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油气安全工程第八章
第二章石油工程安全设计
油气田和长输管道工程的建设,除了确定合理的工艺流程,采用先进的技术经济方案和制订切实可行的建设标准外,保证易燃和易爆物质的生产的安全是工程建设中必须认真考虑的一个重要问题。
在工程设计中首先要分析出不安全的因素,采取经济、合理和可靠的防事故措施,才会对生产的安全管理创造一个有利的条件。
因此,一个工程项目在设计阶段就要把安全放在一个十分重要的地位加以考虑。
本章将叙述有关在石油工程安全设计中要考虑的主要问题,如工程地质安全条件的选择、石油和天然气工程设计防火要求、消防工程设计、石油工程设计防爆要求、石油工程设计防雷防静电要求、厂房防爆和安全疏散、专用压力容器与加热炉、常用安全附件等都是安全工程的重要方面。
第一节工程地质安全条件的选择
任何建(构)筑物都要建造在土层或岩石上面,要保证建(构)筑物的安全,必须有坚固可靠的基础。
工程地质勘察的任务,就是依据国家现行的有关标准、规范,并根据工程的实际需要,划分出对建筑有利、不利和危险的地段,提供建筑的场地类别及岩土地震稳定性(如滑坡、崩塌等)的评价,对需要采用时程分析法作补充计算的建筑,尚应根据设计要求提供土的有关动力参数和场地覆盖层的厚度,给工程设计、施工提供可靠的基础资料,保证工程建设的顺利进行。
大量工程实践经验告诉我们,必须重视和加强工程地质勘察工作,提高工程地质资料的准确性和可靠性,才能确保油气田工程的安全、经济、合理、实用。
自然界的地质情况是复杂多变的,因区域、地貌、场地而各异。
限于篇幅,本节只择其影响石油工程安全的主要因素和问题予以论述。
2.1.1地貌单元分类和安全选择的一般原则
石油工程建设中可能遇到的地貌单元主要有山地、丘陵、平原、高原和沙漠等类型。
对不同地貌单元中的工程建设有不同的安全要求。
2.1.1.1山地
在山地工程建设中,影响工程安全的因素主要有断裂(又称“断层”),应查明断裂的位置、产状、破碎带宽度、断裂的活动性以及滑坡、崩塌、危岩等不良地质现象。
当建设场地为岩石地基时,应查明岩石的风化程度和边坡稳定性,注意勘查有无可溶性岩层形成的溶洞(简称“岩溶”)。
当建筑物设置在槽沟地形内或沟口时,还要注意山洪、泥石流发生的可能性。
关于断裂、滑坡、泥石流和岩溶等对工程建设的危害性分析、防治措施和安全考虑原则,将在后面专门论述。
2.1.1.2丘陵
丘陵是经过长期剥蚀切割,外貌成为低矮而平缓的起伏地形。
在丘陵地区进行工程建设时,土方工程一般均较大。
挖方地段岩石出露,承载力高;填方地段原来就是谷底低洼部,土的含水量大,承载力低,有的还有淤泥出现,填土本身也不均匀。
因此在这种软硬不均的地基上建筑时要特别注意地基不均匀沉陷的问题。
挖方地段应注意边坡的稳定性。
如有深的设备基础或地下室时,还要注意到上层滞水的问题。
2.1.1.3平原
按其成因可分为:
山前平原、冲积平原、湖泊平原和海岸平原,分别叙述如一下。
1.山前平原
山前平原的观模有大有小,从外貌上看,环绕着山前成一狭长地形。
靠近山麓地形较高,远离山麓地形较低,形成倾斜地形,故有山前倾斜平原之称。
在山前平原上进行工程建设时,宜将场址选在洪积扇的中上部,离河流有一定的距离,以防河流的摆动和水害。
靠山太近时,易受山洪、泥石流的袭击,要注意边坡的稳定性。
由于山前平原是由无数个大小不等的洪积扇所组成,因此要考虑相邻两个洪积扇的共同作用。
往往有这种情况,场区位于一个大的洪积扇的中上部,土质较好,但同时又处于一个小的洪积扇的边缘地带,局部地段可能出现淤泥。
因此,要充分考虑到地基上的不均匀性和由此造成的不均匀沉陷。
值得注意的是,在我国西北地区的柴达木盆地西部和塔里木盆地的一些山前倾斜平原上,由于气候干旱,往往堆积有含盐碎石土(即内陆盐渍土)。
这种土被盐类胶结成块状,干燥时相当硬,承载力很高,常被误认为是很好的天然地基。
但是,一旦浸水即产生湿陷,有的还具有膨胀性或腐蚀性,导致地基下沉,墙体开裂,基础腐蚀,危及建筑物安全。
这样的工程事故在西北地区各石油基地时一有发生,给基建工程造成严重损失。
因此,需要认真研究内陆盐渍土的湿陷、膨胀和腐蚀机理,采取恰当的技术措施,以确保工程建设的安全。
2.冲积平原
巨大河流的中下游,河谷非常开阔,流速愈来愈小,堆积了大量泥砂,形成一片广阔的冲积平原。
冲积平原上岩石埋藏一般较深,第四纪堆积物很厚,地下水位浅,地基土的承载力较低。
在冲积平原上,凡是地形比较低洼或水草茂盛的地方,过去曾经是河漫滩、湖泊或牛轭湖,常有较厚的带状淤泥分布。
冲积平原上往往有古河道,表现在距地表不深处,有较厚的砂土层呈带状分布。
冲积平原地形开阔平坦,是进行工程建设的良好地方。
场址一般应选在地形稍高的地段,在附近河流洪水位高于冲积平原的层分布,防止地基土的不均匀沉陷。
3.湖泊平原
由于地表水流将大量的风化碎屑物带到湖泊洼地,形成了大片湖心倾斜的平原,称为湖泊平原。
湖泊平原的淤泥和泥炭一般很厚,其中往往夹有薄砂层或粘土层,很少见到圆砾或卵石。
湖泊洼地中水草茂盛,大量有机在洼地中积聚,久而久之产生了湖泊的沼泽化。
沼泽地几乎全是泥炭和淤泥所构成,地下水位浅,常有积水,施工很困难。
由于湖泊平原上的土质一般较软弱,部分地段有淤泥层分,因此,在湖泊平原上进行工程建设时要充分考虑这些特点。
4.海岸平原
海岸平原的地形开阔平坦,缓缓倾向大海。
平原上常有许多丘,有时微呈波状地形。
在海岸平原上建筑时,要选择在地形平坦而又微微高起的地。
要考虑到由于海浪的冲蚀作用可能引起的海岸滑坡、崩塌物理地质现象;应查明场地下淤泥的厚度、性质.分布范围以及泥砂的堆积速度。
一般在低于海平面的局部低洼地段是不适宜进建筑的。
2.1.1.4高原
绝对标高在200m以上顶面平坦的高地,称为高原。
我国典的高原地区有内蒙高原和西北黄土高原。
内蒙高原一般适宜工程建设,但在赤峰和赛汗塔拉至阿巴嘎带,局部地段分布有红色或灰绿色膨胀土(岩),这种土(岩)干燥时坚硬,遇水则迅速崩解,体积膨胀,导致墙体开,对工程建设极为不利,需认真对待。
黄土高原地形平坦,但常被冲沟切割得支离破碎。
黄土具有垂直的节理,因此能保持高耸的直立陡壁。
由于黄土浸水后大都有湿陷性,因此,在黄土上建筑时,要查明黄土的湿陷性质和湿陷等级,重视排水问题。
要注意周围冲沟的侵蚀和边坡的稳定。
当附近有水利工程时,如修建水库、渠道等,要考虑到因渗水导致地下水位上升而产生意外湿陷的可能性。
2.1.1.5沙漠
沙漠是风积的细粉砂广泛分布的地区,面积往往非常广阔,多呈起伏的砂丘,形态上成为波状地形,砂丘有大有小,大的高达数十米甚至百余米,可称为砂山。
当沙漠中的粘土颗粒被雨水搬运到低注的地方堆积下来,就形成了泥漠。
沙漠的边缘常分布有石漠,石漠地面平坦,满布砾石或者是光秃的岩石露头,很少有砂,也很少有植物。
人们往往把这样的地貌形态叫做“戈壁滩”。
在石漠、沙漠上进行建筑时,要防止现代砂丘移动对工程的危害。
要查明砂土的密实度,并要考虑到由于地震或机械震动所产生的液化或颗粒移动。
在泥漠、石漠或沙漠中的洼地进行建筑时,要考虑盐渍土的盐渍化和胀缩性对工程的危害。
2.1.2特殊地质条件的工程地质安全问题
2.1.2.1边坡和滑坡
人类工程活动经常遇到各种斜坡。
这些斜坡有些是自然地质作用形成的,有些是人工开挖形成的。
而斜坡的稳定与否,直接影响到斜坡上和斜坡周围的建筑的安全和使用,甚至导致整个工程的毁坏。
因此,对斜坡稳定性的工程地质研究至关重要。
1.边坡及其安全设计原则
(1)边坡的分类
与建筑物有关的斜坡称为边坡(包括天然边坡及人工边坡)。
按组成坡体的物质成分,可将边坡分为岩石边坡和土质边坡两类。
(2)安全设计原则
为保证建筑物的安全,要十分注意边坡开挖的坡度。
现行标准GBJ7-89《建筑地基基础设计规范》对边坡的开挖作如下规定:
①边坡的坡度允许值,应根据当地经验,参照同类土(岩)体的稳定坡度值确定。
当地质条件良好,土(岩)质比较均匀时,边坡坡度的允许值(高宽比),一般规定如下:
硬质岩石:
1∶0.20~1∶0.50;
软质岩石:
1∶0.50~1∶1.00;
碎石土:
1∶0.50~1∶1.00;
粘性土:
1∶1.00~1∶1.25。
②对于土质边坡或易于软化的岩石边坡,在开挖时应采取相应的排水和坡脚、坡面保护措施,并不得在影响边坡稳定的范围内积水。
③开挖土石方时,宜从上到下,依次进行;挖、填土宜求平衡。
尽量分散处理弃土,如必须在坡顶或山腰大量弃土时,应进行坡体稳定性验算。
2.滑坡
斜坡土体或岩体在重力的作用下,沿着一定的软弱面(或带)整体向下滑动的现象,称为滑坡。
一个建设场地,是否存在滑坡,应当在选厂阶段给予特别重视,早期发现,使工程建筑尽量避开或采取防治措施。
因此,如何识别滑坡就显得特别重要。
(1)滑坡的识别方法
活动的滑坡区一般可以根据对航测照片或卫星照片的研究加以辨认。
在滑坡区域一般是陡峻的且没有植物覆盖。
然而,不活动的滑坡区不易从航测照片或卫星照片上辨认。
因此,识别滑坡区的最好方法是进行详细的地面调查。
在调查中识别滑坡的主要标志有:
①地面有细如发丝甚至宽达几米的裂缝;
②坡面上存在渗流区或斜坡上地下水露头发育;
③排水不良,沿斜坡分布着洼地并形成池塘;
④在现代河床受冲刷的凹岸,山坡反而稍微突出河中,使河流弯转改道,或岸坡有大孤石残留分布;
⑤沿山坡或在山坡脚上生长着倾斜或弯曲的大树。
(2)滑坡的防治措施
常用的防治措施有:
①排水设置排水沟以防地面水浸入滑坡地段,必要时还应采取防渗措施。
在地下水影响较大的情况下,应做好地下排水工程。
②支挡根据滑坡堆力的大小、方向及作用点,可选用垂力式抗滑挡墙、阻滑桩及其他抗滑结构。
抗滑挡墙的基底及阻滑桩的桩端应埋置于滑动面以下的稳定土(岩)层中。
③护面采用灰浆抹面或加筑一层护面,以保护岩土体,使其天然含水量尽量保持稳定。
为防止土坡受水冲刷,种植草皮也是一种有效措施。
④卸载在保证岩土稳定的情况下,可在滑体后部的主滑部分削方减重,在滑坡前部抗滑部分填土加载,以改变滑体的重心位置,减少滑动力或增加抗滑力,提高滑坡的稳定程度。
⑤加固采用直接改变滑带土的性质的办法来治理滑坡。
如通过裂缝向滑带压注水玻璃、粘土或石灰粘土浆等使之硅化或钙化,以提高滑带土的强度并堵塞裂缝;用钻孔打穿滑带,在孔内爆破,同时灌入混凝土浆以提高滑带土的强度。
此外,还有一种称为“预应力拉杆锚固”的加固抗滑方法。
这种方法使滑体的前部与稳定岩(土)体紧相连结,提高了对滑体的其它部分抵抗能力,使整个滑坡趋向稳定。
2.1.2.2泥石流
在一些山区内,由于暴雨或融雪的影响,形成一种携带着大量固体物质(粘土、砂粒、石块等)沿着沟谷急骤下泄的特殊洪流称为泥石流,也称山洪泥流。
泥石流对工程建筑的危害较大,和一般的水流作用是全然不可相比的。
如1964年7~8月份,因暴雨,在甘肃兰州西郊发生的一次不大的泥石流,就冲毁建筑物20多幢,附近的车站也被泥石流漫淤。
1.泥石流发生的基本条件
泥石流的发生必须具备三个基本条件:
①在流域内及河床中具有大量的松散物质;
②汇水区内具有陡峻的山坡及河床陡坡;
③由暴雨或融雪产生的猛烈山洪,可以形成大量水流而将汇水区的松散碎屑物质带走。
一般典型的泥石流从上游到下游能明显地划分出形成区、流通区和堆积区三个区段。
2.泥石流的防治措施
泥石流的防治要遵循预防为主、治理为辅的原则。
一般是在上游采取水土保持措施,中游采取拦截措施,下游采取排泄措施。
在上游形成区进行植树造林,水土保持;修建蓄水工程,削弱水动力;修建防护工程,稳定土体。
在流通区修建拦砂坝,拦截固体物质,固定沟床,减缓纵坡。
在堆积区修筑排导沟、导流堤、停淤场,疏排泥石流。
对于稀性泥石流宜修建调洪水库、截水沟、引水渠和种植水源涵养林,以调节径流,削弱水动力,制止泥石流的形成。
对于粘性泥石流宜修筑拦石坝和种植树木,以稳定上体,防止泥石流的形成。
2.1.2.3岩溶
岩溶在国外一般称为喀斯特(Karst),是指可溶性岩层,如碳酸盐类岩层(石灰岩、白云岩等)、硫酸盐岩层(石膏等)、氯盐(岩盐)等,受水的溶蚀作用及其所产生的地质现象。
岩溶对建筑地基的稳定性影响极大。
此外,在岩溶发育地区,常常伴随有上覆土层中的土洞问题,导致地表塌陷,危及工程安全。
岩溶发育地区的地基不均匀性常常是较高的,当有土洞时更是如此。
岩溶地基的设计原则应符合下列要求:
①总平面布置应与岩土工程分区相适应,重要建筑物应避开岩溶区。
②碳酸盐岩岩溶可按其分布现状进行稳定性评价,当地基为石膏、岩盐等易溶岩时,应考虑溶蚀作用的不利影响。
③不稳定的岩溶洞穴应以地基处理为主,可根据其形态大小及埋深,采用换填、楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越等方法。
④岩溶水的处理应在查明季节性动态特征的基础上采取宜疏勿堵的原则。
⑤未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷及预测的塌陷影响范围内,不应作天然地基,应采用梁板跨越。
对重要建筑物,宜采用桩基或墩基。
2.1.2.4断裂
由于地球内力和岩层应力的作用,地壳各岩层间受到挤压或旋扭,就会产生断裂(或称“断层”)。
在有地震活动的山区或丘陵地带,由于近代地壳构造运动比较剧烈,常常在建设场地或输油(气)管道经过地段内遇到断裂,要想避开它是困难的,有时甚至不大可能。
即使在平原地区,覆盖层下也往往存在着基岩断裂。
这就迫使人们去考虑一个重要问题:
如何正确评价断裂对工程建筑的影响。
多年来相当广泛地存在着一种看法:
不论什么性质的断裂,在发生地震时,位于其上的建筑物就会比离断裂较远的同类建筑物受震害更大。
因而在选择建筑场地时要求尽量避开各种断裂;若不能避开,就应提高抗震设计中的设防烈度。
在一些抗震规范中就有这样的规定。
但是,通过对我国近十余年大地震的宏观考察和分析后,认为上述看法不完全正确。
随着研究工作的深人,人们发现相当一批断裂,特别是多年来已经停止活动的老断裂,对工程建设无影响。
只是那些全新活动断裂,尤其是其中的发震断裂对工程有害。
因而需要对断裂进行地震工程分类,区别对待。
1.断裂的地震工程分类
①全新活动断裂:
在全新地质时期(10000年)内有过较强烈的地震活动或近期正在活动,在将来(今后100年)可能继续活动的断裂。
②发震断裂:
全新活动断裂中,近期(近500年来)地震活动中、震级M≥5级的震源所在的断裂;或在未来100年内,可能发生M≥5级的断裂。
③非全新活动断裂:
10000年以来没有发生任何形式活动的断裂,即所谓老断裂。
2.断裂的地震效应评价
①对于全新活动(包括发震断裂),可根据其基本活动形式区别对待:
当活动断裂两翼只有微量位错或蠕动,这样的断裂一般对工程建设影响甚微,视工程的重要性决定是否需要采取适当抗震措施。
当活动断裂上的覆盖层很厚(一般指厚度大于50m),下部基岩的错动,一般不会导致地表与基岩错动贯通的裂缝(即地表断裂),因而对工程建设的影响般也不必考虑。
当活动断裂可能产生明显位错或地面裂缝时,则对工程将产生严重的危害。
美国加州的艾梅顿酒厂内有一座厂房,正好位于有名的圣安德列斯大断裂上,由于断裂活动,使该厂房屋顶裂开。
我国秦京输油管道在1976年唐山地震中有4处破坏,均发生于管道与活动断裂相交的部位。
由此可见,对于这类断裂要认真对待。
我国现行国标GBJ11-89《建筑抗震设计规范》明确规定:
发震断裂带上可能发生地表位错的部位为危险地段。
因此,建设工程应避开发震断裂带,其避开距离应根据发震断裂的等级、规模、覆盖层厚度以及建筑类别等因素确定。
美国加州的规定是:
凡属人类占用的建筑物,均不得建在发震断裂线上,建筑物距发震断裂的最小安全距离为15m。
有些工程实在难以避开发震断裂时,则应对建筑物按有关规范采取特殊抗震措施(如地梁、基础栅格)。
对于管道工程,则在跨越断裂带的地段按《输油(气)埋地钢质管道抗震设计规范》采取抗震措施(如增加管子的壁厚、设膨胀节等)。
②对于非全新活动断裂,不必专门考虑抗震问题,当断裂破碎带发育时应考虑不均匀地基的影响。
关于活动断裂的规模、活动性的鉴别,对地质工作者来说是一个很困难的问题,必须要有地震工作者的协助,共同研究已有资料、图件和文献,必要时通过现场实地踏勘,进行监测、试验确定。
2.1.2.5强震区场地与地基
关于地震的基本知识及防治对策,本书第十五章有专门介绍。
本节只着重在强震区进行工程建设时,应如何考虑场地与地基对震害程度的影响,以及应采取的设防措施,确保工程建设的安全。
强震区是指抗震设防烈度等于或大于7度的地区。
工程地质勘察研究的重点,主要是在强震作用下的地基失效和场地变异。
1.建筑场地的选择原则
在强震区选择建筑场地时宜选择对建筑抗震有利的地段;避开不利的地段,当无法避开时,应采取适当的抗震措施;不宜在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。
各地段按下列原则划分:
有利地段:
系指开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土地段。
不利地段:
系指软弱土,液化土,条状突出的山脊,高耸孤立的山丘,非岩质的陡坎、河岸和边坡边缘,平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层(如故河道、断层破碎带、暗理的塘浜沟谷及半填半挖地基)等地段。
危险地段:
系指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂可能发生地表位错的部位。
2.饱和砂土、粉土的地震液化判定
建筑场地内有砂土、粉土,且地下水位距地表很浅时,在地震过程的短暂时间内,由于地震力的作用,使砂土、粉土遭受震动,孔隙水压力骤然上升,而达到了所谓液化状态,因而丧失承载力,导致地基下沉,建筑物产生破坏。
对液化的判定方法,现行国标GBJ11-89《建筑抗震设计规范》规定分两步判别:
即按土层的地质年代、粘粒含量、上覆非液化土层厚度和地下水位深度等因素进行初步判别;当初步判别认为需进一步进行液化判别时,则采用标准贯入试验进行判别,并计算液化土层的液化指数。
根据液化指数划分液化等级,而后根据液化等级和建筑类别,按该规范有关规定选用抗液化措施。
3.强震区地基杭震设计原则
当建筑场地有下列情况之一时,需要采取适当的处理措施:
①当建筑物的固有周期与场地卓越周期相同或相近时,可能发生共振破坏。
需要对甲、乙类建筑的自振周期及刚度进行调整,避开共振周期范围。
②在封闭的地形地貌条件下,河曲凸岸端部或河道两岸附近,可能发生地表驻波破坏。
所谓驻波是两个方向相反而幅值与频相均相同的波列,驻波对建筑具有很大的破坏作用。
因此,应加强甲、乙类建筑的整体刚度或采取构造措施。
③斜坡或倾斜层面及平坦场地下倾斜而软弱的地层,地震作用下可能发生滑移破坏。
工程建设应避开这些地段。
④在震中区由于全新活动断裂的活动引起地表断裂或错动破坏,应按前面已提到的有关断裂的措施进行处理。
2.1.3特殊性岩土的工程地质安全问题
我国地域辽阔,南北方气候差别较大,东西方地势高差悬殊。
在整个地质历史中,我国不同地区的发展和沉积环境是不同的,因而就各自形成一些特殊的土层。
这些特殊性土分布面积较广,又有明显的地域性。
例如,西北和华北地区的黄土,南方云南、广西及湖北等省的膨胀土,沿海地区和一些内陆湖盆、洼地中的软土,还有盐渍土等等。
这些特殊性土,由于它们各具特殊的工程地质性质,如不认真对待,将会造成地基显著下沉或隆起,甚至严重腐蚀基础,危及建筑物安全。
在本节中,我们要阐述的是湿陷性黄土、膨胀岩土、盐渍岩土和软土的工程地质问题。
这些土是在工程建设中最常遇到的特殊性土,当然,还有一些特殊土,由于篇幅所限,这里暂且从略。
2.1.3.1湿陷性黄土
黄土在一定压力作用下受水浸湿,土结构迅速破坏而发生显著下沉,导致建筑物破坏,有此种特性的黄土,称湿陷性黄土。
因此对其勘察工作应着重围绕湿陷性进行。
1.湿陷性评价
在黄土地区工程地质勘察中,湿陷性评价正确与否,直接影响设计措施的采取。
现行《湿陷性黄土地区建筑规范》规定对黄土湿陷性的判定与评价,有一套工作程序,并根据计算得出的分级湿陷量按表2.11划分湿陷性黄土地基的湿陷等级。
表2.1.1湿陷性黄土地基的湿陷等级
湿陷等级
湿陷类型
非自重湿陷性
自重湿陷性
分级湿陷量△s,cm
I
II
Ⅲ
△s≤15
15<△s≤35
△s>35
△s≤15
15<△s≤40
△s>40
2.湿陷性黄土的地基设计原则
湿陷性黄土地基上建筑物的设计措施可分为三大类,即地基处理措施、防水措施和结构措施。
地基处理:
是采用各种不同的处理地基土的方法,全部或部分消除地基土的湿陷性。
它是消除黄土湿陷内因的可靠措施。
防水措施:
是以减小水浸入地基的机率和数量为手段,消除湿陷的外因,从而防止地基土湿陷的重要措施。
结构措施:
是使建筑物在其地基一旦遭受局部浸水的情况下适应或减少不均匀沉降,是设计中必须采用的辅助措施。
这三种措施中,地基处理是最基本的措施,故有必要进一步阐述。
地基处理措施可分为局部处理(即消除地基土的部分湿陷量)与全部处理(即全部消除地基土的湿陷量)两种。
(1)局部处理
这种处理的目的主要是为了减少建筑物地基在附加压力的主要影响范围内的湿陷量,并使人工地基层起隔水层作用,以减少下部未处理土层的浸水机率。
常用的局部处理方法有两种,即土(或灰土)垫层与重锤表层夯实。
对于非自重湿陷性黄土地基:
最小处理厚度一般为1.0~1.5m,Ⅲ级地基土上的重要建筑物为2.0m.
对于自重湿陷性黄土地基:
最小处理厚度一般为1.5~2.0m,Ⅲ级地基土上的重要建筑物为2.5~3.0m。
(2)全部处理
这种处理的目的是消除全部湿陷量,常用的处理方法有下列几种:
①灰土桩(或碎石桩)挤密地基一般在桩孔间挤密土层的最小干密度不小于1.5g/cm3,否则难以完全消除湿陷性。
②爆扩桩桩的长度以不超过8~10m为宜。
桩的扩大头应支承在非湿陷性土层上。
③钻孔灌注桩可用于穿透厚度较大的湿陷性黄士层。
扩底灌注桩的支承条件与爆扩桩的要求相同;不扩底的灌注桩应支承在密实的土层上。
④预制桩预制桩应打入密实的土层或砂砾层中,其打入深度要通过试桩确定。
⑤预浸水处理地基可以消除全部土层的自重湿陷性。
处理后,还应按照非自重湿陷性黄土地基处理上部因自重压力不够而未消除湿陷性的土层。
在采用此法前,要考虑附近已有建筑物的安全和边坡的稳定性。
2.1.3.2膨胀岩土
在工程建设中,经常会遇到一种具有特殊变形性质的粘性土(或粘土岩、泥岩),它的体积随含水量增加而膨胀,随含水量减少而收缩,并且这种作用循环可逆。
具有这种膨胀和收缩特性的岩土称为膨胀土(岩),也称为胀缩土或裂隙粘土。
这种土(岩)的粘粒成分主要是强亲水矿物—蒙脱石、伊利石、高岭石,尤其是蒙脱石,胀缩性能较大,能使地面隆起,墙体开裂,严重地危害建筑物的正常使用。
据有关资料统计,全世界每年因膨胀土灾害造成的工程损失,至少在50亿美元以上,大大超过了地震、风灾、洪水等灾害损失的总和。
我国也是一个膨胀土(岩)分布面积较广的国家。
近年来,我们在石油工程勘察中,又在新疆、内蒙等地发现了一种新类型的膨胀岩(泥岩)。
这些膨胀岩土给工程建设造成的损失巨大。
故从工程地质勘察与建筑设计的角度看,准确地区分与判定膨胀土,掌握其工程特性,提出有效的对策,对保证工程建设的安全,具有重大的意义。
1.膨胀土的判别
按现行标准GBJ112-87《膨胀土地区建筑技术规范》,凡具有下列工程地质特征的场地,且自由膨胀率(系指人工制备的烘干土,在水中增加的体积与原体积的比,以百分率表示)大于或等于40%的土,应
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