高填方區(qū)沉降對(duì)管道的影響分析

I三1=1摘要：本文借助于Sowers對(duì)高填方區(qū)沉降觀測(cè)研究，對(duì)穿越填方區(qū)進(jìn)行不均勻沉降計(jì)算，并分析對(duì)管道的影響。從而的出管道在高填方區(qū)敷設(shè)的措施與保護(hù)原則。為以后類似工程提供一定參考。高填方區(qū)；管道；不均勻沉降；Sowers一、工程概況管道路由經(jīng)過(guò)區(qū)域進(jìn)行淤泥、建筑垃圾以及少量生活垃圾填埋作業(yè)。因地形及城市規(guī)劃限制，路由無(wú)法調(diào)整。消納場(chǎng)已停止整體堆填2年，局部存在小范圍傾倒。管道路由與填埋區(qū)域交叉地段平面長(zhǎng)189m，詳見圖1.0-1。齊J北側(cè)填方區(qū)域南側(cè)填方區(qū)域圖1.0-1填方區(qū)域管道路由走向圖

rW南側(cè)填方區(qū)域北側(cè)填方區(qū)域rW南側(cè)填方區(qū)域北側(cè)填方區(qū)域圖1.0-2填方區(qū)域埋深示意圖根據(jù)地勘報(bào)告，如圖1.0-2紫色線以下為原始地表線，以上為后期填方工程。其中填方最深處為17.7m，屬于高填方區(qū)。交叉段管道設(shè)計(jì)壓力為6.3MPa，鋼管規(guī)格為①813x14.3mm，材質(zhì)為L(zhǎng)450。全線采用加強(qiáng)級(jí)3PE防腐。二、計(jì)算與分析1、填方區(qū)沉降計(jì)算管道在填方區(qū)內(nèi)敷設(shè)，填方區(qū)已停止填方2年多，初始因增填導(dǎo)致的沉降已消失，剩余為填方體自身在重力的作用下發(fā)生的蠕變以及固結(jié)壓縮變形，因此在填方體堆填完成若干年后仍有沉降。當(dāng)土體發(fā)生沉降時(shí)，管道會(huì)隨之受到影響，發(fā)生不同程度沉降與形變，從而對(duì)管道造成安全影響。Sowers等對(duì)填方體長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)后發(fā)現(xiàn)填方體的沉降量與時(shí)間存在著線性關(guān)系。TOC\o"1-5"\h\z根據(jù)Sowers土壤動(dòng)力模型［1］其沉降量St=S.+S，其中St為總沉降量，S.為瞬時(shí)沉tic t i降量，Sc為主固結(jié)沉降量。C.o'+Ao'S二C'xHxlog(— )ic o'0S二C'xHxlog(：)cat0其中：C'為修正瞬時(shí)沉降系數(shù)，取值0.17?0.36；cC'為修正主固結(jié)沉降系數(shù)，取值0.03?0.1；H為填方高度，m；b'為作用于填方上層中點(diǎn)的覆壓力，N；0Ab'為豎向增填時(shí)引起的壓力增量，N；t為主固結(jié)沉降的開始時(shí)間，a；0t為主固結(jié)沉降結(jié)束時(shí)間，a。1填方區(qū)已停止填方，因增填導(dǎo)致的瞬時(shí)沉降量可忽略不計(jì)。主要填方物為淤泥，建筑垃圾以及少量生活垃圾后期的主固結(jié)沉降量。為方便分析針對(duì)本案例選取南段進(jìn)行分析。根據(jù)文獻(xiàn)，不同填方物的C'選取不同，對(duì)于硬黏土C'取0.05，對(duì)于生活垃圾堆填aa物C'一般取0.1[2]根據(jù)本穿越段情況，采用C'=0.06進(jìn)行分析計(jì)算。aa主要選取參數(shù)如下：表2.1-1主要參數(shù)選取表參數(shù)H(m)t°（年）t1(年)C'a數(shù)值15.92300.06表2.1-2計(jì)算結(jié)果表鉆孔鉆孔間距（m）H(m)S(m)i105.90.42227.9515.91.12325.3014.61.03412.778.60.61512.5100.00注：t0=2,匚=30,C'=0.060 1 a2、相鄰點(diǎn)之間的不均勻沉降填方區(qū)內(nèi)任意相鄰點(diǎn)之間的不均勻沉降可按下式計(jì)算[AS]=S-Sii+1其中[AS]為i點(diǎn)與i+1點(diǎn)之間不均勻沉降，m,S為i點(diǎn)沉降，m；iS為i+1點(diǎn)沉降量，m。i+1表2.2-1相鄰兩點(diǎn)不均勻沉降表2.2-1相鄰兩點(diǎn)不均勻沉降通過(guò)計(jì)算可得相鄰兩點(diǎn)最大沉降量在鉆孔1與2之間，為0.71m。3、不均勻沉降對(duì)管道的影響根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，每處鉆孔都布有一冷彎彎管，彎管角度為4°~12°，每處彎頭按0.71m的形變量考慮，部分彎頭形變?yōu)闊犰袕濐^，彎頭與彎管間距最小為8m，符合間距要求。結(jié)合彎曲應(yīng)力進(jìn)行校核計(jì)算。<Q]M<Q]CT =maxmaxWM =0.125ql2maxW亠[1-（口）4]32D5ql4384EI其中t為最大彎曲應(yīng)力，Pa；maxM為最大彎矩，N?m；maxW為管材截面系數(shù)，m3；D為管道外徑，m；8為管道壁厚，m；/為跨越長(zhǎng)度，m，取55m；q為管道單位長(zhǎng)度的計(jì)算載荷，N/mW為管段斷面的抗彎距，m3；?為彎曲撓度，取0.71m；E為彈性模量，取203x1010pa；經(jīng)計(jì)算最大彎曲應(yīng)力大于管材許用應(yīng)力。則應(yīng)對(duì)管溝進(jìn)行換填處理，采用粗砂換填，且采用淺埋方式敷設(shè)，減少管道隨填方體沉降而下沉的而趨勢(shì)。三、建議與結(jié)論對(duì)于在高填方區(qū)內(nèi)敷