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岩土工程师综合辅导

点击数:705 发布时间:2024-12-10 收藏本页

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岩土工程师综合辅导

前言
伴随国民经济的进步,科技的进步,使用管道输送各种介质的范围及范围愈加广,距离愈加远。输送管道的设计、施工、维护等有它的特殊性,它和地形、地质、输送的介质、管材等有着密切的关系。在长距离管道安装中,因为各方面的原因,使用直埋的办法最为常见,而直埋管道的基础对不同地基、土质也有着不一样的需要。不好的地质主要有:软粘土、杂填土、冲填土、膨胀土、红粘土、泥炭质土、岩溶、湿陷性黄土等。湿陷性黄土区域在国内土地面积中占相当大的比率,在这种土质中敷设管道,对地基的处置有着特殊的需要。本文着重介绍湿陷性黄土区域管道基础的处置与施工的几种办法。
1湿陷性黄土的分布
在国内,黄土和黄土状土广泛分布在华北、西北等地,且地层多、厚度大。在这类区域,一般气候干燥、降雨量少,蒸发量大,是干旱、半干旱气候种类。黄土分布区域年平均降水量在250~500 mm之间。黄土在自重或肯定荷重用途下受水浸湿后其结构飞速破坏而发生显著的附加下沉,以至在其上的建筑物遭到破坏。这是黄土的一种特殊性质。国内湿陷性黄土分布约占黄土分布面积的60%,大多数在黄河中游区域。
因为各地黄土堆积环境、地理和气候条件不同,导致其在堆积黄土的物理、力学性质等方面都具备明显的差别,湿陷性有自西向东、自北向南渐渐减弱的规律。
2管道地基处置
因为湿陷性黄土的特质,在湿陷性黄土区域管道发生事故的重要原因是地基的不均匀沉降。因此管道对地基强度、稳定性及不均匀沉降有极为严格的需要。
2.1影响地基的几个原因
(1)强度及稳定性。当地基的抗剪强度不足以支撑上部结构的自重及附加荷载时,地基就全产生局部或整体剪切破坏。
(2)压缩及不均匀沉降。当地基因为上部结构的自重及附加荷载用途而产生过大的压缩变形时,尤其是超越管道所能允许的不均匀沉降时,则会引起管道过量下沉,接口开裂,影响管道的正常用。
(3)地震导致的地基土震陷与汽车的振动和爆破等动力荷载可能引起地基土失稳。
(4)地基渗漏量或水力比降超越容许值时,会发生水量损失或因潜蚀和管涌而可能致使管道破坏。
当管道的天然地基存在上述四类问题之一或几个时,应采取适合的地基处置手段,以确保管道的安全正常运行。在确定管道基础处置策略时,可依据工程的具体状况对几种处置办法进行技术、经济与施工进度等方面的比较。适当的地基处置肯定是技术靠谱,经济合理,又能满足工程进度的需要。
2.2湿陷性黄土地基的处置办法
为了保证湿陷性黄土地基上管道的安全和正常用,在绝大部分状况下都需要考虑地基处置,湿陷性黄土地基处置的目的是消除黄土的湿陷性,同时提升地基的承载能力。
管道的地基处置不同于其它建筑物地基的处置,管道地基处置主如果全部或部分消除其湿陷性。对非自重湿陷性黄土地基,如基础下地基处置厚度达到压缩层下限,或达到饱和的自重重压与附加重压之和等于或小于该土层的湿陷起始重压,就能觉得地基的湿陷性全部消除。对自重湿陷性黄土地基,因为地基的湿陷量和湿陷变形与自重湿陷性土层的厚度、浸水面积有关,而与压缩层厚度无关,所以需要处置基础地面以下的全部自重湿陷性黄土层。
在非自重湿陷性黄土地基上,对Ⅰ级湿陷性黄土一般无需地基处置。对于Ⅱ级处置厚度为1.0~1.5 m,如处置厚度小于1.0 m时,湿陷性仍要危及构筑物或管道安全。对于Ⅲ级湿陷性黄土,处置厚度为1.0~2.0 m,Ⅳ级应为2.0~3.0 m.除此之外,应依据土层的湿陷性系数的分布状况,湿陷性黄土层的厚度及管径、管材、介质等具体状况,适合增加或降低处置厚度。
湿陷性黄土层的管道基础处置办法不少,常见的办法有土或灰土垫层、砂或砂垫层、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸法等。各种处置办法都有它的适用范围,局限性和优势和弊端。
因为管线长,工程地质条件千变万化,而且机具、材料等条件也会因区域不同而有较大差别。因此,对每一具体线段都要进行细致剖析,从地基条件、处置需要(包含处置达到的各项指标、处置范围)、工程成本、材料、机具等很多方面进行考虑,以确定适合的地基处置办法。
2.2.1灰土垫层
灰土垫屋常被用于非自重湿陷性黄土区域管道基础的处置。一般适用于处置1~4 m厚的软弱土层。管道的基础是条形基础,用途于地基上的力也比其它建筑物小,而且是基槽开挖后埋入地下,表面的软弱土一部分已被去掉,所以在管道施工中常用灰土(或素土)垫层来处置湿陷性区域的管道基础,以提升承载力,降低沉降力。
灰土垫层是将基础下面肯定范围内的弱土层挖去,用肯定体积比配合的灰土在含水量状况下分层回填夯实或压实。
(1)承载力的确定。经过人工压实(或夯实)的3∶7灰土垫层,当压实系数控制在0.97及干土重度不小于14.5~15.0 kN/m3时,其容许承载力可达300 kPa以上。对于2∶8灰土,当压实系数控制在0.97及干土重度不小于14.8~15.5 kN/m3时,其容许承载力可达 300 k Pa.

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