淺論地基沉降對燃氣管道影響特征與解決途徑

陳戰(zhàn)

摘 要：目前管道燃氣得到極大的推廣普及，隨著管道燃氣用戶數(shù)量的增加，城市燃氣管道網(wǎng)建設(shè)越來越復(fù)雜密集，推動了城市燃氣的蓬勃發(fā)展。但是在實際施工建設(shè)過程中，沒有充分重視地基沉降對燃氣管道生產(chǎn)的影響，造成多起燃氣管道泄漏事故。經(jīng)過調(diào)查研究后，事故主要是由地基不均勻沉降引起的。因此在進行燃氣管道設(shè)計、施工建設(shè)及后期的生產(chǎn)管理時，要充分調(diào)查管道建設(shè)處的地質(zhì)情況，依據(jù)相關(guān)規(guī)范做好地基處理與管道埋設(shè)，保證設(shè)計與施工的銜接，確保管道燃氣的安全生產(chǎn)，消除隱患。

關(guān)鍵詞：燃氣管道；地基沉降；地基處理；管道埋設(shè)

1 地基不均勻沉降成因分析

城市燃氣管道沉降主因是地基不均勻沉降引起的城市地下基礎(chǔ)的沉降相對錯位。在施工建設(shè)過程中，城市主體建筑的基礎(chǔ)建設(shè)通常采用管樁工藝，將管柱打進地下持力層，在保證基礎(chǔ)承重允許范圍內(nèi)的條件下，承重結(jié)構(gòu)不受施工因素導(dǎo)致的均勻沉降影響。對于非承重結(jié)構(gòu)（道路、建筑周邊綠化和地下基礎(chǔ)）均采用回填方式，極易導(dǎo)致回填層發(fā)生不均勻沉降?？紤]城市燃氣管道通常埋設(shè)在非承重結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，因此回填層不均勻沉降是燃氣管道設(shè)施沉降的主要原因。通過日常巡檢和管道維護，研究非承重結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)回填層不均勻沉降的成因主要有：

（1） 自然沉降?；靥钔临|(zhì)地松軟，在自身重力作用下回填層緩慢沉降。尤其是部分地區(qū)土質(zhì)含水率高，而在施工建設(shè)時未充分壓實加固，極易誘發(fā)回填層不均勻沉降量。（2） 車輛擠壓沉降。道路行駛車輛，尤其載貨重卡等，途經(jīng)回填層周圍加重了回填層沉降程度。（3） 周邊市政施工影響。在建筑物周邊進行市政建設(shè)時，可能嚴(yán)重改變建筑周邊區(qū)域土層的受力情況，間接影響回填層不均勻沉降。

由上述分析可知，安裝于城市主體建筑上的樓棟燃氣管道本身基本不受地基沉降影響，而埋設(shè)于非承重結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的城市燃氣管道，易受地基不均勻沉降影響，導(dǎo)致燃氣管道與地基沉降產(chǎn)生相對錯位。2 地基不均勻沉降造成燃氣管道損壞的特征

考慮城市燃氣管道安裝生產(chǎn)過程中，燃氣管道布管工藝復(fù)雜，其損害情況多種多樣，基于燃氣表箱安裝位置分析，將地基不均勻沉降造成燃氣管道損壞的特征分兩類：

（1） 表箱固定在建筑外墻上

當(dāng)表箱固定在外墻上，地基不均勻沉降影響燃氣管道進口端的立管、閥門、表箱等。如果地基沉降量較大，超出管線的塑性變形量，將引起燃氣立管損壞。當(dāng)燃氣立管損壞時，其固定支架受拉脫離墻壁，加劇燃氣立管彎曲變形，進而拉拽進口管，導(dǎo)致進口管連帶表箱側(cè)板受壓變形損壞，同時造成箱內(nèi)水平管和分配管分別發(fā)生傾斜。在此過程中螺紋接頭的塑性變形能力與鋼管相比較低，若地基不均勻沉降引起較大相對變形將破壞螺紋接頭。

（2） 表箱固定在室外地面上

當(dāng)表箱固定在室外地面上，其與建筑物的相對位移主要影響表箱出口端管道，對進口端管道影響較小。地基不均勻沉降導(dǎo)致表箱與埋地燃氣管道發(fā)生相對位移，引起表箱進口端管道受到拉應(yīng)力作用而引起燃氣管道損壞。因出口端管道截面剛度較小，鋼管彎曲變形極其嚴(yán)重。3 地基不均勻沉降對燃氣管道影響的應(yīng)對措施針對軟土地基的處理方法，依據(jù)我國現(xiàn)行的相關(guān)沉降標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場的地形、土質(zhì)、水文、氣候等自然環(huán)境條件，通過詳細的地質(zhì)勘探調(diào)查，確定管道設(shè)計路線途徑地區(qū)的地基軟土層的成因、類型、分布范圍等具體情況，研究地基軟土層內(nèi)各層土的土質(zhì)及物理力學(xué)性質(zhì)，選用規(guī)范要求中適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?。但對于引起管道不均勻沉降的地段，?guī)范上沒有標(biāo)明其地基處理的有效方法，考慮地基不均勻沉降對燃氣管道的危害極大，因此為確保城市燃氣管道的安全生產(chǎn)，消除安全隱患，燃氣管道在地基不均勻沉降地段的防治工作，既要結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，還要從管線設(shè)計、建筑施工、管線后期管理等方面全面考慮，不僅要考慮燃氣輸配生產(chǎn)過程中問題，更需要事先預(yù)估建筑地基沉降對燃氣管道安全生產(chǎn)影響，并指定相應(yīng)的應(yīng)對方案。從建筑地基沉降方面考慮，管線設(shè)計、建筑施工、管線后期管理等方面需要考慮的主要有：

（1） 燃氣管線設(shè)計要求和方法。在進行燃氣管線設(shè)計前了解現(xiàn)場的地形、土質(zhì)、水文、氣候等自然環(huán)境條件，依據(jù)《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范 GB50028—2006》和《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設(shè)計規(guī)范 GB—500032-2003》等相關(guān)規(guī)范內(nèi)的具體要求，對燃氣管線設(shè)計進行防沉降設(shè)計。

（2） 燃氣管材的選用?？紤]材料的屈服極限，燃氣管材應(yīng)選用塑性較好的材料。對于燃氣管線來說，地基沉降引起主要的破壞集中在接觸端口和端部固端。同時由于鋼管和 PE 管均具有良好的延伸性，理論上其材料的極限屈服強度滿足燃氣管線的設(shè)計要求，可依據(jù)現(xiàn)場實際需要選用合適的管材。

（3） 燃氣管道埋設(shè)處地基處理。在埋設(shè)燃氣管前，對開挖的管溝先進行地基處理，并選用黃沙進行回填，同時埋設(shè)在管溝內(nèi)的燃氣管線必須添加套管防護。

（4） 根據(jù)現(xiàn)場特點安裝燃氣管線?？紤]部分小區(qū)內(nèi)建筑物的特點，即可采用淺埋方式鋪設(shè)燃氣管線，減輕地基對管的壓力，也可改為架空管道，利用建筑物外墻繞行。在選用淺埋方式鋪設(shè)燃氣管線時，淺埋深度不應(yīng)小于城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范要求的最小埋地深度。庭院內(nèi)鋪設(shè)埋地管線應(yīng)采用樹技狀連接，盡量縮減庭院內(nèi)埋地燃氣管線的長度，減少管線間接點，同時充分利用管材自身彎曲，增加彎曲半徑，減少彎頭的使用量，降低地基不均勻沉降對接頭等部位的損害。當(dāng)出地立管穿出地面時，需要設(shè)置出地套管，防止管道與施工建設(shè)時的混凝土固結(jié)。埋地燃氣管線在鋪設(shè)過程中應(yīng)因地制宜的分級設(shè)置埋設(shè)深度，有利于提高管道的變形能力，降低周邊地基不均勻沉降的影響，或者在鋪設(shè)周邊建筑物加裝防沉降的金屬軟管，便于日常燃氣管線的檢查維護。

（5） 加強管線后期管理。即加強燃氣管網(wǎng)及相關(guān)設(shè)施的安全巡查等后期管理工作。 在日常的安全巡查過程中，巡檢人員應(yīng)重點查看埋地管線周圍道路板塊是否發(fā)生斷裂，甚至沉降的現(xiàn)象，包括道路橋梁兩端人行道的沉降量，小區(qū)樓幢邊地面的沉降量等。如果發(fā)現(xiàn)沉降量大或突然沉降增大等現(xiàn)象，燃氣管線及其配套設(shè)施很可能遭受不同程度損壞和影響，因此我們必須對該地段進行安全排查，加強對燃氣管網(wǎng)及相關(guān)設(shè)施的維護。事實證明，針對建筑物周邊、道路橋梁兩端的燃氣管線及其配套設(shè)施，進行定期定時的安全巡查工作非常重要。

4 結(jié)束語

為確保城市燃氣管道的安全生產(chǎn)，消除安全隱患，燃氣管道在地基不均勻沉降地段的防治工作，既要結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，還要從管線設(shè)計、建筑施工、管線后期管理等方面全面考慮，不僅要考慮燃氣輸配生產(chǎn)過程中問題，更需要事先預(yù)估建筑地基沉降對燃氣管道安全生產(chǎn)影響，并指定相應(yīng)的應(yīng)對方案。對已建成的燃氣管道如已發(fā)現(xiàn)有影響，應(yīng)立即探索可行的治理方案，消除安全隱患，確保人民的生命財產(chǎn)安全。

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