摘要：為了滿足震后生命線工程災(zāi)害損失評(píng)估的需求，在收集整理供熱系統(tǒng)震害資料的基礎(chǔ)上，對(duì)供熱管網(wǎng)，管網(wǎng)系統(tǒng)中的設(shè)備、管道及附件，管道支吊架及管溝結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞等級(jí)劃分。

關(guān)鍵字：供熱管網(wǎng)；  地震災(zāi)害損失評(píng)估；  地震破壞等級(jí)

Discussion on Grade Classification of Earthquake Damage to Heat-supply Network

Abstract: In order to meet the demand for disaster damage assessment of lifeline engineering after earthquake，based on the collection and collation of earthquake

damage information，the grade of earthquake damage to heat-supply network，devices，pipe and accessories，pipe hanger，support and pipe trench structure in the network is classified.

Key words: heat-supply network；earthquake disaster damage assessment；earthquake damage grade

1 概述

地震災(zāi)害損失評(píng)估是指地震發(fā)生后，對(duì)地震災(zāi)害損失進(jìn)行科學(xué)地統(tǒng)計(jì)和估計(jì)。地震災(zāi)害損失評(píng)估結(jié)果是地震應(yīng)急救援和決策的基礎(chǔ)，在地震應(yīng)急中發(fā)揮著非常重要的作用，也是地震災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建的重要依據(jù)^[1]。

汶川8.0級(jí)地震中，由于缺乏生命線工程和工業(yè)企業(yè)震害損失調(diào)查評(píng)估的具體方法和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，地震現(xiàn)場(chǎng)的地震損失調(diào)查評(píng)估費(fèi)時(shí)費(fèi)力，得到的結(jié)果說(shuō)服力不強(qiáng)，各有關(guān)行業(yè)的調(diào)查結(jié)果十分混亂，概念和邊界不清晰。這表明現(xiàn)行的大震生命線工程及工業(yè)企業(yè)災(zāi)害損失評(píng)估方法無(wú)法滿足實(shí)際需求，亟需對(duì)現(xiàn)有的地震災(zāi)害損失評(píng)估模型和方法進(jìn)行補(bǔ)充、修正和完善。

由中國(guó)地震局工程力學(xué)所牽頭、國(guó)內(nèi)多家科研設(shè)計(jì)單位參加的“大震生命線工程災(zāi)害損失評(píng)估新技術(shù)研究”課題，旨在建立實(shí)用的交通、電力、供水、供熱、燃?xì)?、通信等行業(yè)以及工業(yè)企業(yè)大震災(zāi)害損失評(píng)估技術(shù)，預(yù)期研究成果對(duì)提升地震行業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力，推進(jìn)地震科技創(chuàng)新將起到積極的作用。

2 供熱管網(wǎng)震害資料

地震發(fā)生后，在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)的供暖期間，即使供熱系統(tǒng)僅有部分發(fā)生輕度或中等程度的破壞，供熱系統(tǒng)的功能也會(huì)受到大幅削弱，對(duì)人民生活產(chǎn)生嚴(yán)重影響；對(duì)于采用工業(yè)蒸汽作為主要?jiǎng)恿Φ墓I(yè)企業(yè)，供熱系統(tǒng)的破壞將嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)恢復(fù)。因此，供熱系統(tǒng)的地震防災(zāi)具有重要意義。

目前可搜集到的供熱管網(wǎng)震害資料較少，下面僅就汶川地震中蒸汽管網(wǎng)及唐山地震中加熱輸油管道的震害情況進(jìn)行介紹。

①汶川地震中綿陽(yáng)熱電廠震害情況

在“5·12”汶川特大地震中，綿陽(yáng)熱電廠建筑物及設(shè)備均有不同程度損壞，眾多蒸汽用戶無(wú)法正常生產(chǎn)，直至6月14日全部恢復(fù)供熱。供熱管網(wǎng)的主要震害情況為：熱電廠供熱外網(wǎng)為DN 500 mm的直埋蒸汽管網(wǎng)，自1993年投運(yùn)至此次震前的15年時(shí)間內(nèi)，僅更換了6個(gè)補(bǔ)償器，但震后l年內(nèi)便更換了15個(gè)，其中震后恢復(fù)運(yùn)行的第l天就更換了1個(gè)；直埋蒸汽管網(wǎng)保溫層受地震影響，損壞較嚴(yán)重。

②唐山地震加熱輸油管道震害情況口^[2]

秦皇島到北京的加熱輸油管道，全長(zhǎng)350 km，管外徑為529 mm，壁厚7 mm，輸送高傾點(diǎn)原油，輸送壓力為6 MPa。管道除跨越外，全部采用直埋敷設(shè)，管頂覆土l.2 m左右，一般處于凍土層以下、地下水位以上。管材采用l6Mn鋼，雙面焊螺旋鋼管。材料屈服極限為343 MPa，強(qiáng)度極限為510 MPa。全線采用瀝青防腐絕緣，伴熱保溫，陰極保護(hù)。

管道經(jīng)過(guò)唐山地震中7、8、9度地震烈度區(qū)的長(zhǎng)度分別為l40、50、25 km。管道全線在唐山地震中共4處損壞(第1處位于8度震區(qū)，其余3處位于7度震區(qū))：第l處位于距首站約95 km的管道跨越灤河處。此處的管道是支撐在灤河公路橋橋墩上，地震時(shí)，該橋倒塌23孔(共35孔)，橋面呈鋸齒起伏，管道拉斷，原油流出，污染了河流。第2處為第一加熱站站內(nèi)管道，該處直管段出現(xiàn)l處漏油。第3處為第二泵站與第三加熱站之間的過(guò)渡段，此處產(chǎn)生了1條皺折，使管道直徑減少了40％，并在皺折部位產(chǎn)生裂縫2處，長(zhǎng)度分別為100、200 mm，裂縫最寬為40 mm。第4處位于第二泵站以西6 km，此處管道為l0°水平彎曲，曲率半徑為500 m，地震后在內(nèi)側(cè)發(fā)現(xiàn)了4條皺折，間距30 mm，皺折最深處達(dá)80 mm，裂口長(zhǎng)40 mm，寬度很小。

3 供熱管網(wǎng)地震破壞等級(jí)劃分

①供熱管網(wǎng)

GB／T 24336-2009《生命線工程地震破壞等級(jí)劃分》對(duì)于管道破壞等級(jí)的劃分，基本是以平均每10 km管道內(nèi)泄漏點(diǎn)的個(gè)數(shù)為劃分標(biāo)準(zhǔn)，其中供水管道增加了供水量下降比例的規(guī)定。供熱管道和供水管道在震害上有一些相似之處，當(dāng)供熱管道的失水率比較大時(shí)，管網(wǎng)的供熱能力就會(huì)喪失；而且統(tǒng)計(jì)每10 km的供熱管道內(nèi)的泄漏點(diǎn)比較困難，統(tǒng)計(jì)管網(wǎng)小時(shí)失水率、管道、閥門、補(bǔ)償器的泄漏情況相對(duì)簡(jiǎn)單。因此，在埋地供熱管網(wǎng)破壞等級(jí)劃分時(shí)，不建議采用泄漏點(diǎn)的劃分方法，認(rèn)為采用統(tǒng)計(jì)管網(wǎng)小時(shí)失水率、管道、閥門、補(bǔ)償器泄漏情況的方法更加簡(jiǎn)便可行；對(duì)于架空敷設(shè)供熱管網(wǎng)，雖然可以以平均每10 km管道內(nèi)泄漏點(diǎn)的個(gè)數(shù)為劃分標(biāo)準(zhǔn)，但考慮到一個(gè)整體的供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，往往會(huì)根據(jù)不同的工程條件采用不同的敷設(shè)方式，因此統(tǒng)一采用統(tǒng)計(jì)管網(wǎng)小時(shí)失水率、管道、閥門、補(bǔ)償器泄漏情況的方法。

②管網(wǎng)系統(tǒng)中的設(shè)備、管道及附件

對(duì)于管網(wǎng)系統(tǒng)中的設(shè)備、管道及附件，考慮到其應(yīng)力水平較高，從安全角度出發(fā)，認(rèn)為一旦出現(xiàn)破壞就應(yīng)該更換；同時(shí)考慮到維修難度及費(fèi)用較高，建議按基本完好、毀壞兩個(gè)破壞等級(jí)劃分^[1]?；就旰玫臉?biāo)準(zhǔn)為管網(wǎng)系統(tǒng)中的設(shè)備、管道及附件無(wú)明顯破損，無(wú)滲漏，不影響使用，可以正常供熱；毀壞的標(biāo)準(zhǔn)為有明顯的破損泄漏，管網(wǎng)失水率超過(guò)5％，需更換才能繼續(xù)使用。

③管道支吊架及管溝結(jié)構(gòu)

對(duì)于架空管道，管道支架(墩)結(jié)構(gòu)開裂、傾斜、扭曲、移位、下沉或傾倒，導(dǎo)致管道變形過(guò)大或滑落損壞，是造成管網(wǎng)系統(tǒng)震害的主要原因之一。對(duì)于管溝敷設(shè)管道，管溝結(jié)構(gòu)破壞(如管溝結(jié)構(gòu)接口被拉斷或溝身出現(xiàn)縱橫向裂縫，大量泥沙或地下水涌入管溝)是導(dǎo)致管道損壞的主要原因。對(duì)于管道支吊架及管溝結(jié)構(gòu)，按GB／T 24336-2009、GB／T24335-2009《建(構(gòu))筑物地震破壞等級(jí)劃分》將震害劃分為5個(gè)等級(jí)是適宜的，5個(gè)等級(jí)分別為：

Ⅰ級(jí)：基本完好，即不加修理繼續(xù)使用。

Ⅱ級(jí)：輕微破壞，即基本使用功能不受影響，稍加修理可繼續(xù)使用。

Ⅲ級(jí)：中等破壞，即10％～50％的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯裂縫，使用功能受到一定影響，修理后可使用。

Ⅳ級(jí)：嚴(yán)重破壞，即50％以上的結(jié)構(gòu)有明顯裂縫，裂縫寬度大于0.5 mm，表層脫落，鋼筋外露。使用功能受到嚴(yán)重影響，難以修復(fù)。

V級(jí)：毀壞，即結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件已失去承載能力，鋼筋混凝土構(gòu)件破壞處的混凝土已酥碎，鋼筋嚴(yán)重彎曲，使用功能不復(fù)存在，已無(wú)修復(fù)可能。

4 結(jié)論與建議

① 目前供熱系統(tǒng)的震害統(tǒng)計(jì)資料較少，無(wú)法準(zhǔn)確了解不同地震烈度情況下的設(shè)備破壞情況，破壞等級(jí)的準(zhǔn)確劃分尚有一定難度。

②在供熱管網(wǎng)破壞等級(jí)劃分時(shí)，認(rèn)為采用統(tǒng)計(jì)管網(wǎng)小時(shí)失水率、管道、閥門、補(bǔ)償器泄漏情況的方法更加簡(jiǎn)便可行。

③對(duì)于管網(wǎng)系統(tǒng)中的設(shè)備、管道及附件，建議按基本完好、毀壞兩個(gè)破壞等級(jí)進(jìn)行震害劃分；對(duì)于管道支吊架及管溝結(jié)構(gòu)，按GB／T 24335-2009和GB／T 24336-2009，將震害劃分為5個(gè)等級(jí)是適宜的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮謙，張袆，秦小軍，等.汶川8.0級(jí)特大地震——德陽(yáng)生命線工程災(zāi)害損失評(píng)估探討[J].建筑結(jié)構(gòu)，2010，40(增刊)：716-718.

[2] 宋波，黃世敏.圖說(shuō)地震災(zāi)害與減災(zāi)對(duì)策[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008：72-81.

本文作者：段潔儀劉芃 陸景慧