12.4 详细勘察
12.4.1 线路详细勘察的任务是在初步勘察工作的基础上进一步具体化的对各段冻土工程地质问题进行详细勘察。为线路设计、施工、冻土现象的防治提供可靠的冻土工程地质资料。
12.4.2 线路详勘主要是细化管道沿线多年冻土工程地质分区,重点查明高温、高含冰量多年冻土、融区、岛状多年冻土的界限,沿线附近的冻土现象及水文地质条件。对管道沿线的冻胀丘、冰椎、冰丘、厚层地下冰、热融滑塌、热融湖塘、融冻泥流、冻土沼泽等分析评价,判断其形态特征、形成条件、分布范围、发生发展规律及其对工程的影响和危害程度,必要时应进行专项的冻土研究。根据已发现的管道沿线附近冻土现象,结合地形地貌、地层岩性、地下水赋存形式,判断管道开挖后因地下水径流条件发生变化,对管线附近的冻胀丘、冰椎、热融湖塘等冻土现象的影响,预判其发展趋势及是否对管道产生新的危害。通过多年冻土样的分析为设计提供相应的冻土物理力学及热学参数。根据工程需要设立地温观测点,进行地温观测。
12.4.3 本条第1款勘探点的间距与孔深,按表12.4.3规定执行,通常情况下是可以满足的。但是,在含土冰层、饱冰冻土及富冰冻土地段,由于地下冰分布极不均匀,应予加密至每隔100m一个孔,对于少冰与多冰冻土地段,视地形与地质情况可适当放宽。
采用地上架空式的敷设方法时,由于桩、柱基础的间距及其受力原因,勘探点间距应加密。
勘探孔深度的确定,主要是根据冻土上限及附近富含地下冰层的特点,当管道的埋置深度处于上限附近时,必须考虑到由于管道的散热影响。根据原苏联库德里雅夫采夫的资料计算,年平均温度为10℃,管壁温度差为50℃的情况下,管道散热影响的融化深度可达2.0m左右,且得出结论,随着管道直径的增大,直径对融化深度的影响则减少。因此,只有了解管壁以下2m~3m的冻土工程地质条件,才能确保管道的安全和稳定性。
取样与试验工作,这是详细勘察阶段中必须进行的工作。由于冻土中地下冰的水平和垂直方向分布具有极不均匀性,所以取样要比较密。通常情况下,每层冻土必须保证不少于六组试样,并进行室内试验。为了解冻土地下冰的垂直变化,起码应该高于一般情况下的非冻土区的工程地质勘察要求。
12.4.4 穿越工程详细勘察根据穿越方式不同,勘探点布置方法也不尽相同。对于开挖穿越方式,勘探点布置在穿越管道的中线上,最大限度查明穿越段地层岩性。对于非开挖的穿越方式(定向钻、顶管、盾构等),应在穿越管道的中线两侧15m~20m处各布置一条勘探线,两条勘探线上的勘探点交错布置,主要基于防止钻孔对施工阶段带来的隐患考虑。
12.4.5 本条第5款,对于一般冻土区隧道工程,由于输油气管道隧道截面小,对美观、防水的要求低,可充分利用硐室的自稳并加以喷锚支护进行处理,以降低造价,输油气管道隧道修建后硐门封闭,水下隧道管道安装完灌水回注,因此低温对隧道岩体影响较小,一般可不进行地温、气温等项目的观测,因此本条规定只有对长大隧道、地质条件复杂隧道,才根据需要进行地温、地下水和气温等项目的观测。
12.4.6 跨越工程勘察工作应在已确定的管墩及锚固墩位置进行。本条提出的综合勘探方法包括坑探、钻探、动探、地球物理勘探,勘探方法可根据河床及两岸冻土地质条件的复杂程度采取不同的勘察手段;表12.4.6对管墩和锚固墩勘探点的数量是根据《油气田及管道岩土工程勘察规范》GB 50568-2010表4.4.12,按冻土地基复杂程度等级的不同进行了综合确定,以确保勘探工作量的合理性。
12.4.7 本条规定了冻土地区跨越勘探点的深度。在满足勘探点深度达到基础底面以下2倍~3倍的基础宽度的基础上,还需满足“勘探点深度满足不小于8m”或“2倍的多年冻土上限”二者之一,勘察中应严格执行。
12.4.9、12.4.10 储罐工程多年冻土区详细勘察,在低含冰量冻土区且冻土层较薄时,勘探点的布置方式与布置原则如下:一般在储罐中心布置勘探点1个,其余勘探点宜以储罐中心为原点,以同心圆方式均匀布置,以便于储罐的地基变形计算(一般储罐周边沉降差每10m不超过25mm),勘探点数量是根据以往工程经验,与《油气田及管道岩土工程勘察规范》GB 50568-2010表4.6.11保持一致。这也是参照英国壳牌《SITE INVESTIGATIONS》DEP34.11.00.10-Gen 1999.12和现行行业标准《石油化工钢储罐地基与基础设计规范》SH/T 3068综合确定的。
对冻土层厚度较大或高含冰量冻土地区储罐直径大于40m时,目前国内尚无工程实例和可借鉴的工程经验,应根据设计要求进行专项试验研究,以满足工程建设需要。