西气东输管道穿淮堤防_质量隐患成因分析

和 9 9 9 2 则 厂 一 s (x )= V (x i i )z(n 一 1) - o 0 0 5 ， T i =1 则 u ( A ) ： S ( x ) x n= 0 0 0 2 o C 。 2 B类不确定度评定 ( 1 ) 标准器引入的传递不确定度 U 。 。一等标准水银温度计 的标准不确定度， 它应符合正态分布， k = 2 5 8 ， 则 u 。 = 0 0 2 0 2 5 8 = 0 0 0 8 。 ( 2 ) 恒温槽不均匀引入的不确定度 U 。按恒温槽( 型号为 H WC 一 1 3 ) 水平温场实测值分析。符合均匀分布， k = 、 3， 故 U 2 = 0 0 1 0 x 3= 0 0 0 6 。 ( 3 ) 恒温槽不均匀引入的不确定度U 。按恒温槽( 型号为 H W C 一 1 3 ) 垂直温场实测值分析。符合均匀分布， k = 、 了， 故u 3= 0 0 1 4 、 3= o 0 0 8 。 ( 4 )读数误差引入的不确定度 U 。取分度值的 1 1 0 即 0 0 1 ， 再取其一半， 按均匀分布取 k = ， 故 u = 0 0 0 3 。 ( 5 ) 计算取舍引入的为 U 。 其偏差为0 0 0 5 ， 按均匀分布取 k = 、 3做 u - 0 0 0 3 。 ( 6 ) 零位的变化引起的为U 。变化量为0 0 1 ， 按正态分布 取k = 2 5 8 ， 故u 6 - 0 0 0 4 o C 。 则 u B ： 、 u 2+ u u ；+ u ：。+ u = 0 0 14 ， 则 合 成 标 准 不 确 定 度 u c = 、 u + u - 0 0 1 4 ， 扩展 不确 定度 ：u ： k u 0 0 4 C ( k = 2 5 8 ) 。 四、对温度计编号 5 9 0 4 5的二等标准水银温度计在 1 5 0 C 温度点进行不确定度评定分析 1 A类不确定度评定 测量 6次结果为 1 4 9 8 8 o C、 1 4 9 9 0 o C、 1 4 9 9 1 o C、 1 4 9 9 1 o C、 1 4 9 9 2 o C 和 1 4 9 ， 9 0 o C。 厂 一 贝 0 s (x )= 1 (x i i ) n 一 1) = 0 0 1 4 ， - i= 1 则 u ( A ) = S ( x ) 、 n= o 0 0 6 o C 。 2 B类不确定度评定 ( 1 ) 标准器引入的传递不确定度 U 。一等标准水银温度计 的标准不确定度， 它应符合正态分布， k = 2 5 8 ， 则 H i = 0 0 3 2 5 8 = 0 ， 0 1 2 。 ( 2 ) 恒温槽不均匀引入的不确定度 u 。按恒温槽( 型号为 H WC 一 1 3 ) 水平温场实测值分析。 符合均匀分布，k = 、 了， 故u = 0 0 1 0 x 3： o 0 o 6 。 ( 3 ) 恒温槽不均匀引入的不确定度 U 。按恒温槽( 型号为 H WC 一 1 3 ) 垂直温场实测值分析。符合均匀分布，k = 、 了，故U =；= 0 0 1 4 、 3： 0 0 0 8 。 ( 4 ) 读数误差引入的不确定度 U 。取分度值的 1 1 0 即 5 0 2 o o 5 年 第 6期 科技 西气东输管道工程是我国2 1 世纪西部大开发战略的重点 项 目之一， 该工程管道在安徽省蚌埠市怀远县常坟区境内穿越 荆山湖行洪区和淮河河道， 管线走向近东西向， 东西岸堤防分 别为淮河堤防的黄苏段和荆山湖段行洪堤。穿越淮河段管道总 长为9 9 1 m， 入土角度为9 。 l O ” ， 出土角度为 5 。 3 o ， ， 曲率半径约 为 1 5 O O m， 穿越最大深度在地表以下 2 6 1 O m， 穿越钢管直径为 l O l 6 m m， 壁厚 2 6 2 ra m 。定向钻头出土后 从小到大共进行 5 次 扩孔和一次回拖 钻进和扩孔均有泥浆护壁。泥浆的粘度控制 在6 0 s ， 泥浆压力为2 0 M P a 成孔后直径为 1 1 2 0 m m。 一 、管道穿越施工引起的隐患 管道穿越施工在第 4次扩孔时 两岸堤身背水侧靠近入土 点和出土点地面开始出现轻微塌陷。黄苏段距背水侧坡脚5 0 m 处， 出现 3 个大小不等的塌坑， 左岸荆山湖行洪堤背水侧坡脚 1 6 8 m左右出现塌陷坑， 由于当时连日大雨 塌坑逐渐扩大 最 终形成直径约 5 m塌陷坑 坑深达 2 7 m左右。在扩孔和回拖期 间， 在入土和出土点附近的地面和河床均有冒浆现象。 二、 堤防质量隐患成因分析 影响地表塌陷和塌坑的主要因素是管道成孔上部覆盖层 稳定性以及多次钻进高压泥浆对成孔上覆盖层的破坏作用 另 外输气钢管的回拖和多次扩孔对覆盖层与砂层中的孔壁也有 一 定的破坏作用。 1 ， 管道成孔上部覆盖层稳定性估算 ( 1 ) 管孔上部浅层覆盖层稳定分析。 参照 公路隧道设计规 范 J T J 0 2 6 9 0计算， 设抗滑阻力为T 滑动力为 T 计算中不考 虑管壁阻力， 只计洞顶土体滑动面的摩阻力。 乙 。 牛 - 串 - 牛 牛 ， 牛 - 孛 牛 ， 牛 ， 牛 ， 牛 牛 牛 幸 牛 牛 牛 一， ， 牛 ， ， 一 ， 牛 - ， 幸 幸 牛 牛 牛 牛 0 叭， 再取其一半， 按均匀分布取k = 、 了， 故u 4 = 0 ， 0 0 3 。 ( 5 ) 计算取舍引入的为U 。 其偏差为0 0 0 5 ， 按均匀分布取 k = 、 3， 故 u = o 0 0 3 。 ( 6 ) 零位的变化引起的为 U 。变化量为 0 ， 0 1 ， 按正态分布 取 k = 2 ， 5 8 ， 故 1 1 6 0 ， 0 0 4 。 r 下 彳 则U B = V u + u ； + u ； + 。+ u ； = o ， 0 1 7 ，则合成标准不确定度 维普资讯 道穿淮堤防 质量隐患成因分析 宋新江 吴 杰 张 书林 宋 赞 抗滑阻力 滑动力 式中： T - - Wh t g 0 T = B 。Hh 安徽 ( 1 ) ( 2 ) 一躯力 ； B 广 _ _ 孔宽； O 土体滑动面摩擦角，计算中取0 = 0 7 p ， p 为试验统计 值 取 1 3 。 ； H _ 一管道埋深。 运用上式可估算管线两端埋深较浅部位的上覆盖层土体 稳定性， 根据工程地质资料 不计泥浆压力计算得， 当埋深 1 0 m时， 上覆盖层土体基本稳定。 ( 2 ) 管道成孔坍落拱高度估算。根据普氏理论计算拱高h 为： T B + 2 H tg ( 4 5 。 一 ) h 7 7 ( 3 ) 2 f f 式中： B 洞宽度； H _ 一洞高； 坚固系数 ； 土 体内摩擦角。 其中f 对砂层可取 0 3 ， p 取 2 7 。 。 根据上式不计泥浆压力作用，计算得砂层成孔拱高为 3 1 3 m； 管道穿过深层可至硬塑状粘性土 计算得垂直向孔高为 1 6 0 m左右。 2 造孔时泥浆压力影响 ( 1 ) 孔内泥浆最大允许压力估算。 土坝坝体灌浆技术规 u c = ： 0 0 1 8 C ， 扩展不确定度： U ： k u c ： 0 0 5 C ( k ： 2 5 8 ) ， 则 合 成 标 准 不 确 定 度 c= V u ： +4 ： 0 0 1 7 C ， 扩 展 不 确 定 度 ：U ： k u c - O 0 5 C ( k = 2 5 8 ) 。 ( 作者单位： 安徽计量测试研究所) 责任编辑： 陈泰 范) S D 2 6 6 8 8中规定 地层最大允许灌浆压力按下式估算： P b = O t c r 3 一 盯 2 + 盯 t 一 y h ( 4 ) 式中： 盯 厂小主应力； 盯 厂中主应力； 一土体抗拉 强度， 计算中未考虑； 一 泥浆重度； h 灌浆高度； 一 圆 孔的应力集中系数 取4 0 。 当管道埋深取 1 7 5 m时，根据上式估算 P 约为0 3 8 M P a 。 穿越施工中泥浆压力为 1 5 M P a 2 0 M P a ，故对地层产生劈裂破 坏。 ( 2 ) ：f L 内静止泥浆压力估算。造孔时水平定向钻通过砂土 层段 孔壁的泥浆压力按静力计算 取地面高程 1 7 5 m， 管道穿 越砂层高程 0 m， 两岸地下水位 1 6 0 m， 河平均水位 1 7 0 m， 泥浆 比重 1 o 7 ， 据此计算泥浆压力 P = 1 8 4 k P a 、 水压力 P = 1 6 2 k P a 、 有效压力 P = 2 2 k P a 。设砂层浮容重为 1 0 g c m ， 那么塌落拱中 心点最大压力为4 2 k P a 略大于泥浆施加于孔壁的有效压力。 停 钻时孔内泥浆压力更小， 以致塌孔。而对于浅层的砂性土， 泥浆 的压力小， 更易塌孔。 ( 3 ) 输浆管喷嘴处泥浆压力估算。 按照上述的假设条件， 经 计算在扩孔 器和挤压器 的喷嘴处泥浆 单位面积 冲力为 1 1 5 M P a 该压力大于最大允许压力， 以致劈裂孔壁形成漏浆。 同时原勘察钻孔回填质量存在问题 在扩孔时发现沿原钻孔冒 浆的现象。 根据上述计算分析 管道埋深较浅部位上部覆盖层压力小 于输浆管喷嘴处泥浆压力 这样会导致覆盖层隆起 而破坏土 体结构。钻孔四周松散土体更易于随泥浆带出， 尤其砂层更为 严重 在土体内形成较大的孔隙 同时泥浆压力消散则加重地 面塌陷； 当孔内泥浆压力为静止泥浆压力时， 也会引起塌孔。 3 成 因分析 ( 1 ) 参照浅埋洞室理论分析 浅埋管道上部覆盖层土体稳 定性较差， 易出现塌陷 但成孔孔径较小 不会形成大范围的塌 陷和塌坑。 ( 2 ) 成孔时输浆管喷嘴处高压力泥浆使浅覆盖层土体向上 隆起， 破坏土体结构， 当孔道四周泥浆压力消散， 引起孔内过量 坍塌， 是地面形成裂缝和塌陷的另一个主要原因。 ( 3 ) 管道穿过的砂层为粉砂、 极细砂、 细砂和中砂， 属微至 中等液化土层， 受扰动后强度降低易塌落。由于多次扩孑 L ， 泥浆 循环带走大量砂粒 使砂层成孔几何尺寸过大 留下隐患。 ( 4 ) 回拖直径 1 0 1 6 m m、 长 9 9 1 m浮