浅谈沼泽区和冻土区管线埋设

　　摘要：根据沼泽区和冻土区管线特点，分别给出了各自的管线采用的铺设方法。研究表明，在各种具体情况下，究竟采用那种方案，应首先由沼译或冻土的类型，自然条件以及管钱对土壤物理一机械性能产生的影响来决定。管线产生的影响机械基本决定了管线铺设方案、运行中的重量和热力状态。施工方法也可能对管子与周围土壤产生相互作用的影响。
　　关键词：沼泽区和冻土区，管线，埋设，铺设
　　一、管线铺设方式
　　沼泽区和冻土区的管线，目前采用三种方式铺设。
　　（1）埋设、管线铺设在土壤中，埋深超过管子的直径。
　　（2）半地下铺设和地上铺设，半地下铺设管线埋深小于管线直径，管子超出地面部分用土覆盖。
　　（3）地上铺设时管线铺在地平线上用土覆盖，架空铺设，管线铺于高于地面的管架上。
　　二、沼泽区管线特点
　　沼泽地区的埋设和地面铺设的管线，与铺设在硬土中的管线不同，会在经过一段时间后改变原有位置。这是因为湿土受到不大的负荷也会大量压缩的缘故。管线在运行中产生纵向力，使管子作相当大的横向位移。假如弄清楚管线沿途湿土的物理机械性能，因而预先确定了相应的应力状态，就可以相当准确地计算出管线在湿土中的横向位移。当位移作用超过管子张度所允许的范围时，可以采取加强湿土承载力的措施。在湿土层厚度不大而砂士又距离不远的情况下。这种措施是相当筒单易行的。湿土一般都吸足水分。管线铺在湿土中，需要在管子上加重或采取固定管子的措施，以防管子上浮，尽量要求安排在冬季施工。表面已形成坚实的冻上层，在冻土层上可以与通常条件下一样施工。但这样也有不少缺点，即没有顾及到沼泽的待殊性，也难估计到管线在夏季将会发生什么情况。上部土层解冻过程中发生的悄然变化在施工过程中就应考虑。湿土必须承载力，那么在铺管之前就应做好这项工作。在这里还应提到沿管线建造道路的问题，沼泽区的道路很重要。有时沿管线道路筑成临时性的，在施工过程中就不好通行；有时在冬季施工，干脆不修道路。建造永久性道路是需要很多资金、设备和时间的。但若没有沿线道路，在管线运行中就会出理困难，尤其在大修时困难更严重。及时修建沿线永久性公路可提高沿线沼择区管线的运行安全牲。
　　三、永冻土区管线恃点
　　永冻土的特性是其物理一机械性能对热影响有高度敏感性，永冻土区的土壤。当沮度低于零度时，具有很高的强度和相应的承载力。相当于土壤上升；甚至上升到零度，就会使土壤中的冰触化。破坏各土壤中颗粒强固粘结力。土壤强度就急剧下降，土壤疏散，甚至在本身重量作用下（更不用说外界负荷的压力作用），发生大量沉降，在很多情况下形成陷坑、溶洞等。温度变化的改变冻土层就会发生的膨胀变形。地下水流到冻结线时膨胀尤其严重，可能使土壤表面抬高达30cm。在这样的地段会形成鼓胀小丘，石冠，斑状冻原等。土壤表层(冻土层》和下层(触化层》温度相差很大时会形成竖向裂缝。深可达3-4cm，宽可达别10来cm。铺没在这种土城中的管线很白然地要受到机械的和热力的作，由这些作用迅速引起上述现象，从管线变形和应力状态。这些变形和应力状态会达到有些地方管线破裂的程度，提出了管线在永冻土层不能铺设。我们认为，在永冻土地区采取埋设方案时必须保证冻土状态稳定，或者保证管线位移小于管线强度所允许的极限，只要措施落实，能保证管统安全运行。
　　3.1管线埋设
　　管线与土壤相互作用力。当管线埋得不太深时而在受冻土自然参数动态影响的悄情况下，冻土在零上温度操作的管线周围形成所谓“触化圈”是十分重要的。埋设，管线可埋设在基土或铺垫硬土上或湿土层中。假如湿土层厚度不超过2~2.5m，以理设在基土上较好，如果湿土层很厚则可以埋没在湿土层中为宜。上述两种埋设方法产生不同的静力条件。理设在基土上的管线几乎不下沉，埋设在湿土层中的管线可能要下沉相当多，因而使管线中的应力状态起相当大的变化。
　　3.2挖管沟
　　方案1：冬季挖管沟。当湿上层厚度不超过1m时。湿地一般全部冻结，所有挖沟、安装、回填作业都可以照正常办法进行，不需修建挖掘机行走用的垫木道路，也不需要用垫板。如果湿上层较厚，即使天气十分寒冷湿土也不会冻得过深，这是因为湿土中有机物分解能产生热量。使湿上保持零上温度的缘故。在这种情况下，可以采取冰冻挖掘机行走道的办法。在挖土前几天先用拖拉机把5一6m宽的一条行走路表面压实。冻结的压实层的厚度应不小于20-30cm。在这行走道上用反铲后退挖沟。
　　3.3分层冻结
　　方案2：在所有各类湿土区，特别是通行不便的湿土区，可以用爆破方法开沟。开沟用硝棉火药制成的绳状炸药，连续不断的硝棉药；放在水中，能随如梯恩梯、黑索金等中问高缝炸药的爆炸面爆炸。硝棉火药也可用来开水下的管沟。
　　方案3：在软土地区铺管，这种软土的承受力允许使用专们的挖掘机。有时甚至可用一般的挖掘机而不需铺垫板。管沟用反铲或拉铲开挖。软土工作与正常情况下没有区别，只是要尽量减少挖握机和其他机械在同一轨辙上通行的次数。问题是软土地表面有一层浮盖层，把施工机械的荷重向广处和深处，挖掘机在同一轨辙上上走过几欢后，浮盖层整体性遭到破坏，土壤的承载力大大减小。管沟从岸一边挖到另一边，为了防业挖掘机出事，必须在岸边设置保镖拖拉机或推上机，以变事先拴好的钢丝绳，把挖掘机拖到硬土上来。
　　方案4：湿土的承级力较小，如果不建垫木道路或不铺垫板，即使专用挖土机也不能使用。第一种方法：挖掘机利用垫板挖钩。挖掘机沿管沟基线在行走用木棍或金属管制成的垫板行走。常用三根长6m、直径为18到24m的木棍做垫板。三根木棍的垫板需6到8块，两根木棍垫板需8到12块。用垫板挖沟十分麻烦，挖掘机的使用效果要降低60-80%。一半以上的作业时间要花在搬迁垫板上。第二种方法：挖掘机装在管子制成的爬犁上挖沟，爬犁和挖掘机用1台或两台掩拉机通过钢丝绳沿管沟基线搬着走。爬犁是用4一5根直径500-800毫m、长为7~8m的管子制成。带反铲或拉铲的挖掘机装设并固定在爬犁上。组成爬犁的管了，其根数和长度应根据必要的支持面积决定，由爬犁和挖掘机产生的压力必须小于湿土的允许压力。在工作开始前，用钢丝绳把爬犁和拖拉机横过沼泽连接起来。在挖掘过程中，拖拉机按照挖掘机手的指示一步一步地把爬梨拖向前进。为此，挖掘机手和绞车司机或拖技机手之间必须有很好的通讯联系。这种方案适用于所有各类沼泽地区。第三种方法：利用装设在能在水沟中自由浮行的浮船上的挖掘机挖沟，这是前一种方法的变种。先在沼泽区边缘挖坑，其尺寸足可容纳浮船沉入水中。然后把拉铲佗掘机装在浮船上，牢牢困定。挖扭机依靠桥桩移行。开挖俘船前方的泥土，挖掘工作开始之前应特别注意检查，一定要保证挖掘机在浮船上稳定。第四种方法：如果管线要通过几公里长的沼泽区，则可利用吸泥泵开构，这样铺管与水下穿越没有区别。第五种方法：湿土层厚0.5-0.8m下面是硬土，硬土承载力允许一般挖掘机作业。用这种方法挖沟可以不建垫木道路，甚至不用垫板。推土机在挖掘机前推去湿土层，硬土外露。涅土层管沟的宽度应能保证挖掘机顺沟移行。开湿土层管沟最好用万能推上机，反铲挖掘开硬土中的管沟，沟底低于设计标高15-20cm。推土机应对挖掘机起保镖作用，在挖掘机有些下陷时借助钢丝绳在前面拖。在湿土最厚为1.5m的沼泽区挖管钩。在这样的沼泽区管线铺设在硬土上，管沟用正铲佗箱机开挖。挖掘机开始从边缘挖上，逐步下行到设计深度，沿着管沟向前移动。最大深度不能超过2m，以便挖掘机能弃土到沟的边缘。管沟斜坡挖出来怎样就怎样，听其自然。以后可能会坍塌，但因开挖出来的管沟的宽度很大，所以沟深不会受影晌，只是沟底宽度减小到1~1.5m。用这种方法开沟时必须采取排水描施。排水可利用任何种泵；只要能把进入管沟的水抽出来，送到不再流回管沟的远处。
　　3.4管线下沟
　　现在主要采用两种下沟法，即分解法与综合法。分解法是先开管沟，再管线下构。用综合法时管线绝缘和下沟与开管沟同时进行。分解法下沟必需在管沟挖成后尽快下沟，以免斜坡倒塌，管沟沟底上升。分解下沟法。最普通有三个工艺方案：
　　（1）加压重的管线从岸边沿沟底向前拖。
　　（2）管线在水面上面上沿管沟俘运。然后下沉处底。
　　（3）如管沟有水利用减重浮筒在水面上拖运。管线在水而上沿管沟浮运，然后加重下沉。对原油管线和油品管线用充水的办法加重，对气管线用加压气的办祛加重。
　　四、管线地面铺设
　　地面铺设管线可埋在填土中或半填土中或铺在沼泽地面上。填土可以用运进来的硬土或泥煤土加硬土垫层或不加垫层筑成。这样的铺管方法在实际中是相当普遍的。
　　参考文献：
　　[1]齐宝库.工程项目管理[M].大连：大连理工大学出版社，2003.

《浅谈沼泽区和冻土区管线埋设》

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