荆山湖行洪堤退建西气东输管道段新堤施工及沉降分析

2011-06-08陈德虎李德芳

黑龙江水利科技 2011年6期

关键词：西气东堤身堤防

陈德虎，李德芳，李磊

(淮河水利水电开发总公司，安徽蚌埠 233000)

荆山湖行洪堤退建西气东输管道段新堤施工及沉降分析

陈德虎，李德芳，李磊

(淮河水利水电开发总公司，安徽蚌埠 233000)

荆山湖行洪堤退建加固工程是淮河干流上中游河道整治及堤防加固补充工程五个分项工程之一，西气东输管道在桩号10+169处横向穿越淮河，为保证管道安全，施工时采取了有力措施，并根据观测数值进行分析，进行管道稳定计算并作出管道沉降应力分析。

管道;新堤;填筑方法;沉降观测;稳定计算;应力分析

1 工程概况

荆山湖行洪堤退建加固工程是淮河干流上中游河道整治及堤防加固补充工程5个分项工程之一，2009年水利部以水总［2009］148号文批复实施。西气东输管道在桩号10+169处横向穿越淮河，该处新建堤防高程25.65 m，顶宽6 m，退距150 m。西气东输管道在堤基下埋深约11 m，该段管道钢管为φ1016×26.2 mm，采用直缝埋弧焊钢管，钢级为X70，钢管外采用3三层PE加强级防腐，内层采用液体环氧喷涂涂层，输气管道设计压力10 MPa。

2 堤防填筑施工方法

为保证西气东输管道绝对安全，施工过程中禁止采用重型机械施工，并根据管道管理单位标识的管线位置，沿两侧各20 m布置警戒线，堤背水侧禁止各类施工车辆从管道上方通过，严禁施工机械在无保护设施情况下通过。

本段堤防填筑包括堤身、堤后平台清基，堤身、堤后平台填筑，为确保施工安全特采取以下措施：

1)地基清理采用轻型设备。清基采用802kt推土机(整机重7 t，履带宽53 cm，接地比压35.5 kPa)顺堤轴线方向，从中间向两边开挖，清基范围大于填筑边线0.5 m。

2)堤防填筑采用进占法全断面分层摊铺施工，土料运输采用小型自卸翻斗车(“四不像”，每车运输量≤2 m3)摊铺厚度每层25 cm，碾压时沿堤轴线方向进退，由中心至两边错齿进行，每层取样检验合格并报监理工程师批准后进行下一层施工。削坡采用0.3 m3挖掘机(挖掘机整机重5.5 t，接地比压33 kPa。)配合人工作业。土料控制、堤防接缝处理等严格按设计要求及相关规程规范执行，并根据观测沉降情况随时调整施工计划。

3 观测及沉降影响分析

3.1 观测与沉降数据分析

为保证有效观测堤身地基沉降数据，在堤基处埋设0.5×0.5×0.5 m3C20混凝土加75 mm镀锌钢管作为观测点，施工期每日定点测量地基沉降变化。部分观测数据见表1，施工期工94 d，累计沉降438mm。沉降变化见图1。

表1 部分沉降观测数据

图1 地基沉降变化图

3.2 管道沉降分析

3.2.1 假设条件

由于管道沉降影响分析工作量宏大，为减少工作量，结合观测数据，在此做如下假设进行分析：

1)径向稳定计算分析时假设管道为无压状态。

2)管道沉降应力分析时假设堤身荷载引起的管道沉降等效于堤身本身沉降量。

3)假设的合理性及安全边际：①管道设计压力位为10 MPa，若假设在无压状态下堤身及相关荷载核算管道径向变形满足要求，则有压状态下管道径向变形亦应满足要求。②西气东输淮河定向穿越完工已数年，地表至管道11 m区间内土体与管体沉降呈稳定状态，现假设假设堤身荷载引起的管道沉降等效于堤身本身沉降量，结合地质剖面图，安全边际理应满足要求。

3.2.2 荷载作用下管道径向稳定计算

根据《油气输送管道穿越工程设计规范》(GB50423-2007)、《中国石油天然气管道工程有限公司企业标准》(Q/SY-GD-SJ)等。

式中：Δx为钢管最大径向变形量，m;W为作用在单位管长上的竖向荷载;D为钢管平均直径;W1为单位长度上的竖向永久荷载;W2为地面可变荷载传递到管道上的荷载;Z为钢管变形系滞后系数;K为基床系数(Q/SY-GD-SJ查表取0.085);E为钢材弹性模量，MPa;I为单位管长截面惯性矩;ζ为钢管壁厚;Es为土壤变形模量，0.48 N/m2，计算结果见表2。