中山市天然氣高壓輸配系統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)

摘 要

摘要：根據(jù)地震引起的燃?xì)夤艿朗鹿史治觯Y(jié)合中山市地質(zhì)條件與國(guó)內(nèi)外燃?xì)夤艿揽拐鸬南冗M(jìn)辦法，論述了抗震設(shè)計(jì)在廠站選址、廠站建筑、管道路由、管道材料及SCADA系統(tǒng)等方面的應(yīng)用，
摘要：根據(jù)地震引起的燃?xì)夤艿朗鹿史治?，結(jié)合中山市地質(zhì)條件與國(guó)內(nèi)外燃?xì)夤艿揽拐鸬南冗M(jìn)辦法，論述了抗震設(shè)計(jì)在廠站選址、廠站建筑、管道路由、管道材料及SCADA系統(tǒng)等方面的應(yīng)用，對(duì)液化土層區(qū)域的天然氣管道進(jìn)行了抗震校核計(jì)算分析。
關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿溃豢拐?；液化土?/span>
Seismic Design of High Pressure Natural Gas Transmission and Distribution System in Zhongshan City
WANG Yinping，WANG Pu
Abstract：According to the analysis of gas pipeline accidents caused by earthquake，combined with the geological conditions in Zhongshan City and the advanced gas pipeline anti-seismic measures at home and abroad，the applications of seismic design to selection of station location，station buihtings，pipeline route，pipe material，SCADA system and so on are discussed.The earthquake-resistance of natural gas pipeline in liquefied soil zone is checked，calculated and analyzed.
Key words：city gas pipeline；earthquake-resistance；liquefied soil
    2008年5月12日發(fā)生了汶川大地震，此次地震對(duì)汶川及其周邊地區(qū)的燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)均造成了不同程度的破壞，其震害經(jīng)驗(yàn)表明，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)在地震中極易損壞，泄漏引發(fā)的火災(zāi)成為最嚴(yán)重的次生災(zāi)害之一[1]。城市燃?xì)夤こ淘诔鞘谢A(chǔ)設(shè)施中有著極其重要的地位，關(guān)系到地震時(shí)對(duì)城市居民生命財(cái)產(chǎn)造成危害的大小和災(zāi)后重建的難易。重視城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照現(xiàn)行有關(guān)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)計(jì)算與分析[2]、校核、施工、使用和建立SUPREME地震實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)[3]的燃?xì)夤こ蹋谠庥霰犬?dāng)?shù)卦O(shè)防烈度高1度的地震作用下，可以達(dá)到在預(yù)估的罕遇地震下保障燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)安全運(yùn)行的抗震設(shè)防目標(biāo)，將地震的損失降到最低限度。
1 中山市的地質(zhì)及地震
    中山市地處珠江三角洲沉積區(qū)，大部分為第四紀(jì)覆蓋，基底巖石斷裂多隱伏。據(jù)資料分析，該區(qū)為潛在震源區(qū)。根據(jù)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2001年發(fā)布的GB 18306—2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，沿線抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度為0.19，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s。
2 地震引起的管道事故分析
    根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及地震劃分圖，中山市的天然氣高壓管道經(jīng)過地區(qū)抗震設(shè)防烈度均為Ⅶ度。地震對(duì)輸配系統(tǒng)破壞造成的事故主要有：建筑物砸壞設(shè)備、管道，砸傷工作人員；造成電力、通信系統(tǒng)中斷、毀壞；對(duì)管道遭受腐蝕或焊接質(zhì)量較差的薄弱部分產(chǎn)生破壞作用；管道錯(cuò)位、拉斷、撞擊、摩擦著火；閥門、法蘭、墊片破損，天然氣泄漏；地震產(chǎn)生的電磁場(chǎng)變化，干擾控制器及儀表正常工作，進(jìn)而引發(fā)事故。
3 抗震設(shè)計(jì)在天然氣輸配系統(tǒng)中的應(yīng)用
    根據(jù)中山市地質(zhì)條件及地震對(duì)輸配系統(tǒng)破壞造成的事故類型，結(jié)合國(guó)內(nèi)外燃?xì)夤艿揽拐饻p震的先進(jìn)辦法，相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)在中山市天然氣輸配系統(tǒng)廠站選址、管道路由、管道材料、管道壁厚及監(jiān)控系統(tǒng)等方面得到了廣泛應(yīng)用，以期達(dá)到在預(yù)估的罕遇地震下天然氣輸配系統(tǒng)安全運(yùn)行的抗震設(shè)防目標(biāo)。其抗震設(shè)計(jì)是按照以下技術(shù)路線進(jìn)行的：收集基礎(chǔ)資料及現(xiàn)狀描述，數(shù)據(jù)化及潛在的風(fēng)險(xiǎn)分析(地震安全性評(píng)價(jià))，地震災(zāi)害的防御及設(shè)計(jì)建議，防震減災(zāi)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)，形成抗震設(shè)計(jì)技術(shù)文件。
3.1 廠站選址及廠站內(nèi)建筑抗震
    中山市天然氣廠站的選址首先在符合城市規(guī)劃的前提下，對(duì)廠站工程進(jìn)行了地震安全性評(píng)價(jià)，確定了廠站建、構(gòu)筑物按地震烈度Ⅶ度設(shè)防，嚴(yán)格按GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 50470—2008《油氣輸送管道線路工程抗震技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。站內(nèi)建、構(gòu)筑物均采用框架結(jié)構(gòu)，提高了抗震能力。
3.2 輸配管道路由的選擇
    由于中山市經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，人多地少，高壓管道所經(jīng)路段基本上為四級(jí)地區(qū)，為了防止和減少地震時(shí)次生災(zāi)害的發(fā)生，高壓管道路由必須在技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的前提下進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，因此管道路由的選擇尤為重要?，F(xiàn)已建成的65.5km的高壓管道路由的選線就是依照上述原則進(jìn)行的。與線路相關(guān)的斷裂為西江大斷裂，該斷裂基本沿西江河谷延伸。管道與西江無交點(diǎn)，該斷裂對(duì)工程影響較小。本段線路區(qū)域地質(zhì)背景穩(wěn)定，展示的地形地貌類型主要有平原、丘陵，勘察區(qū)活動(dòng)斷裂影響較弱，新構(gòu)造活動(dòng)極弱，工程地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單，線路場(chǎng)地基本穩(wěn)定，適宜管道建設(shè)。同時(shí)，管道按照滿足50年超越概率5%的地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，其中大型跨越及埋深小于30m的大型穿越管道，按50年超越概率2%的地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。
3.3 管道壁厚及管材
    天然氣高壓管道是城市天然氣輸配系統(tǒng)的重要組成部分，管道材料的選擇直接影響到管道抗震能力的大小。高壓管道必須具有高強(qiáng)度、高抗撓剛度、高耐沖擊性，并且采用優(yōu)良的焊接技術(shù)將管子焊接成整體結(jié)構(gòu)，避免使用法蘭等接口形式，以使管道具有良好的抗震性。根據(jù)上述原則綜合考慮，本工程高壓管道使用Φ508×11.9的直縫雙面埋弧焊鋼管。管材制管標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T 9711.2—1999《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件 第2部分：B級(jí)鋼管》，制管工藝為UOE成型、直縫雙面埋弧焊(LSAW)工藝，材質(zhì)為L(zhǎng)360MB。
    經(jīng)計(jì)算，本工程鋼管的計(jì)算壁厚，在考慮到規(guī)范規(guī)定的最小公稱壁厚、腐蝕余量等條件下，確定為11.9mm。
3.4 管道的焊接
    為提高管道的抗震能力，管道的焊縫采用手工下向焊焊接或半自動(dòng)焊工藝，手工焊焊條采用E6010。結(jié)合高壓管道經(jīng)過的地區(qū)特點(diǎn)以及當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的要求，對(duì)管道環(huán)焊縫進(jìn)行100%超聲波探傷和100%的X射線全位置照相檢查。對(duì)于所有穿越水域、等級(jí)公路的管道焊接以及未經(jīng)試壓的管道碰口焊縫，均應(yīng)進(jìn)行100%超聲波探傷和100%的X射線全位置照相檢驗(yàn)。
3.5 管道敷設(shè)
    考慮到高壓管道抗震的要求，中山市的高壓管道一般地段采用直埋方式敷設(shè)。管道通過一般地段時(shí)，考慮到農(nóng)田的耕作深度、地面荷載對(duì)管道強(qiáng)度及穩(wěn)定性的要求，管頂覆土厚度為1.0～1.2m。特殊的穿越地段，允許覆土厚度有變化，但不小于1.0m。管道水平轉(zhuǎn)角或豎向變坡處，當(dāng)條件允許時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用彈性敷設(shè)，以保證較好的工藝條件。彈性敷設(shè)困難時(shí)，優(yōu)先采用曲率半徑為40倍管道外徑的冷彎管，其次采用熱煨彎管。穿越地段，對(duì)于大中型河流一般采用定向鉆穿越方式；對(duì)于高速公路和一、二級(jí)公路的穿越，采用頂進(jìn)混凝土套管方式，穿越公路高架橋采用開挖加套管敷設(shè)，砼套管外徑為1.2m，套管內(nèi)設(shè)置絕緣支撐，套管端部采用瀝青油麻等絕緣材料密封。對(duì)于穿越液化土層的管道，在按照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行核算后，采用將沿線的土層進(jìn)行密實(shí)化處理和將管道敷設(shè)在液化土層以下的穩(wěn)定土壤中等措施來進(jìn)行抗液化處理。
3.6 閥門的選型及控制機(jī)構(gòu)
    為了在地震發(fā)生時(shí)迅速切斷天然氣供應(yīng)，中山市高壓管道采用了氣液聯(lián)動(dòng)的直通式球閥，可以通過清管球。采用壓降速率自動(dòng)關(guān)閉、人工復(fù)位方式操作，并可遠(yuǎn)程控制。
3.7 SCADA系統(tǒng)
    為保證中山市天然氣高壓管道全線安全、可靠、平穩(wěn)、高效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，天然氣公司建立了以計(jì)算機(jī)為核心的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即SCADA系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)主要由調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、站控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)構(gòu)成。SCADA系統(tǒng)將達(dá)到在調(diào)度控制中心對(duì)全線進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控的技術(shù)水平[4～9]。
    在正常情況下，由調(diào)度控制中心對(duì)管道全線進(jìn)行監(jiān)視和控制。當(dāng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)生故障或控制中心主計(jì)算機(jī)發(fā)生故障或系統(tǒng)檢修時(shí)，通過站控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各站的監(jiān)視與控制。當(dāng)進(jìn)行設(shè)備檢修或緊急切斷時(shí)，可采用就地手動(dòng)控制方式。
4 液化區(qū)埋地管道抗震設(shè)計(jì)及校核計(jì)算
    松散的砂土和粉土，在地下水的作用下達(dá)到飽和狀態(tài)。如果在這種情況下土體受到震動(dòng)，會(huì)有變得更緊密的趨勢(shì)，這種趨于緊密的作用使孔隙水壓力驟然上升，而在這短暫的震動(dòng)過程中，驟然上升的孔隙水壓力來不及消散，這就使原來由土顆粒間接觸點(diǎn)傳遞的壓力(有效壓力)減小，當(dāng)有效壓力完全消失時(shí)，土層會(huì)完全喪失抗剪強(qiáng)度和承載能力，變成像液體一樣，這是土的液化現(xiàn)象。
    對(duì)于飽和土，孔隙中充滿水，這些水在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)有一個(gè)平衡的壓力，這是孔隙水壓力。當(dāng)土體受到外力擠壓，土中原有水壓力也會(huì)上升，上升的這部分壓力就是超孔隙水壓力。一般來說，超孔隙水壓力都有消散的趨勢(shì)，隨著時(shí)間的推移會(huì)消散掉。
    液化土層對(duì)建筑物的影響取決于地基失效和傳遞地震能量這兩種作用的不同組合，結(jié)果不是單一的。這兩種作用均與地面運(yùn)動(dòng)特性，包括波形、最大幅值和頻譜特性有密切關(guān)系。在土壤液化過程中，土層中的超孔隙水壓力不斷增長(zhǎng)，直至達(dá)到最大值，即完全液化，與此同時(shí)，液化土層的剛度也在不斷減小，這種變化對(duì)地震波的傳播有影響，且充分反映在地面運(yùn)動(dòng)的特性中[10]。
    當(dāng)管道穿越場(chǎng)地發(fā)生液化時(shí)，會(huì)使管道產(chǎn)生上浮反應(yīng)，當(dāng)管道距地表過淺或已經(jīng)露出地表時(shí)，其正常使用功能就會(huì)受到影響。另外，由于管道的上浮形變，也會(huì)在管道中產(chǎn)生附加應(yīng)力，因此，要對(duì)管道的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行校核。輕微液化土層不會(huì)形成全液化，不會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生顯著影響。因此，在管道抗震設(shè)計(jì)中不需要考慮場(chǎng)地輕微液化的情況。液化場(chǎng)地中管道的上浮反應(yīng)的影響因素有很多，其中液化域、初始軸向壓應(yīng)力、管道直徑、土性以及管道埋設(shè)深度等都是主要影響因素。當(dāng)管道穿越場(chǎng)地在設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)下具有中等或嚴(yán)重液化潛勢(shì)時(shí)，可通過計(jì)算液化場(chǎng)地中管道的上浮反應(yīng)及其引起的管道附加應(yīng)變對(duì)管道的抗液化能力進(jìn)行校核。
    ① 液化土層中管道的最大上浮位移，按下式計(jì)算：
    △=-1.0545+0.0254Ly+0.003270σt+0.13(Ly-85)tan(10D-420)    (1)
    σt=Eα(t1-t2)    (2)
式中△——管道在液化土層中最大上浮位移，m
    Ly——管道在液化域中的長(zhǎng)度，m
    σt——管道由溫度變化引起的初始軸向壓應(yīng)力，MPa
    D——管道外徑，m，取D≥0.289m
    E——管道材料的彈性模量，MPa，取2.05×105MPa
    α——鋼材線膨脹系數(shù)，K-1，取1.2×10-5K-1
    t1——管道安裝閉合時(shí)的大氣溫度，℃
    t2——管道內(nèi)輸送介質(zhì)的溫度，℃
    式(1)是由侯鐘良、蔡建原和劉學(xué)杰等人采用FROP-2程序?qū)?80個(gè)具有代表性的液化區(qū)域管道工況參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，并以計(jì)算結(jié)果為樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸得到的。因此，簡(jiǎn)化公式中的Ly和D有取值范圍的限制，30m≤Ly≤180m；并且公式中所涉及到的角度值均為弧度制；管道一端或兩端與建筑物相連接時(shí)，應(yīng)將實(shí)際管道長(zhǎng)度(至墻外皮)分別乘以修正系數(shù)0.9或0.8；當(dāng)液化區(qū)域管道長(zhǎng)度小于30m時(shí)，采取適當(dāng)?shù)目挂夯胧┖?，該液化區(qū)域?qū)艿赖挠绊懢蜁?huì)較小，可以保證管道在地震時(shí)的安全可靠；當(dāng)液化土層區(qū)域范圍較大，涉及到的管道較長(zhǎng)，超出上述取值范圍，則在進(jìn)行管道路由設(shè)計(jì)時(shí)，就必須充分考慮到液化區(qū)域?qū)艿腊踩挠绊懀瑧?yīng)盡量避免管道穿越此液化區(qū)域。對(duì)于管道外徑D，我們一般只考慮D≥0.289m的情況，因?yàn)榭紤]到天然氣高壓管道輸氣量的要求，設(shè)計(jì)管徑都比較大，即使存在小管徑管道在地震時(shí)被破壞的情況，我們也能夠較容易地迅速采取措施將管道關(guān)斷，不會(huì)造成較大的災(zāi)害及損失。因此，在抗液化校核計(jì)算時(shí)，我們不考慮小管徑管道的校核。
② 液化區(qū)管道附加應(yīng)變按下式計(jì)算：
 
式中εLmax——管道在上浮位移反應(yīng)最大時(shí)的附加應(yīng)變
   ③ 地震作用下管道截面軸向的組合應(yīng)變計(jì)算，應(yīng)將地震動(dòng)引起的管道最大軸向應(yīng)變與操作條件下荷載(內(nèi)壓、溫差)引起的軸向應(yīng)變進(jìn)行組合，并按下列公式校核：
 
式中εmax——地震動(dòng)引起管道的最大軸向拉、壓應(yīng)變，當(dāng)εmax＞0時(shí)為拉應(yīng)變，當(dāng)εmax＜0時(shí)為壓應(yīng)變，應(yīng)按照式(6)、(7)同時(shí)進(jìn)行計(jì)算，并取其中較大的值
    ε——由于內(nèi)壓和溫度變化產(chǎn)生的管道軸向應(yīng)變
    εc,V——εmax+ε≤0時(shí)埋地管道抗震設(shè)計(jì)軸向容許壓縮應(yīng)變
    εt,V——εmax+ε＞0時(shí)埋地管道抗震設(shè)計(jì)軸向容許拉伸應(yīng)變
    a——設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度，m/s2
    Tg——設(shè)計(jì)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期，s
    vse——場(chǎng)地土層等效剪切波速，m/s
    v——設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值速度，m/s
    σα——由于內(nèi)壓和溫度變化產(chǎn)生的管道軸向應(yīng)力，MPa
    μ——泊松比，取μ=0.3
    σh——由內(nèi)壓產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力，MPa
    p——管道的設(shè)計(jì)壓力，MPa
    d——管道的內(nèi)徑，m
    δ——管道公稱壁厚，m
    組焊管道材料的容許拉伸應(yīng)變εt,V可以按表1取值。
表1 組焊管道材料的容許拉伸應(yīng)變
拉伸強(qiáng)度極限σh/MPa
容許拉伸應(yīng)變εt,V/%
σb＜552
1.0
552≤σb＜793
0.9
793≤σb＜896
0.8
    各等級(jí)鋼材軸向容許壓縮應(yīng)變按下式取值：
X65及以下鋼級(jí)：
 
X70和X80鋼級(jí)：
 
    ④將管道附加應(yīng)變εLmax與式(4)、(5)由地震動(dòng)、內(nèi)壓和溫度變化引起的軸向應(yīng)變組合后，按下列公式校核管道的應(yīng)變狀態(tài)。當(dāng)不滿足下列公式時(shí)，應(yīng)采取抗震措施。
    當(dāng)εmax+ε+εLmax≤0時(shí)：
    ︱εmax+ε+εLmax︱≤εt,v    (13)
    當(dāng)εmax+ε+εLmax＞0時(shí)：
    ︱εmax+ε+εLmax︱≤εt,v   (14)
    ⑤ 管道的上浮反應(yīng)狀態(tài)按下式校核，當(dāng)不滿足下式時(shí)應(yīng)采取抗液化措施。
 
式中H——管道軸線至管溝上表面的埋深，m
    ⑥ 受中山市地質(zhì)因素的限制，中山市天然氣高壓管道路由中有穿越液化土層的部分，因此，在天然氣高壓管道設(shè)計(jì)中，必須考慮到液化土層對(duì)高壓管道的影響。
    中山市高壓天然氣管道抗震設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)如下：
    中山市沿線抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度；
    設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度a=0.1g；
    地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期Tg=0.45s；
    設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值速度為v=0.07m/s；
    天然氣高壓管道設(shè)計(jì)壓力p=4.0MPa；
    管道材質(zhì)為L(zhǎng)360MB，拉伸強(qiáng)度極限σh=460MPa；
   鋼材等級(jí)為X52級(jí)；
   管道規(guī)格初步確定為Ф508×11.9和Ф508×9.5兩種；
    管道內(nèi)徑分別為d1=484.2mm和d2=489mm；
   鋼材線膨脹系數(shù)α=1.2×10-5K-1；
   管道材料的彈性模量E=2.05×105MPa；
   管道安裝閉合時(shí)的大氣溫度t1=5℃；
   管道內(nèi)輸送介質(zhì)的溫度t2=20℃；
   管道軸線至管溝上表面之間的埋深H=1.2m。
   中山市天然氣高壓管道中有穿越液化土層的管段，我們選取其中一段長(zhǎng)度Ly=100m的管道，修正系數(shù)取0.9，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得場(chǎng)地土層等效剪切波速vsc=200m/s。
    將式(2)代入式(1)，可以計(jì)算得到管道在液化土層中最大上浮位移△。將式(2)代入式(3)，可以計(jì)算得到管道在上浮位移反應(yīng)最大時(shí)的附加應(yīng)變εLmax。由于中山市天然氣高壓管道采用鋼材的鋼級(jí)是X52級(jí)，因此，鋼材軸向容許壓縮應(yīng)變應(yīng)選用式(11)進(jìn)行計(jì)算。
    將該管段設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)代入式(1)～(12)，進(jìn)行計(jì)算，所得計(jì)算數(shù)據(jù)見表2。
表2 液化土層區(qū)域天然氣管道抗震計(jì)算數(shù)據(jù)
設(shè)計(jì)壓力/MPa
4.0
4.O
管道外徑/mm
508
508
管道壁厚/mm
11.9
9.5
σα/MPa
-12.49
-6.02
σt/MPa
-36.90
-36.90
σh/MPa
81.38
102.95
△/m
0.426
0.426
εLmax
-3.96×10-4
-3.96×10-4
ε
-6.09×10-5
-2.94×10-5
εmax
±1.76×10-4
±1.76×10-4
εt,V
0.01
0.01
εc,V
8.2×10-3
6.5×10-3
    ⑦ 對(duì)中山市高壓天然氣管道進(jìn)行抗震校核計(jì)算，結(jié)果如下：
    a. Ф508×11.9管道
    由于：
    εmax+ε+εLmax=-6.33×10-4＜0
    根據(jù)式(13)進(jìn)行抗震校核計(jì)算：
    ︱εmax+ε+εLmax︱=6.33×10-4
    εc,V=82×10-4
    ︱εmax+ε+εLmax︱＜εc,V
    所以，Ф508×11.9的管材在本工程中滿足抗震技術(shù)要求。
    根據(jù)式(15)進(jìn)行抗液化校核計(jì)算：
 
    所以，Ф508×11.9的管材在本工程中滿足抗液化技術(shù)要求。
    b. Ф508×9.5管道
    由于：
    εmax+ε+εLmax =-6.01×10-4＜0
    根據(jù)式(13)進(jìn)行抗震校核計(jì)算：
    ︱εmax+ε+εLmax︱=6.01×10-4
    εc,V =65×10-4
    ︱εmax+ε+εLmax︱＜εc,V
    所以，Ф508×9.5的管材在本工程中滿足抗震技術(shù)要求。
    根據(jù)式(15)進(jìn)行抗液化校核計(jì)算：
 
    所以，Ф508×9.5的管材在本工程中滿足抗液化技術(shù)要求。
    通過計(jì)算分析，在中山市天然氣高壓管道設(shè)計(jì)中，采用Ф508×11.9和Ф508×9.5兩種規(guī)格的管材，均能較好地滿足抗震及抗液化要求。
   ⑧ 抗震措施
   針對(duì)式(13)、(14)，若校核計(jì)算不能滿足抗震要求，則應(yīng)采取相應(yīng)的措施以加強(qiáng)抗震性能：a.選擇延展性較好的管材，適當(dāng)增大壁厚；b.盡量減小管道閉合時(shí)的環(huán)境溫度與管道輸送的介質(zhì)溫度之間的差值，以控制由此引起的軸向應(yīng)變。
    對(duì)于式(15)，若校核計(jì)算結(jié)果不能滿足要求，可考慮適當(dāng)增加管道埋深日。同時(shí)，也應(yīng)根據(jù)SY/T0450—2004《輸油(氣)埋地鋼質(zhì)管道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》采取適當(dāng)措施：a.對(duì)管道沿線土層進(jìn)行密實(shí)化處理；b.對(duì)于處于液化區(qū)的不均勻沉陷地段，宜采用地上敷設(shè)并覆土保護(hù)；c.對(duì)于重要區(qū)段的嚴(yán)重液化區(qū)域，可采用抗浮樁與管道連接的方法，或采用非液化土換填和夯實(shí)；d.對(duì)于液化土層不深的區(qū)域，可以把管道埋設(shè)在液化土層以下的土壤中；e.對(duì)于不得不埋在液化土層中的管道部分，采取在管道外覆混凝土層加重管道，以及把管道鋪固的措施，以防管道升起。
5 事故應(yīng)急預(yù)案與演練
    在進(jìn)行了地震災(zāi)害可能引發(fā)事故及事故后果的分析后，天然氣公司依據(jù)《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》(中華人民共和國(guó)主席令[2002]第70號(hào))、《中華人民共和國(guó)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)法》(中華人民共和國(guó)主席令[2007]第69號(hào))、《國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)安全生產(chǎn)工作的決定》(國(guó)發(fā)[2004]2號(hào))、《國(guó)家安全生產(chǎn)事故災(zāi)難應(yīng)急預(yù)案》(國(guó)務(wù)院2006-01-22)、《生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位安全生產(chǎn)事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則》(AQ/T 9002—2006)及其他相關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定，成立了應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)，并制定了《突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案》、《天然氣泄漏、著火爆炸事故應(yīng)急預(yù)案》、《場(chǎng)站與管道應(yīng)急預(yù)案》、《防臺(tái)風(fēng)應(yīng)急預(yù)案》、《陸上石油天然氣儲(chǔ)運(yùn)事故災(zāi)難應(yīng)急預(yù)案》、《安全生產(chǎn)應(yīng)急預(yù)案》、《地震應(yīng)急預(yù)案》共7個(gè)專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案。
    為了提高職工對(duì)于突發(fā)事件的處理能力，加強(qiáng)事故發(fā)生后的應(yīng)急管理，應(yīng)由被動(dòng)防范、事故處置向強(qiáng)化源頭、預(yù)防優(yōu)先轉(zhuǎn)變[11～14]。通過多次培訓(xùn)和演練，公司員工熟悉應(yīng)急職責(zé)、處理方法和應(yīng)急措施，清楚逃生路線，掌握了自救互救[15～16]。
6 結(jié)論及建議
    ① 根據(jù)地震引起的燃?xì)夤艿朗鹿史治觯Y(jié)合中山市地質(zhì)條件與國(guó)內(nèi)外燃?xì)夤艿揽拐饻p震的先進(jìn)辦法，將抗震設(shè)計(jì)理念在廠站選址、管道路由、管道材料及監(jiān)控系統(tǒng)等方面廣泛應(yīng)用，可以達(dá)到在預(yù)估的罕遇地震下天然氣輸配系統(tǒng)安全運(yùn)行的抗震設(shè)防目標(biāo)。
    ② 針對(duì)目前燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀，建議各相關(guān)部門對(duì)現(xiàn)有管道建立完備的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫(kù)，管道建設(shè)應(yīng)充分考慮其自身安全性和敷設(shè)安全距離、走線方式等問題。
    ③ 建議在廣東省地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)基礎(chǔ)上建設(shè)和完善中山市天然氣高壓輸配系統(tǒng)地震災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，以防備遭遇地震災(zāi)害等突發(fā)事件后因天然氣泄漏等事故而引發(fā)的次生災(zāi)害，同時(shí)也應(yīng)定期檢修、維護(hù)天然氣輸配系統(tǒng)。
    ④ 針對(duì)穿越液化土層區(qū)域的高壓管道，不僅要采取必要的抗液化措施，更要對(duì)該管段進(jìn)行校核計(jì)算，確保管道在地震時(shí)安全可靠。
    ⑤ 逐步完善供氣網(wǎng)絡(luò)，形成環(huán)網(wǎng)供氣后，可很大程度上提高供氣可靠性。
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(本文作者：王引平1 王普2 1.中山市規(guī)劃設(shè)計(jì)院 廣東中山 528403；2.中山市地震局 廣東中山528400)