地基沉降對燃氣管道設施的損害及對策

摘 要

摘要：通過對東莞市區(qū)的現(xiàn)場調(diào)查，分折地基沉降對燃氣管線設施的損害，在允許地基沉降的前提下，提出了相關的解決措施。關鍵詞：燃氣管線；調(diào)壓箱；下沉；補償管1 引言因填筑地固結壓密而產(chǎn)
摘要：通過對東莞市區(qū)的現(xiàn)場調(diào)查，分折地基沉降對燃氣管線設施的損害，在允許地基沉降的前提下，提出了相關的解決措施。
關鍵詞：燃氣管線；調(diào)壓箱；下沉；補償管
1 引言
因填筑地固結壓密而產(chǎn)生地基沉降導致燃氣管線設施受損，這種災害的大部分都集中在管線設施與建筑物的連接處，地基產(chǎn)生不均勻沉降處及接頭部位。東莞市區(qū)燃氣管線因地基沉降而導致多處泄漏，見表1。
表1 管道沉降隱患統(tǒng)計表
序號
小區(qū)名稱
樓棟名稱
現(xiàn)象
維修日期
1
金域中央
2棟
調(diào)壓器下沉漏氣
2009年11月26日
2
風臨美麗灣
7棟
調(diào)壓器下沉漏氣
2010年1月8日
3
風臨美麗灣
1棟
調(diào)壓器下沉漏氣
2010年3月1日
4
風臨美麗灣
幼兒園
調(diào)壓器下沉漏氣
2010年4月20日
5
愉景花園
御龍居
調(diào)壓器下沉漏氣
2010年4月25日
6
莞城服務中心
 
調(diào)壓器下沉漏氣
2010年5月25日
7
世紀星城
16棟
調(diào)壓器下沉漏氣
2010年6月17日
8
新世紀星城
3棟
調(diào)壓器下沉漏氣
2010年7月3日
9
捷報園
 
調(diào)壓器下沉漏氣
2010年8月2日
10
景湖灣畔一期
2棟
調(diào)壓器下沉漏氣
2010年10月27日
2 系統(tǒng)介紹
2.1 東莞市城區(qū)概況
    東莞市城區(qū)位居東莞市中南部，包括萬江，東城，南城，莞城四個區(qū)，其建設用地原來為水稻田或山岳地，再以鋪回填土。其配套的燃氣工程為東莞新奧燃氣有限公司承建并經(jīng)營，從2003年入駐東莞，發(fā)展至今，城區(qū)部分燃氣管道鋪設已有151個小區(qū)，364個工商戶，用戶與東莞的建設發(fā)展同步，分多期開發(fā)建設，氣源為天然氣，兩級調(diào)壓入戶，中壓庭院管壓力為0.36MPa，低壓管壓力為0.O02MPa，燃氣表和用戶調(diào)壓器大部分集中安裝于一樓外墻或室外地坪的調(diào)壓箱內(nèi)。
2.2 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1Ocm左右，因這種上下和水平方向的位移變化導致燃氣調(diào)壓箱部位管線嚴重變形彎曲，80%的調(diào)壓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。見圖1。

2.3 損害特征
    燃氣調(diào)壓箱部分布管工藝多種多樣，其損害情況復雜，大體分兩類。
2.3.1調(diào)壓箱固定在外墻上
    因調(diào)壓箱固定在外墻上，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、調(diào)壓箱等。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，因調(diào)壓箱進口的限制導致進口管將調(diào)壓箱側板壓壞變形，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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。
2.3.2調(diào)壓箱固定在室外地坪上
    調(diào)壓箱固定在地坪上，室外地坪與建筑物的相對位移的增加主要影響調(diào)壓箱出口端管道，進口端管道損害相對較輕。因地面亮起，調(diào)壓箱不能與地下管發(fā)生同步位移，那么調(diào)壓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。
2.4 對策
2.4.1調(diào)壓箱立于室外地坪，其進出口管線應考慮采用柔性連接，掛于建筑物外墻上的調(diào)壓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。
2.4.2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，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。
2.4.3出地立管穿過混凝土地面時須設置出地套管，防止混凝土與管道固結，阻礙管線位移。
2.4.4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。
2.4.5采用淺埋，減輕地基對管的壓力。
2.4.6庭院管采用樹技狀連接，盡量縮減庭院管的長度，減少接點。
2.4.7利用管線自身彎曲，增大彎曲半徑，減少彎頭的使用量。
2.4.8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。
2.5 東莞新奧燃氣有限公司對策
2.5.1材料準備
以金域中央CH70-F調(diào)壓箱為例：
材料名稱
數(shù)量
規(guī)格型號
公稱壓力
天淼萬向補償管
1個
TGB50-500
0.4MPa
法蘭
1副
DN50
0.6MPa
鋼制彎頭
4個
DN50
0.6MPa
無縫鋼管
約2米
DN50
0.6MPa
2.5.2工藝措施
    (1) 在中壓埋地管道出土點50厘米部位截斷約30厘米長的一段管道。
    (2) 截斷管道用一段U形管代替，U形管一端為一條萬向補償軟管，另一端為鋼管。
    (3) 萬向補償軟管與鋼管間采用法蘭連接。
(4) 整改結果如圖2所示，進氣端地基沉降所產(chǎn)生的位移，由補償軟管彎曲量進行補償。
3 結論
    (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。
參考文獻：
[1] 陳方：建筑地基不均勻沉降設計探析[J]：福建建材：2008年04期
[2] 顧振榮：地基沉降對燃氣管道的損害及對策[J]：山西建筑；2008年15期
 
(本文作者：祁建新 賴焊楊 東莞新奧燃氣有限公司 廣東東莞 523000)