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，墊層就有可能部分擠入側(cè)面軟弱土中，使基礎(chǔ)沉降增大。

（二）重錘表層夯實法、強夯法

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2.5-3.0t的重錘，落距4.0-4.5m，可消除基底以下1.2-1.8m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.強夯固基法。管道施工中，具有經(jīng)濟易行和節(jié)省材料等優(yōu)點。強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行強夯，當(dāng)夯擊力為1000-2000kN時，一般可消除夯面下5-8m深內(nèi)黃土底濕陷性，5m深度內(nèi)的土的壓縮模量可提高到150MPa，容許承載力可提高到200kPa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)，進而分層夯實至設(shè)計標(biāo)高止，達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5-10米。特點在于不取土，擠壓原地基成孔，回填物料時，夯實物料進一步擴孔。

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。

三、油氣管道施工主要工序的應(yīng)對措施

（一）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0.3m，以便回填時采用灰土墊層。黃土立壁性強，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)合機械，陡坎地段應(yīng)優(yōu)先采用人工開挖，以來減少機械行走困難，和對濕陷性黃土地質(zhì)的震動，避免滑坡、塌方現(xiàn)象。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lm以內(nèi)，不考慮放坡;②挖土深度在1.0lm-2m，按l：0.5放坡;③挖土深度在2.0lm-4m，按l：0.7放坡;

④挖土深度在4.01m-5m，按1：1放坡;5、挖土深度大于5m，按土體穩(wěn)定理論計算后的邊坡進行放坡。[3]

（二）濕陷性黃土地段布管、組焊

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。組焊可將施工隊伍分成幾個臺班分段進行施工作業(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。

（三）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6m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。

（四）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2m，每邊超出墊層邊緣不小于2m，灰土分層厚度不大于300m，系數(shù)不小于0.97，也可以采用強夯固基法。

（五）濕陷性黃土地段水工保護

在濕陷性黃土地質(zhì)下管道施工，水工保護工作不容忽視。一般線路段的水工保護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措施主要砌石護岸、護底、混凝土現(xiàn)澆、壓重塊穩(wěn)管和設(shè)置地下防沖墻等。不夠且水流沖刷力強的河流、沖溝。

結(jié)論

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：

[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）

[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，王新崗.濕陷性黃土地區(qū)管道的水工保護[J].油氣田地面工程，2008，27（12）

作者簡介：

劉興，中國石油管道局工程有限公司燃氣分公司。