填海区天然气排管的地基处理

填海区天然气排管的地基处理上海燃气工程设计研究有限公司康洁巍摘要:文章简要介绍了在填海区敷设天然气管道时遇到的问题,探讨了软土地基的沉降问题以及几种地基处理方法,并给出了一些具体的方案。关键词:天然气管道软土地基地基处理0前言市沙坪坝区井口镇一根DN700天然气输气管道发生爆炸,事故造成13人受伤(其中两人重伤),爆炸近年来随着经济的快速发展,城市化进程步伐现场的火柱高度约200m,方圆200m内的植物被不断加快,对土地资源的需求日益迫切,在沿海及烧成木炭。此外,即使没有发生爆炸,但管道发生江湖地区将疏浚出来的淤泥和泥砂用来造地,已成泄漏后必然中断供气,将导致下游用户特别是大用为沿海城市缓解士地资源紧张的有效途径。在填海户(如天然气电厂、大型工业用户等)的非正常停气,地区敷设高压天然气管道时,由于填海地区普遍存影响大用户的正常生产,造成相当大的经济损失在的不均匀沉降问题,可能对敷设在该区域内的天然气管道造成不良影响,严重时甚至会造成管道破2管道安全事故原因分析损或断裂,进而引起高压天然气泄漏事故。因此,为了保证填海区内埋地天然气管道的长期安全运造成天然气管道失效的主要原因是第三方破行,有必要对管道下地基进行处理或加固。本文总坏,腐蚀及焊接材料缺陷和地基的不均匀沉降。对结了几种地基处理方法,希望能够为填海区排管设于填海区域内的高压天然气管道而言,尤其应考虑计提供一点帮助。地面沉降对其造成的影响软土的工程地质特性是其变形孕灾的内因。其1管道事故危害分析具有含水量高、土体接近完全饱和、天然孔隙比大、垂向渗透性低、承载力低、凝聚力小而抗剪能力弱、髙压天然气管道内所输送的是高压易燃易爆灵敏度高而结构性强的物理力学性质。软土还具有气体,一旦发生泄漏,压缩气体会迅速膨胀,释放非线性、蠕变性等特性。大量的能量。泄漏的天然气与空气混合后,遇到火地面形变除与软土工程地质特性有关外,主要种将引起爆炸、火灾,造成巨大的损失,对周围的与围垦、填土建设等工程活动密切相关。在自重固环境和人员产生严重的后果。如:208年12月7日结沉降未完成的淤泥质软土区进行填土加载、快速宁波市江北洪塘工业园区内杭甬线天然气管道由开发建设,人为地加速了软土的排水固结—压缩于附近违章大量倾倒废土和建筑垃圾,导致天然气沉降过程,是软土区出现大面积地面下沉与工程建管道受挤压变形后破裂,天然气泄漏后遭遇明火爆筑损坏的主要原因炸,据报道冲起的火光有200m高;2007年1l月软基沉降方式分为自重固结沉降和加荷固结6日,海南省东方市中海油危险品码头附近海底天沉降两个类型。前者沉降缓慢,沉降迹象不如后者然气管道破裂,喷射出的火焰超过50m,造成附近明显,主要表现为垂向沉降,工程建筑与地面同步2艘船只着火,2人受伤:2005年9月6日,重庆下沉:后者主要由工程建设等人类活动引起,沉降量大小直接取决于软土厚度和上覆填土厚度(填土(9)桩体直径小,在软土强度低、填土高的地重量)。调查结果表明,软土地面沉降过程一般都经需要布桩数量较多。历大幅沉降——降幅减小—趋于稳定三个阶段。3淤泥软土地基处理方法对填海区域的软士地基,可采用的地基处理方法有:复合地基处理法、桩基础处理法、砂垫层强夯法、重锤夯实法等。本文对其中的水泥土搅拌桩加固地基、PHC管桩基础、钻孔灌注桩三种方法进行介绍。1水泥土搅拌桩布置示意31水泥土搅拌桩地基加固法水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的32PHC管桩加固法种方法。它是利用水泥(或石灰)等材料作为固化PHC管桩即预应力高强混凝土管桩,是由专业剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处就地将软土厂家生产,采用先张法预应力和掺加磨细料、高效和固化剂浆液或粉体)强制搅拌,由固化剂和软土减水剂等先进工艺,将混凝土经离心脱水密实成间所产生的一系列物理——化学反应,使软土硬结型,经常压、高压两次蒸汽养护而制成的一种细长成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固空心等截面预制混凝土构件。适用于人工填土、软土,从而提高地基强度和增大变形模量。适用于新土、粘性土、粉土、粉砂、细砂、中砂为覆盖层的吹填的超软土、泥炭土和淤泥质土等饱和软土的加地区。本加固法采用PHC管桩桩基加承台,上设固。本加固法采用水泥士搅拌桩加固土体,上设中混凝土管槽,管道敷设于管槽内粗砂垫层,管道敷设于垫层上(见图1)。与其它桩型相比,PHC桩主要有以下特点:水泥土搅拌法加固软土技术,其特点如下:(1)桩身强度高:PHC桩均采用C80以上的混(1)水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土凝土,采用先张法预应力制作,因而承压力高,能就地搅拌混合,因而最大限度地利用了原土;抵抗较大的弯矩。具有较强的工作性能,桩身能在(2)搅拌时对周围原有建筑物的影响很小恶劣的施工环境下保持完好,大大减少裂桩,断桩(3)按照不同地基土的性质及工程设计要求,合事故的发生理选择固化剂及其配方,设计比较灵活;(2)PHC桩由专业厂家大批量自动化生产,桩身(4)施工时无振动、无噪音,无污染,可在市区质量稳定可靠内和密集建筑群中进行施工(3)PHC桩穿透力强,足够的压力下,可穿越较5)土体加固后由于重度变化不大,对软弱下卧厚的砂质土层,确保桩端嵌固于较好的持力层层产生的附加沉降可忽略4)静压施工时,施工现场简洁,无污染、无噪(6)与钢筋混凝土桩基相比,可节省大量钢材,音,能保障文明施工并降低造价;(5)PHC桩的单桩承载力相对较高,其环形截面杂O根据上部结构的需要,可灵活地采用柱状、所耗混凝土量较少,因而单位承载力造价最省:状、格栅状和块状等加固形式(6)抗弯能力差,过小的抗弯弯矩限制了(8)水泥土搅拌桩在软土地基处理中普遍存在 PC/PHO桩的使用范围水泥土搅拌不均匀,上部强度高、到了一定深度处()需与锚杆、支撑等结构组合使用;理范围则强度低,成桩质量比较差(8)施工要求较高上峰媒气2009年第4期((∥33钻孔灌注桩加固法34填海技术要求钻孔灌注桩系指在工程现场通过机械钻孔在填海区敷设管道时对于填海石块也应有一定地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混要求。回填石块采用开山石料回填,粗石料中最大凝土而做成的桩。钻孔灌注桩适用于地下水位以下块体尺寸不超过500mm,且石料中500mm块石体的粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层积含量不大于20%。属于桩基承载区域的顶部15m以及地质情况复杂,夹层多、风化不均、软硬变化的范围,距桩基周边1m范围以内,不得有粒径超较大的岩层。本加固法采用钻孔灌注桩桩基加承过100mm的石块:距桩基5m范围以内,粗石料台,上设混凝土管槽,管道敷设于管槽内(见图2)。粒径不应超过500mm,施工前需将超过500mm粒钻孔灌注桩具有以下技术特点径的石块去除。打桩时需加强物探,若遇桩位下有(1)施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或大石块,应及时调整桩位。若大石块多而密集时侧移,因此对环境和周边建筑物危害小需作专题研究并定制处理方法,例如:采用钢锤先(2)大直径钻孔灌注桩直径大、入土深;导挤压:采用局部置换法:采用高效清障机(费用较(3)对于桩穿透的土层可以在空中作原位测试,高)等等。以检测土层的性质(4)扩底钻孔灌注桩能更好地发挥桩端承载力;3.5案例分析(5)经常可设计成一柱一桩,无需桩顶承台,简澳门陆上天然气输入及输出系统工程,输气管化了基础结构形式线沿途经过区域均为填海造陆区域,自地表向下依(6)钴孔灌注桩通常布桩间距大,群桩效应小;次为回填层、海象沉积层、冲积层和花岗岩风化层。)某些利用“挤扩支盘”钻孔灌注桩可以有效其中表层回填层厚度为5-8m,主要为松散深灰黄减少桩径和桩长,提高桩的承载力,减少沉降量;色细砂,局部有建筑垃圾,标准贯入度为N63.5;(8)可以穿越各种土层,更可以嵌入基岩,这是海象沉积层厚度为8-10m,饱和深灰色淤泥,标准别的桩型很难做到的贯入度为1:冲积层厚度为40m以上,为结实的粉(9)施工设备简单轻便,能在较低的净空条件下质粘土,标准贯入度大于10设桩;该工程采用PHC桩基处理地基,管道基础采(10)因为钻孔灌注桩的承载力非常高,所以进用PHC500摩擦端桩(双管基座为2根,单箐基座为行常规的静载试验一般难以测定其极限荷载,需采1根,相邻基础相隔10m),高压天然气管道靠钢筋用现场静载荷实验确定单桩竖向承载力标准值:混凝土管槽承托起,再铺上400mm细沙做软枕。(1〕钻孔灌注桩在施工中,影响成桩质量的因施工完成一年后,管线周边道路最大不均匀沉降达素较多,质量不够稳定,有时候会发生缩径、桩身到0.8m,经过处理的管基部分未由于采取了有效局部夹泥等现象的支撑,管道和工艺装置没有发生明显的沉降。总结以上是对于填海区敷设高压天然气管道时软土地基处理的初步介绍,合理的地基处理能够大大提高该区域内地下管线的安全性,保障城市命脉的畅通运行。由此可见加大对软土地基处理方面的研究投入将是在填海区排管时必不可少的一步图2桩基加固示意下转第17页)〗?)200年第4期上海媾防腐方法也从抑制其中某一过程入手。如在管道外受破坏,镁合金牺牲阳极的设计使用年限最好与管壁加防腐涂层,可增大叫路电阻,减少腐蚀电流:道的使用年限相匹配,既不产生浪费也不多增加维外加直流电源,使钢管对土壤造成负电位、形成阴护费用。但应注意的是,当土壤电阻率太高和被保极保护,可消除阴阳极电位差,从根本上停止阴阳护管道穿过水域时,不宜采用牺牲阳极保护极过程的进行。防腐涂层法治表,阴极保护法治本。不同的防腐方法有不同的防腐质量和费用,应但是一旦防腐涂层破损,露铁部分会加速局部腐根据被保护钢管的不同压力、不同用途及其所处的蚀。故防腐涂层与阴极保护相结合才是表本兼治的不同环境和输送的不同燃气,综合全面地考虑防腐方法,经济而有效。美国等国家已明确规定,采用方法和防腐费用。在考虑经济合理性方面应注意两了防腐涂层的同时必须采用阴极保护。点:一是燃气管网建设时的一次防腐投资;二是燃但对于城市燃气系统,由于地下管网密集,阴气管网运行后的维护费用。由于城市燃气管网位于极保护的外加电源对其它管道千扰大,会造成自身市区,投运后维护检修困难且费用较高,因此应适受益、他家受害的局面。而采用比钢管电位负的金当加大一次投资,以减少投运后日常维修工作量属材料与钢管相连的牺牲阳极保护法则不会出现此类情况,因此,城市燃气的输气干管应采用防腐3总结涂层与牺牲阳极相结合的防腐方法。对于其他压力较低的非主干管道,则一般直接采用防腐涂层法在整个城市燃气领域,虽然输送燃气管材在不目前埋地燃气管道常用的外防腐涂层主要有断的发展代替,但是在高、次高压管网运行中钢管三层PE复合结构、环氧树脂粉末(FBE)、煤焦油瓷都发挥了不可替代的重要作用。它凭着自身的优点漆、环氧煤沥青和PE胶带等五类。三层PE复合结使燃气管网尽量能最大限度的安全运行;另一方构、FBE防腐涂层性能优异,因而也是欧美国家埋面,我们也必须看到由于我们在设计、施工和维护地管道的主要防腐涂层。在我国,从耐用年限、维管理等方面的工作还存在一定问题,导致燃气管道护费用等全面的经济因素考虑,一般首选三层PE寿命较短,实际输气能力与设计值相差较大,发生复合结构防腐涂层。爆管、漏气等事故,浪费国家物资,妨碍社会稳定,在牺牲阳极保护法中,一般采用镁合金作为牺影响城市正常建设和市民日常生活,甚至威胁人民牲阳极对管道进行保护。由于在输出电流过程中遭生命和财产的安全Brief ly Discussion on Steel Pipe Appl icat ion and Protection in City Gas Pipel ine NetworkAnyang Huarun Gas Co, LtdTian Xueling Zhu YanhongAbstract: The different process steel pipe 's characteristics are analyzed and compared. The article introduces theselection of gas pipeline network and anticorrosion methods for easily corroded steel pipe defectsKeywords: city gas, steel pipe, application,(上接第12页)Foundation Treatment of Natural Gas pipe l ine in Sea-fi ll ing up AreasShanghai Gas Engineering Research Design CO. LtdKang JieweiAbstract: The article expatiates on the problem of natural gas pipeline in sea-filling up areas. Based on theauthor's experience, the problem of soft ground settlement and several soft land base treatment has been discussedin this papefoundation treatment has beenKeywords: natural gas pipeline, soft land base, foundation treatment上峰爐气2009年第4期《m