趙新義（中石化勝利油建工程有限公司,山東　東營　257000）

淺析巖溶地段大口徑長輸管線施工

趙新義
（中石化勝利油建工程有限公司,山東東營257000）

摘要：本文以某大型管道在巖溶地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，介紹了長輸管道在該類地質(zhì)條件下施工所遇到的典型災(zāi)害及治理措施，并指出了工程實(shí)施中的要點(diǎn)。通過加強(qiáng)事前準(zhǔn)備，選擇合理、有效的施工方案，選擇合適的施工機(jī)具，并根據(jù)具體問題采取有針對(duì)性的措施。最終保證了管道工程在巖溶地區(qū)能夠“高質(zhì)量、高效率、高安全系數(shù)”的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：巖溶;危害;治理

1　引　言

某大型管道工程途經(jīng)地段為典型的巖溶地質(zhì)。特征單元主要分為以下幾種：（1）高海拔的峰叢谷地地區(qū)，受該區(qū)域地形地貌限制，地表水很不發(fā)育，土層較薄，降雨幾乎全部匯入巖溶地下水內(nèi)。（2）巖溶化山地—巖溶化平原的過渡帶部分，管線兩側(cè)5～25km范圍內(nèi)均為可溶巖區(qū)域，地下河很發(fā)育，地下水埋深較大，且水力坡度大，流速快，易形成大量消水洞、溶井、天窗，土層稍厚處則發(fā)育為巖溶塌陷。（3）溶蝕平原—?jiǎng)兾g低山—溶蝕殘丘—孤峰平原地貌。地表多分布有土洞、漏斗、落水洞、溶洞、溶溝、溶槽、溶隙等。長輸管道工程通過此廣闊的巖溶地區(qū),上述情況成為工程實(shí)施中的不利因素，增大了保證工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度的難度。

2　巖溶地質(zhì)的典型危害

2.1巖溶水

在雨季時(shí),巖溶地下水與巖溶地表水匯合,動(dòng)水壓力增大,使管道基礎(chǔ)底面大量涌水、涌沙,致使管道基礎(chǔ)坍塌或被沖毀;大量的沙礫堆積在管道上,增加管道的額外壓力,使長距離的管道局部向下凹陷而產(chǎn)生變形,當(dāng)超過管道的極限承受能力即發(fā)生破壞;基坑的大量涌水使排水困難,基坑土體受水浸泡強(qiáng)度降低而發(fā)生坍塌,這不僅妨礙施工而且威脅生命安全。

2.2巖溶塌陷

因巖溶作用而產(chǎn)生的地面塌陷現(xiàn)象。可分為基巖塌陷和上覆土層塌陷兩種。前者由于下部巖體中的洞穴擴(kuò)大而導(dǎo)致頂板巖體的塌落；后者則由于上覆土層中的土洞頂板因自然或人為因素失去平衡而產(chǎn)生下陷或塌落。塌陷一旦發(fā)生,使管床沉陷、管道懸空甚至斷裂倒塌,造成巨大損失。如在施工過程發(fā)生，會(huì)引起人員、設(shè)備損失。

2.3巖溶崩塌

碳酸鹽巖雖為硬質(zhì)巖石,但它易被地表水、地下水溶蝕,發(fā)育成溶隙、溶洞,對(duì)巖體的完整性有一定的破壞作用,進(jìn)而引起巖溶崩塌。大規(guī)模突然崩落的巖體掩埋路基或直接砸在管道上,摧毀管道。在施工過程中應(yīng)特別引起注意，由其是在巖溶山區(qū)和高丘陵區(qū)深切河谷兩岸。

2.4大面積的石筍、石芽、孤石、峰叢

管線作業(yè)帶內(nèi)常見地表石林，由地表水沖蝕灰?guī)r中的節(jié)理面和裂隙面形成的溶溝分割而成，石林分布在山體，使大型設(shè)備難以通過，對(duì)前期掃線準(zhǔn)備工作造成一定困難，最終造成施工進(jìn)度緩慢。

2.5因工程實(shí)施產(chǎn)生的危害

（1）由于修筑臨時(shí)便道，極易填塞溶潭，抬高上游的地下水位，造成內(nèi)澇，管溝內(nèi)的存水無法排出。

（2）管溝底下伏的溶洞、裂隙及上部土層中孔隙、土洞，地表水常年補(bǔ)給地下水的過程中以及地下水的滲流活動(dòng)對(duì)上部土體有潛蝕和搬運(yùn)作用，部分管溝施工完成后后出現(xiàn)塌陷。

3　危害治理方案

主要的方法應(yīng)遵循繞避為主、超前預(yù)估、防治結(jié)合的原則。巖溶水的處治應(yīng)以地面、地下輸導(dǎo)，引排為主。

（1）避讓。結(jié)合巖溶專項(xiàng)勘察物探勘查報(bào)告和現(xiàn)場實(shí)際條件，對(duì)線路進(jìn)行優(yōu)化，盡可能的避讓。

（2）巖溶塌陷的防治措施可采用截流、排泄、疏導(dǎo)、跨越、堵水等。

（3）巖溶地基的處理可采用回填、換填、填塞封堵、跨蓋、灌漿、樁基等措施。

（4）進(jìn)入巖溶發(fā)育強(qiáng)烈地區(qū)的施工機(jī)械要進(jìn)行施工穩(wěn)性評(píng)價(jià)一般采用極限平衡方法進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)考慮施工可能對(duì)周邊造成影響，一般采取溝下組對(duì)（避免聯(lián)合下溝因起大負(fù)荷），工序銜接緊密，減少管溝開放的時(shí)間。

（5）加強(qiáng)交工前的巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

4　工程實(shí)施

（1）實(shí)施準(zhǔn)備。進(jìn)入巖溶地區(qū)施工前對(duì)照設(shè)計(jì)、勘察資料，參照當(dāng)?shù)氐牡乩韴D文資料，在向?qū)У膸ьI(lǐng)下對(duì)作業(yè)區(qū)域的施工路段進(jìn)行初勘。所有施工區(qū)域內(nèi)的巖溶危害區(qū)、地上地下的水力資源（包括地下河）要一一進(jìn)行標(biāo)注。勘察的的范圍要超出作業(yè)帶，探查的深度要超過施工作業(yè)的最大深度。日常要做好檢測(cè)并記錄。與當(dāng)?shù)貧庀?、地震、水土保持建立連鎖機(jī)制，及時(shí)了解氣象和地質(zhì)災(zāi)害信息做到超前預(yù)報(bào)，超前控制。條件允許的情況下，建議進(jìn)行專項(xiàng)地質(zhì)探測(cè)和災(zāi)害評(píng)估，進(jìn)一步查明隱伏土洞和淺層溶洞發(fā)育位置、規(guī)模、形態(tài)特征等，以便進(jìn)行治理或決定進(jìn)行避讓。

（2）通過探坑開挖，分析出巖溶地質(zhì)的特點(diǎn)即土層普遍較薄，下浮巖層或孤石，地下水位受季節(jié)影響大且水位普遍較高。因此確定了先開管溝，溝下組對(duì)，及時(shí)回填，及時(shí)保護(hù)的施工方案。

（3）施工機(jī)械選擇了低地壓的濕地吊管機(jī)和濕地電站，嚴(yán)禁設(shè)備集中停放時(shí)。

（4）爆破采用小藥量低孔深，多分層的爆破方式減少爆破的能量和影響范圍，避免引起次生災(zāi)害。

（5）堅(jiān)持預(yù)防為主的原則，對(duì)可能出現(xiàn)的崩塌和威嚴(yán)提前處理。

（6）管溝回填和水工保護(hù)同步進(jìn)行尤其是溝內(nèi)截水墻，減少水土流失。

5　結(jié)束語

巖溶地質(zhì)因其特殊性給工程施工帶來了很多不利因素，必須進(jìn)行充分的施工準(zhǔn)備和技術(shù)儲(chǔ)備。在施工采取得當(dāng)措施，才能避免巖溶地質(zhì)災(zāi)害帶來的損失，保證施工順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn):

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作者簡介：趙新義，男，工程師，本科學(xué)歷畢業(yè)于中國石油大學(xué)，現(xiàn)主要從事油氣長輸管道、油田地面建設(shè)，海洋工程的施工管理工作。