高填方区沉降对管道的影响分析

I三1=1摘要：本文借助于Sowers对高填方区沉降观测研究，对穿越填方区进行不均匀沉降计算，并分析对管道的影响。从而的出管道在高填方区敷设的措施与保护原则。为以后类似工程提供一定参考。高填方区；管道；不均匀沉降；Sowers一、工程概况管道路由经过区域进行淤泥、建筑垃圾以及少量生活垃圾填埋作业。因地形及城市规划限制，路由无法调整。消纳场已停止整体堆填2年，局部存在小范围倾倒。管道路由与填埋区域交叉地段平面长189m，详见图1.0-1。齊J北侧填方区域南侧填方区域图1.0-1填方区域管道路由走向图

rW南侧填方区域北侧填方区域rW南侧填方区域北侧填方区域图1.0-2填方区域埋深示意图根据地勘报告，如图1.0-2紫色线以下为原始地表线，以上为后期填方工程。其中填方最深处为17.7m，属于高填方区。交叉段管道设计压力为6.3MPa，钢管规格为①813x14.3mm，材质为L450。全线采用加强级3PE防腐。二、计算与分析1、填方区沉降计算管道在填方区内敷设，填方区已停止填方2年多，初始因增填导致的沉降已消失，剩余为填方体自身在重力的作用下发生的蠕变以及固结压缩变形，因此在填方体堆填完成若干年后仍有沉降。当土体发生沉降时，管道会随之受到影响，发生不同程度沉降与形变，从而对管道造成安全影响。Sowers等对填方体长时间观测后发现填方体的沉降量与时间存在着线性关系。TOC\o"1-5"\h\z根据Sowers土壤动力模型［1］其沉降量St=S.+S，其中St为总沉降量，S.为瞬时沉tic t i降量，Sc为主固结沉降量。C.o'+Ao'S二C'xHxlog(— )ic o'0S二C'xHxlog(：)cat0其中：C'为修正瞬时沉降系数，取值0.17〜0.36；cC'为修正主固结沉降系数，取值0.03〜0.1；H为填方高度，m；b'为作用于填方上层中点的覆压力，N；0Ab'为竖向增填时引起的压力增量，N；t为主固结沉降的开始时间，a；0t为主固结沉降结束时间，a。1填方区已停止填方，因增填导致的瞬时沉降量可忽略不计。主要填方物为淤泥，建筑垃圾以及少量生活垃圾后期的主固结沉降量。为方便分析针对本案例选取南段进行分析。根据文献，不同填方物的C'选取不同，对于硬黏土C'取0.05，对于生活垃圾堆填aa物C'一般取0.1[2]根据本穿越段情况，采用C'=0.06进行分析计算。aa主要选取参数如下：表2.1-1主要参数选取表参数H(m)t°（年）t1(年)C'a数值15.92300.06表2.1-2计算结果表钻孔钻孔间距（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、相邻点之间的不均匀沉降填方区内任意相邻点之间的不均匀沉降可按下式计算[AS]=S-Sii+1其中[AS]为i点与i+1点之间不均匀沉降，m,S为i点沉降，m；iS为i+1点沉降量，m。i+1表2.2-1相邻两点不均匀沉降表2.2-1相邻两点不均匀沉降通过计算可得相邻两点最大沉降量在钻孔1与2之间，为0.71m。3、不均匀沉降对管道的影响根据设计图纸，每处钻孔都布有一冷弯弯管，弯管角度为4°~12°，每处弯头按0.71m的形变量考虑，部分弯头形变为热煨弯头，弯头与弯管间距最小为8m，符合间距要求。结合弯曲应力进行校核计算。<Q]M<Q]CT =maxmaxWM =0.125ql2maxW亠[1-（口）4]32D5ql4384EI其中t为最大弯曲应力，Pa；maxM为最大弯矩，N・m；maxW为管材截面系数，m3；D为管道外径，m；8为管道壁厚，m；/为跨越长度，m，取55m；q为管道单位长度的计算载荷，N/mW为管段断面的抗弯距，m3；«为弯曲挠度，取0.71m；E为弹性模量，取203x1010pa；经计算最大弯曲应力大于管材许用应力。则应对管沟进行换填处理，采用粗砂换填，且采用浅埋方式敷设，减少管道随填方体沉降而下沉的而趋势。三、建议与结论对于在高填方区内敷