黃桂新 尤元飛 鄭玉坤

（山東沂沭河水利工程有限公司 臨沂 276004）

日照-東明原油管道穿越沭河防滲工程擠應(yīng)壓力對(duì)原油管道的壓力分析

黃桂新 尤元飛 鄭玉坤

（山東沂沭河水利工程有限公司 臨沂 276004）

中石油日照—東明原油管道穿越沭河防滲項(xiàng)目，運(yùn)用土力學(xué)單元應(yīng)力分析、圓孔擴(kuò)張理論和固結(jié)理論方法，對(duì)截滲樁施工產(chǎn)生的擠應(yīng)壓力進(jìn)行分析，驗(yàn)證截滲樁是否會(huì)對(duì)原油管道造成破壞。

圓孔擴(kuò)張理論 截滲 壓力分析 固結(jié)

1 工程概述

日照至東明原油管道線路首站始于山東省日照，末站止于山東省菏澤市東明縣，管道沿途經(jīng)莒南縣、平邑縣、泗水縣、曲阜市北、兗州市、菏澤，到東明石化北側(cè)，線路總長(zhǎng)度462km。

原油管道于山東省臨沂市境內(nèi)采用定向鉆穿越沭河。定向鉆穿越沭河主管線（輸油管道）出入土點(diǎn)之間水平長(zhǎng)度1273.01m。管道設(shè)計(jì)壓力為8.0MPa，管徑為Φ711mm，壁厚11.1mm。定向鉆穿越方式在施工及運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)堤防及河道可能造成的安全隱患，為恢復(fù)或降低管道穿越線影響的河道土體滲透系數(shù)，對(duì)日照—東明原油管道穿越穿越沭河段進(jìn)行防滲處理。

2 擠壓應(yīng)力對(duì)原油管道的壓力分析

根據(jù)工程設(shè)計(jì)，采用充填式灌漿進(jìn)行處理，確定出入土側(cè)灌漿平行管道軸線布置灌漿孔共6排，管道軸線兩邊各3排，排距1.5m，孔距2.0m，交錯(cuò)布置。

表1 巖土層物理力學(xué)指標(biāo)建議采用值

樁身在凝固過(guò)程中，由于處于流塑狀態(tài)，由樁身自重派生的側(cè)向壓力對(duì)樁周土體產(chǎn)生側(cè)向擠壓作用，類似于土樁和灰土樁法對(duì)地基土體的擠密作用，具有原位處理、深層擠密的特點(diǎn)，在該壓力作用下，樁周土體產(chǎn)生橫向壓縮變形，土體干密度增大，孔隙比減小，密實(shí)度得到提高，因此樁身凝固過(guò)程將從兩個(gè)方面對(duì)樁基承載力產(chǎn)生影響：一是樁徑增大，無(wú)論是樁周摩阻力還是樁尖支承力均會(huì)得到提高；二是樁周一定范圍內(nèi)的土體受到擠密壓力的作用，產(chǎn)生壓縮變形，土體力學(xué)參數(shù)得到提高，進(jìn)而影響管道的承載力，為此分析清楚樁擠應(yīng)壓力對(duì)原油管道的影響具有非常重要的意義。

2.1穿越場(chǎng)地土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

穿越場(chǎng)地土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。穿越場(chǎng)區(qū)地形平坦，地層分布均勻穩(wěn)定，在勘察和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)暗埋的塘浜溝谷等，無(wú)液化土。

2.2沭河樁擠壓對(duì)管道的壓力

從灌漿沉樁過(guò)程中產(chǎn)生的擠土效應(yīng)出發(fā)，運(yùn)用圓孔擴(kuò)張理論和固結(jié)理論分析灌漿沉樁的擠土性狀。根據(jù)灌漿孔位布置，距離管道軸線最近的為1.5m，此處灌漿施工對(duì)管道造成的壓力是最大的，以此為例進(jìn)行分析。土單元計(jì)算模型見(jiàn)圖1。

圖1 土單元計(jì)算模型

解（1）、（2）式，得塑性區(qū)（R0≤r≤Rp）內(nèi)沉樁引起的地基土總應(yīng)力為：

式中：σr、σθ、σz——分別為徑向、切向和豎向的總擠土應(yīng)力；

R——塑性區(qū)內(nèi)某點(diǎn)到樁中心的距離；

cu——土的不排水剪切強(qiáng)度；

R0——沉樁半徑；

E——地基土的彈性模量；

μ——泊松比。

當(dāng)沉樁過(guò)程中地基土的體積不改變時(shí)，則沉樁所形成的塑性區(qū)半徑為：

樁周地基土的擠壓應(yīng)力為：

根據(jù)巖土層物理力學(xué)指標(biāo)建議采用值及力學(xué)經(jīng)驗(yàn)值，E=3Es，μ=0.25，R0=0.084m，c、Φ采用最大值。

3 結(jié)論

沭河灌漿處，樁周塑性區(qū)半徑Rp為1.07m＜1.14m，且樁周地基土的擠壓應(yīng)力Pu為0.3MPa＜0.5MPa，不會(huì)對(duì)管道造成破壞■