地基沉降對燃氣管道的影響及應對策略

摘要：地基沉降導致樓前燃氣管道隨之改變，直接影響到燃氣管道的安全使用。通過對秦皇島某住宅小區的現場調查，分析地基沉降對燃氣管道的損害，在允許地基有限度沉降的前提下，提出相關的解決措施，確保燃氣設施的安全。

關鍵詞：地基沉降 燃氣管道

0 引言

因建筑大開挖后回填大量建筑垃圾，導致回填土密實度不夠，分層夯實不過關而出現地基沉降使燃氣管道受到損害，這類事故大多出現在樓前燃氣管道的引入管部位，地基出現不均勻沉降處及接口部位。秦皇島某住宅小區低壓燃氣管道因地基沉降而產生多處泄漏。

1 工程概況

秦皇島某住宅小區，規劃住宅樓67棟，12000余戶，2006年開工，由幾個房地產公司分多期開發建設，有6F+1、十幾層的小高層和三十幾層的高層住宅樓，2010大部分樓房建成并投入使用，其配套的燃氣工程為秦皇島市燃氣總公司承建并經營，氣源為石油天然氣，中壓管道引進小區，經調壓站降壓后低壓管道入戶，室內安裝立管和燃氣表。中壓管道設計壓力為0.4MPa，低壓管道設計壓力為0.003MPa。

2 沉降損害情況

根據現場調查，部分多層和高層建筑樁基處理不過關，地基沉降損害相當嚴重，目前已下降4-14cm，從散水與建筑物連接部位測量它的沉降量約為4-10cm，散水與建筑物水平位移約2-3cm，部分出地引入管接口處脫落后下降4-10cm左右，由于這種上下左右各個方向的位移變化而造成引入管地上部分發生嚴重變形彎曲，螺紋接頭多處泄漏，大致分布在絲扣法蘭、三通、絲堵、油任、球閥等管件的絲扣連結部位，金屬軟管和絲扣法蘭的連接處。

由地基沉降引發的位移主要破壞引入管地上部分、管架、閥門、金屬軟管等部位。因沉降幅度較大，管道的塑性變形和金屬軟管的有效補償量無法保證沉降發生的位移不會破壞管道。沉降產生的拉力先將引入管地上部分的固定管架拉脫離墻使得立管在此處受力變形，接著將引入管向下方拉，因低壓管道穿墻入戶處的限制導致引入管不能與地下管發生同步位移，在金屬軟管的有效補償量用完后，拉伸應力就作用在引入管上所有絲扣連接處，當地基沉降達到一定程度時，量變引起質變，絲扣被破壞，接口出現破損。

3 工程治理及對策

3.1 引入管穿過散水地面時采用套管式固定管架，防止混凝土與管道固結，阻礙管道位移。

3.2 引入管地上部分的固定管架應拆除或采用套管式固定管架，即可避免管道在此處產生應力集中，阻止管道的下降，又可保持管道在施工時的垂直度。

3.3 多層或高層的引入管與穿墻入戶管之間，應在水平方向采用金屬軟管連接。金屬軟管的可拉伸量應盡量滿足沉降的最大位移。在不可預測樓棟的地基沉降量時，可在安裝引入管時，有意識的讓引入管接口處水平方向高于穿墻入戶管接口處一部分，為即將到來的地基沉降做準備。

3.4 在滿足規范的前提下樓前管道采用淺埋，減小地基對管道的壓力。

3.5 選用塑性較好的材料（考慮材料的屈服極限）。對于鋼管和PE管來說主要的破壞點都集中在接口點和端部固定點，但是鋼管和PE管其接頭都有較好的延伸性和接頭偏轉角，基本上可以根據其材料的屈服極限來確定。

3.6 利用管道自身彎曲，增加彎曲半徑，減少彎頭的使用量。

3.7 庭院管道盡量采用樹技狀連接，相對縮減庭院管道的長度，減少接口。

3.8 盡量減少與建筑物垂直靠近的樓前引入管道數量，利用建筑物外墻架空鋪設。對垂直于建筑物外墻的地下引入管也難保證與其它地下管線的安全距離。根據《城市居住區規劃設計規范》相關條例的要求：在非采暖區域六種基本管線在保證最小安全水平間距的前提下，它們在建筑物樓前的最小極限寬度約為10米。在目前的建筑設計中住宅的廚房與廁所都是一墻之隔，在相對應的室外地坪處必定會有給水、排水等地下管道和給水閥門井、排水井等設施，如果廚房位于樓梯間旁，那么地下必定還有強弱電管線和電力、網通、電信等管線井，各種地下管線都要聚集在這一隅之地，然后進入建筑物，實際上是很難滿足《城鎮燃氣設計規范》和《城鎮居住區規劃設計規范》中相關要求的安全凈距。再加上建筑物配套的各專業管線設計人員相互之間缺乏聯系，開發商統籌規劃和實際協調執行能力差以及各專業施工隊施工隨意、不規范，造成地下管線在樓前入戶處相當混亂，無法保障燃氣管道與其它專業管道的安全凈離。所以應盡量減少樓前引入管的數量，避免有可能出現的因各種情況導致的管道損壞。

3.9 應根據當地的地容地貌環境對地下燃氣管道進行抗震和抗沉降設計。

①秦皇島市地質地震環境

秦皇島市位于華北平原地震帶的寧河—灤縣地震構造小區的東部邊緣，瀕鄰唐山老震區。歷史上就是個地震多發區。秦皇島抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.1g。

②地震對地下管道的損害特征

地下管道的破壞率基本上隨著地震烈度(地震加速度幅度)的增高而增大。一般情況下，地下管道平均破壞率在堅硬場地較小，在柔軟場地最重。不均勻場地中的管道，其災損率明顯高于均勻場地。

③地基沉降和地震的關系

本文所說的地基沉降是指長時間的地基固結壓密過程，而由地震引發的地基沉降是一個短時間的團結壓密過程，其作用結果都會導致地基坍塌下沉，地面和地下的設施損壞。地震波的出現也會導致現有地基進一步沉降，再次破壞燃氣管道，造成難以計算的后果。

④地震對地下燃氣管道的損害

地震對燃氣設施的破壞形式主要體現在地震波的行進和地表變形，前者包括對燃氣管道的壓縮、拉伸等變形，對土壤的應變，引起的土壤液化、管道內部流體沖擊壓力破壞等；后者包括斷層錯動、地表塌陷和變形，以及由其引起的建筑物和構筑物的破壞或倒塌，地面破壞(如地裂縫)，山體等自然物的破壞(如山崩)，水體的振蕩(如海嘯、湖震)等，從而嚴重損壞燃氣設施。燃氣設施一旦遭破壞導致燃氣泄漏，極易引起火災、中毒等次生災害。

4 結束語

本文所說的地基沉降是指建筑物室外地面的沉降。一般來說建筑物都要做地基處理，認為在建筑物的施工過程中沉降已基本完成，建筑物主體竣工后的沉降即使有也是微量的，可以忽略不計的。地基沉降對燃氣管道和配套設施的損害時有發生，該小區部分高層住宅樓體地基的沉降為研究建筑大開挖后不正當回填和夯實沙土對燃氣管道的損壞提供了一個典型的案例，同時也提醒我們應采取各種有效措施預防或減少地基沉降和地震對燃氣設施的損害，以確保其安全正常運行。

參考文獻：

[1]肖久明，應援農，席丹.《城鎮燃氣系統地震災損分析及災后思考》.[EB/

OL].http://news.gasshow.com/News/SimpleNews.aspx?newsid=280677.2011-1-4.