地基沉降對燃氣管道的損害及對策_1

1、 地基沉降對燃氣管道的損害及對策 1 前言 因填筑地固結(jié)壓密而產(chǎn)生地基沉降導(dǎo)致燃氣管線受損，這種災(zāi)難的大部分都集中在管線與建筑物的連接處，地基產(chǎn)生不勻稱沉降處及接頭部位。汕頭市華新城燃氣管線因地基沉降而導(dǎo)致多處泄漏。 2 華新城概況 汕頭市華新城為住宅小區(qū)，已建住宅30棟住戶1500余戶，1994年開工，分多期開發(fā)建設(shè)，其建設(shè)用地為月埔鎮(zhèn)的水稻田，回填土高度約3m，大部分用地回填半年左右即開工建設(shè)，田地淤泥層深度約0.8m。其配套的燃氣工程為汕頭市燃氣建設(shè)公司承建并經(jīng)營，氣源為液化石油氣，兩級調(diào)壓入戶，中壓庭院管壓力為0.08MPa，低壓管壓力為0.003MPa，燃氣表和用戶調(diào)壓器分別集中安裝

2、于一樓外墻或室外地坪的表箱內(nèi)，見圖la、b。 3 沉降損害 依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，其沉降損害相當(dāng)嚴峻，兩座多層房屋之間的單層建筑未作樁基處理，現(xiàn)已下沉20-30cm不等，從散水坡與房屋連接處測量其沉降量為15cm左右，散水坡與房屋水平位移2-3cm，部分出地立管接頭松開后下沉10cm左右，因這種上下和水平方向的位移變化導(dǎo)致燃氣表箱部位管線嚴峻變形彎曲，80的表箱部位管線螺紋接頭多處泄漏，其泄漏率的分布大致為：彎頭占9.62%，活接頭占52.72%，三通占7.2，其余為絲扣連結(jié)閥門、絲堵等。 4 損害特征 華新城燃氣表箱部分布管工藝多種多樣，其損害狀況簡單，大體分兩類。 4.1 表箱固定在外墻上 因表箱

3、固定在外墻上，地基沉降發(fā)生的位移主要損害進口端出地立管、管架、閥門、表箱等。因沉降較大，管線的塑性變形無法滿意沉降發(fā)生的位移。首先將出地立管固定支架拉脫離墻且立管在此處彎曲變型，繼而將進口管往下拉，因表箱進口的限制導(dǎo)致進口管將表箱側(cè)板壓壞變形，安排管和箱內(nèi)水平管發(fā)生傾斜。在此過程中對絲口部位施加拉應(yīng)力減弱了絲口連接的預(yù)緊力可導(dǎo)致絲口松動而泄漏。雖然螺紋接口處的斷裂荷載可大于鋼管 本身的6，螺紋接口本應(yīng)更牢靠，然而，螺紋接頭的變形力量與鋼管本身相比較低，當(dāng)?shù)鼗两诞a(chǎn)生很大的相對變形集中于螺紋接頭時，有時將破壞接頭。 4.2 表箱固定在室外地坪上 表箱固定在地坪上，室外地坪與建筑物的相對位移的增加

4、主要影響表箱出口端管道，進口端管道損害相對較輕。因地面亮起，表箱不能與地下管發(fā)生同步位移，那么表箱進口端管道同樣受到拉應(yīng)力作用而可導(dǎo)致?lián)p害。出口端DN鍍鋅管因截面剛度小，彎曲變形嚴峻。 5 對策 （1）在房屋散水坡施工完畢，出地立管的固定管架應(yīng)拆除或采納套管式固定支架，見圖2，即可避開管道在此處應(yīng)力集中，阻礙管線的下沉，又可保持立管在施工時的垂直度。 （2）表箱立于室外地坪，其進出口管線應(yīng)考慮采納柔性連接，掛于建筑物外墻上的表箱只采納進口管柔性連接。柔性連接的可拉伸量應(yīng)滿意沉降的最大位移。 （3）垂直于建筑物的地下管線支管應(yīng)因地制宜分級抬高埋設(shè)深度靠近建筑物見圖3，這有利于提高支管的撓性，汲取

5、地基的沉降位移，削減管溝開挖對建筑物基礎(chǔ)的影響。 （4）出地立管穿過混凝土地面時須設(shè)置出地套管見圖4，防止混凝土與管道固結(jié)，阻礙管線位移。 （5）采納塑性較好的材料。這是依據(jù)材料的屈服極限來考慮，對于鋼管和PE管來說主要的破壞最集中在接點和端部固定端，但是鋼管和PE管其接頭都有較好的延長性和較好的接頭偏轉(zhuǎn)角，基本可以依據(jù)其材料的屈服極限來確定。 （6）采納淺埋，減輕地基對管的壓力。 （7）庭院管采納樹技狀連接，盡量縮減庭院管的長度，削減接點。 （8）利用管線自身彎曲，增大彎曲半徑，削減彎頭的使用量。 （9）采納不銹鋼金屬軟管替代伸縮器。目前伸縮器的使用主要考慮溫差對管線的影響，不能解決兩端管線

6、上下方向上的位移變化，地基的不勻稱沉降將導(dǎo)致管線在伸縮器部位產(chǎn)生破壞，當(dāng)拆除伸縮器后，兩端管線無法對中，更換困難。 （10）削減與建筑物垂直靠近的上升立管數(shù)量，利用建筑物外墻繞行。 GB50028-93城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范表5.3.2-1要求：埋地燃氣管中壓B級離建筑物基礎(chǔ)水平凈距為1.5m。外墻到基礎(chǔ)外圍距離約為0.6m，那么管線離外墻的距離應(yīng)不少于2.1m，對于垂直靠近外墻的地下管出地立管是很難做到。 另外，對垂直于建筑物外墻的地下各支管也難保證與其它地下管線的平安距離。根據(jù)GB50180-93城鎮(zhèn)居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范第8.0.2條要求：在非采暖區(qū)六種基本管線的最小水平間距，它們在建筑線的最小極

7、限寬度約為10m，見圖5。住宅的廚房廁所大都連在一起，在相應(yīng)的室外地坪部位必定有給水、排水等地下管線和排水井、化糞池等設(shè)施，假如廚房位置在樓梯間旁，那么地下必定還有電力、電信管線和電力、電信井，各種地下管線在彈丸之地都要集中靠近建筑物，實際上是很難滿意GB50028-93城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范和GB50180-93城鎮(zhèn)居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范的相關(guān)條款的平安距離要求。再加之地下管線各專業(yè)設(shè)計缺乏溝通，開發(fā)商協(xié)調(diào)不力以及施工的不規(guī)范，造成地下管線在集中部位相當(dāng)混亂，很難保障燃氣管線的平安距離。所以應(yīng)削減垂直靠近建筑物的上升立管的數(shù)量，削減地下管與建筑物的連接點。 （11）應(yīng)依據(jù)地質(zhì)條件對地下管線進行抗震和抗

8、沉降設(shè)計。 汕頭市地質(zhì)地震環(huán)境 汕頭市處于中國東部，北東一北北東走向的巨型新華廈構(gòu)造第一沉降帶，其次復(fù)式隆起帶和東西走向的南嶺構(gòu)造跨越的地段，這三大構(gòu)造單元交匯復(fù)合的四周，在地質(zhì)歷史上曾發(fā)生過多次構(gòu)造運動，最劇烈的是燕山運動，其構(gòu)造變動以斷裂作用最為顯著。對汕頭市區(qū)將來地震影響最大的斷裂構(gòu)造是北東向斷裂構(gòu)造的濱海斷裂帶和泉汕斷裂帶還有北西斷裂帶的河源斷裂帶。 相關(guān)標準及法規(guī)的要求 依據(jù)GB-89建筑抗震設(shè)計規(guī)范第3.3.1條要求：對液化沉陷敏感的乙類建筑可按7度考慮，7-9度時，乙類建筑（國家重點抗震城市的生命線工程）可按原來裂度考慮。汕頭為國家重點抗震城市，屬8度抗震區(qū)。 地震對地下管線的損

9、害特征 a、烈度（地震影響強度或地面位移量）和場地土的影響：管道的震害率隨烈度影響強度而增加，但烈度影響與場地土的影響比較居其次位。 b、地形地貌的影響：地形地貌的影響對管道震害也是很重要的，主要在地震時岸坡明顯位移，回填土與原狀土間震陷顯著。 地基沉降與地震的關(guān)系 這里說的地墓沉降是指一個長時間的地基固結(jié)壓密過程，而由地震引起地基沉降是一個短時間團結(jié)壓密過程，其作用結(jié)果都會導(dǎo)致地基的塌陷，地下及地面設(shè)施的損壞。地震波的作用會加劇現(xiàn)有的地基沉降量，而進一步損害燃氣管線，造成難以估量的后果。 地震對地下燃氣管線的損害 現(xiàn)代燃氣管線主要是鋼制管道，國內(nèi)聚乙稀塑料管也處在進展階段，地下管線的三大大敵

10、：腐蝕、地基的不勻稱沉降與地震，其中最大的天敵是地震，地震不僅直接破壞地下管線的正常功能，而且可產(chǎn)生次生災(zāi)難（火災(zāi)，爆炸等），給國計民生帶來重大損失和人員傷亡。地下管線假如遭到損害，必需逐段查找，只有當(dāng)整個系統(tǒng)確認正常后才能恢復(fù)供氣，恢復(fù)時間長，搶修困難。華新城地基的沉降為討論回填土對燃氣管線的破壞供應(yīng)了一個例證，同時也提示我們應(yīng)實行措施防止或減輕地基沉降和地震對地下燃氣管線的損害，以保證地下管線的平安正常運行。 6 結(jié)束語 （1）對于直埋管線基礎(chǔ)的夯實，由于夯實只是表層的，所以場地土意義不大，且當(dāng)多個專業(yè)同時在小區(qū)施工時，夯實很難達到其目的，而采納其它的地基處理方式，造價太高，所以，在允許沉降的基礎(chǔ)上，實行上述措施。 （2）對于地基沉降和地震設(shè)防，GB50028-93K城鎮(zhèn)燃氣設(shè)