淺談軟土地基不均勻沉降對燃氣管道的影響及對策

李星華（瑞安市安陽管道燃氣有限公司 325200）

引言

近年來，隨著管道燃氣在溫州地區的普及，管道燃氣用戶越來越多，城市主管網也越來越長。但由于在施工建設時沒有充分考慮軟土地基對燃氣管道的影響，造成了幾起燃氣泄露、爆炸事故。因此，有必要根據當地地質情況，就軟土地基沉降對燃氣管道影響進行實例分析，總結軟土地基樁基處理及燃氣管道埋設處理的方法，做好同步設計的銜接，確保施工與使用安全。

一、燃氣事故事例

1、2010年12月21日溫州市西山南路發生一起燃氣爆炸事故，相關部門對事故現場進行了調查，原因是由于小區人行道沉降嚴重導致燃氣PE管道接頭焊接口出現應力集中突然斷裂，造成燃氣大量泄露繼而發生了爆炸事故。

2、2011年的4月溫州瑞安安陽管道燃氣公司巡線人員發現位于羅陽大道笎筜橋過橋管一側的膨脹節發生嚴重變形，所幸沒有發生燃氣泄露。經檢查發現事故原因為橋兩端的地質沉降引發管道沉降拉伸膨脹節引起嚴重變形，后經搶修及時沒有發生事故。

這兩起事故的直接原因都是由于地質不均勻沉降引起的，因此我們在燃氣的設計、施工及后期的安全管理方面對地質沉降一定要引起足夠的重視。

2010年12月21日溫州市西山南路燃氣事故圖

二、溫州地區地理概況以及地質沉降對燃氣管道的影響

溫州市地處浙江省東南沿海，屬亞熱帶海洋性氣氣候，溫暖濕潤，濕潤雨量充沛，四季分明。多年平均降雨量1600毫米。溫州所處地貌單元為沖積海積平原，地勢平坦。但從區域地質來看，地表下30米以內為河海相沉積的淤泥類土，30米以下為河流相、湖泊相沉積物，為粘性土和碎礫石層，底部為火山噴出相巖漿巖。（如表所示）

軟可塑，中壓縮性，力學強度一般，全場均有揭露。

從上表可以看出軟土地基一般是淤泥和淤泥質粘土和粘土組成。軟土的特性主要表現為天然含水率高，其孔隙比大，低抗剪性。因此一旦燃氣管道的管溝地基處理不好，就會產生不均勻不沉降，對管道產生危害。根據溫州地區已鋪設的燃氣管網實際運行情況來看，地質沉降造成燃氣管道及設施損害方面的情形一般有三種情況：

一是市政道路沉降危害。因周邊建筑施工地下抽水、橫向拉力改變，或是道路兩旁建筑樁基施工，地下室基坑開挖施工，或是軟土地基前期固結差、承載力低，加上車輛長期重壓形成整體沉降。從目前現有的市政道路觀測，部分路面相對沉降大于2cm～5cm，不管是水泥混凝土路面還是瀝青路面，新建或改造后3年內都會有不同程度的沉降，導致路面出現接縫拉裂、板塊錯臺、斷板、板底脫空、板面凹陷等情況，嚴重影響路面的使用，特別是地下管網路面受力、橫穿道路時由于道路的不均勻沉降造成管道的沉降變形使埋地燃氣管道受壓力增大，加上重型、重載車輛重壓和行駛振波的間接影響，地下管道無法吸收地基的沉降位移作用，作用力導致管線接頭松動或焊口被拉開、扭曲變形，而產生燃氣泄漏。

二是橋梁兩端延伸處地質沉降危害。

溫州地區所有橋梁建設時為保證河道的通航和河水的泄洪，橋梁建設要高于兩端路面，同時為防止沉降采用樁基建設，但橋梁兩端延伸處沒有樁基僅做普通防沉降處理，加上每日車輛來回長期重壓造成了不均勻沉降，形成橋體與道路形成高差，即平時所說的汽車通過時的跳車現象。隨橋梁敷設的燃氣管道也會被兩端的地質沉降引起的下拉力作用在埋地部分上，從而受力導致管線焊口被拉開或管道設施變形破壞產生燃氣泄漏。

三是高層建筑地質沉降。

高層建筑主體由于通過樁基處理沉降量較小，而房屋周邊的回填土由于沒有進行地基處理或者地基處理不好，回填沒有夯實，造成了周邊填土的地基沉降量比建筑主體沉降量大，燃氣管道埋地部分隨周邊地基下沉，但出地立管部分卻固定在墻上，連接埋地管和出地立管處受力，導致接口處接頭松動或焊口被拉開燃氣泄漏。

三、關于軟土地基不均勻沉降對燃氣管道危害的對策

軟土地基的治理，要根據我國現行的有關沉降標準規定，結合當地地形、地質、水文、氣候、徑流條件等自然環境條件，進行細致的工程地質勘探，明確松軟土層的成因、類型、分布范圍及其在路線通過地帶分布的具體情況，以確定軟土層在縱向、橫向的分布厚度、層次、各層土的土質及物理力學性質，選用適當的處理措施。《城鎮燃氣設計規范》GB50028-2006第6.3.6地下燃氣管道的基礎宜為原土層，凡可能引起管道不均勻沉降的地段，其基礎應進行處理，但規范上沒有標明具體處理方法，因此燃氣管道的軟土地基防沉降治理要結合現場實際，采取適合當地的確實可行的方法。

軟土地基不均勻沉降對燃氣管道的危害大，其防治是一項比較復雜的工作，要從工程設計、施工、后期管理等方面全面考慮，不僅要考慮燃氣輸配系統上問題，更重要是要事先對建筑軟土地基沉降對工程影響的預估，同時對將可能性出現影響要有預防和治理的方案。從建筑軟土地基沉降方面考慮，其設計及施工、及后期管理方面主要應考慮的是：

1、燃氣管道的設計要求和方法。在進行城鎮燃氣設計前應先了解當地的氣候、水文和地質條件，根據GB50028—2006《城鎮燃氣設計規范》和GB—500032-2003《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規范》的要求對地下管線、氣化站等燃氣工程進行抗震和防沉降設計。

2、管線材料的選用。管線材料要采用塑性較好的材料。這是根據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，基本可以根據其材料的屈服極限來確定。從塑性上來說埋地管道最好采用PE管。

3、埋設燃氣管前管溝一定要進行地基處理，尤其是埋設在道路下燃氣管道和穿越道路的燃氣管必須加套管或者埋設在管溝中。管溝中回填應用黃沙回填，且管道下方有不少于10CM的黃沙。

4、燃氣管道過河流沿橋鋪設時，嚴禁鋪設在橋梁人行部分預留的孔洞中。沿橋敷設的燃氣管道雖然都設置了膨脹節，但只是防止管道水平方向的位移，不能作為防沉降的處理方法。防沉降方法有：一是在橋兩端燃氣管道出地面部分豎向加裝膨脹節。二是沿橋管道在橋梁有樁基處理的地方下行與埋地部分燃氣管道相接，然后埋地部分再垂直于橋梁鋪設1.5～2米后再平行于道路鋪設。（見下示意圖）

溫州瑞安A區、D區氣化站巖土工程勘察報告表

5、小區內燃氣管道根據建筑物特點，可改為架空管道，利用建筑物外墻繞行。埋地管道采用淺埋，可減輕地基對管的壓力，但不應小于城鎮燃氣設計規范要求的PE管的最小埋地深度。庭院埋地管采用樹技狀連接，盡量縮減庭院埋地管的長度，減少接點。利用管線自身彎曲，增大彎曲半徑，減少彎頭的使用量。

出地立管應加裝不銹鋼金屬軟管。目前膨脹節類的伸縮器主要考慮溫差對管線的影響，不能解不均勻沉降帶來的管道位移變化，地基的不均勻沉降將導致管線在伸縮器部位產生破壞，當拆除伸縮器后，兩端管線無法對中，更換困難，而采用不銹鋼金屬軟管替代伸縮器能減少破壞，有抗拉伸縮。不銹鋼金屬軟管前的燃氣管不能安裝固定管架，出地立管穿出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。

埋地燃氣管線在上地下室頂板時應因地制宜分級抬高埋設深度，這有利于提高管道的撓性，吸收地下室旁邊地基的沉降位移，也可以在地下室邊加裝防沉降的金屬軟管，但必須做井以方便檢查、維修、更換。

6、加強對燃氣管網和燃氣設施的安全巡查等后期管理工作。在日常的安全巡線過程中，巡檢人員應重點查看道路板塊有無斷裂、有無沉降，橋梁兩端人行道的沉降量，小區樓幢邊地面的沉降量等。如沉降量大或突然沉降增大，燃氣管道和配套設施一定受不同程度損害和影響，這時我們必須對該地段進行開挖查看，加強對燃氣管網的維護。事實充分表明，定期定時、周密細致對建筑物周邊、橋梁兩端和道路現場及燃氣設施的安全巡查工作非常重要。

四、結束語

在溫州地區軟土地基不均勻沉降對燃氣管道和配套設施的損害影響時有出現，因此，我們在做燃氣工程時，應從設計、施工和后期管理上全面考慮，避免不均勻沉降對燃氣管道的影響。對已建成的燃氣管道如已發現有影響，應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安全。

1、GB50028—2006《城鎮燃氣設計規范》

2、GB500032-2003《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規范》

3、gb50494-2009《城鎮燃氣技術規范》

4、溫州瑞安A區、D區氣化站巖土工程勘察報告