地基沉降對燃氣管道的損害及對策

地基沉降對燃氣管道的損害及對策　 摘 要：通過對汕頭市華新城的現(xiàn)場調(diào)查，分折地基沉降對燃氣管線的損害，在允許地基沉降的前提下，提出了相關的解決措施。

1 前言

因填筑地固結壓密而產(chǎn)生地基沉降導致燃氣管線受損，這種災害的大部分都集中在管線與建筑物的連接處，地基產(chǎn)生不均勻沉降處及接頭部位。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，其建設用地為月埔鎮(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，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)壓器分別集中安裝于一樓外墻或室外地坪的表箱內(nèi)，見圖la、b。

3 沉降損害

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，其沉降損害相當嚴重，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致燃氣表箱部位管線嚴重變形彎曲，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，其損害情況復雜，大體分兩類。

4.1 表箱固定在外墻上

因表箱固定在外墻上，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足沉降發(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致進口管將表箱側板壓壞變形，分配管和箱內(nèi)水平管發(fā)生傾斜。在此過程中對絲口部位施加拉應力削弱了絲口連接的預緊力可導致絲口松動而泄漏。雖然螺紋接口處的斷裂荷載可大于鋼管本身的6％，螺紋接口本應更可靠，然而，螺紋接頭的變形能力與鋼管本身相比較低，當?shù)鼗�沉降產(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力作用而可導致?lián)p害。出口端DN鍍鋅管因截面剛度小，彎曲變形嚴重。

5 對策

（1）在房屋散水坡施工完畢，出地立管的固定管架應拆除或采用套管式固定支架，見圖2，即可避免管道在此處應力集中，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，其進出口管線應考慮采用柔性連接，掛于建筑物外墻上的表箱只采用進口管柔性連接。柔性連接的可拉伸量應滿足沉降的最大位移。

（3）垂直于建筑物的地下管線支管應因地制宜分級抬高埋設深度靠近建筑物見圖3，這有利于提高支管的撓性，吸收地基的沉降位移，減少管溝開挖對建筑物基礎的影響。

（4）出地立管穿過混凝土地面時須設置出地套管見圖4，防止混凝土與管道固結，阻礙管線位移。

（5）采用塑性較好的材料。這是根據(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伸性和較好的接頭偏轉角，基本可以根據(jù)其材料的屈服極限來確定。

（6）采用淺埋，減輕地基對管的壓力。

（7）庭院管采用樹技狀連接，盡量縮減庭院管的長度，減少接點。

（8）利用管線自身彎曲，增大彎曲半徑，減少彎頭的使用量。

（9）采用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，不能解決兩端管線上下方向上的位移變化，地基的不均勻沉降將導致管線在伸縮器部位產(chǎn)生破壞，當拆除伸縮器后，兩端管線無法對中，更換困難。

（10）減少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級離建筑物基礎水平凈距為1.5m。外墻到基礎外圍距離約為0.6m，那么管線離外墻的距離應不少于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安全距離。按照GB50180-93《城鎮(zhèn)居住區(qū)規(guī)劃設計規(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，在相應的室外地坪部位必然有給水、排水等地下管線和排水井、化糞池等設施，如果廚房位置在樓梯間旁，那么地下必然還有電力、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，實際上是很難滿足GB50028—93《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》和GB50180—93《城鎮(zhèn)居住區(qū)規(guī)劃設計規(guī)范》的相關條款的安全距離要求。再加之地下管線各專業(yè)設計缺乏溝通，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混亂，很難保障燃氣管線的安全距離。所以應減少垂直靠近建筑物的上升立管的數(shù)量，減少地下管與建筑物的連接點。

（11）應根據(jù)地質(zhì)條件對地下管線進行抗震和抗沉降設計。

①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造第一沉降帶，第二復式隆起帶和東西走向的南嶺構造跨越的地段，這三大構造單元交匯復合的附近，在地質(zhì)歷史上曾發(fā)生過多次構造運動，最強烈的是燕山運動，其構造變動以斷裂作用最為顯著。對汕頭市區(qū)未來地震影響最大的斷裂構造是北東向斷裂構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。

②相關標準及法規(guī)的要求

根據(jù)GB-89《建筑抗震設計規(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)。

③地震對地下管線的損害特征

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第二位。

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。

④地基沉降與地震的關系

這里說的地墓沉降是指一個長時間的地基固結壓密過程，而由地震引起地基沉降是一個短時間團結壓密過程，其作用結果都會導致地基的塌陷，地下及地面設施的損壞。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，造成難以估計的后果。

⑤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發(fā)展階段，地下管線的三大大敵：腐蝕、地基的不均勻沉降與地震，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)生次生災害（火災，爆炸等），給國計民生帶來重大損失和人員傷亡。地下管線如果遭到損害，必須逐段查找，只有當整個系統(tǒng)確認正常后才能恢復供氣，恢復時間長，搶修困難。華新城地基的沉降為研究回填土對燃氣管線的破壞提供了一個例證，同時也提醒我們應采取措施防止或減輕地基沉降和地震對地下燃氣管線的損害，以保證地下管線的安全正常運行。

6 結束語

（1）對于直埋管線基礎的夯實，因為夯實只是表層的，所以場地土意義不大，且當多個專業(yè)同時在小區(qū)施工時，夯實很難達到其目的，而采用其它的地基處理方式，造價太高，所以，在允許沉降的基礎上，采取上述措施。

（2）對于地基沉降和地震設防，GB50028-93K城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》沒有相關條款的要求，希望該標準增加相關的內(nèi)容與有關的法規(guī)標準相呼應。

（3）這里說的地基沉降是指室外地坪的沉降，一般說來建筑物都有作地基處理，認為建筑物的沉降在其施工過程中已基本完成，建筑物竣工后其沉降既是有也是少量的。采用上述方法，同樣可以避免因地基與建筑物相對位移的縮小給管線帶來損害。

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