淺論地基沉降對燃氣管道影響特征與解決途徑

陳戰

摘 要：目前管道燃氣得到極大的推廣普及，隨著管道燃氣用戶數量的增加，城市燃氣管道網建設越來越復雜密集，推動了城市燃氣的蓬勃發展。但是在實際施工建設過程中，沒有充分重視地基沉降對燃氣管道生產的影響，造成多起燃氣管道泄漏事故。經過調查研究后，事故主要是由地基不均勻沉降引起的。因此在進行燃氣管道設計、施工建設及后期的生產管理時，要充分調查管道建設處的地質情況，依據相關規范做好地基處理與管道埋設，保證設計與施工的銜接，確保管道燃氣的安全生產，消除隱患。

關鍵詞：燃氣管道；地基沉降；地基處理；管道埋設

1 地基不均勻沉降成因分析

城市燃氣管道沉降主因是地基不均勻沉降引起的城市地下基礎的沉降相對錯位。在施工建設過程中，城市主體建筑的基礎建設通常采用管樁工藝，將管柱打進地下持力層，在保證基礎承重允許范圍內的條件下，承重結構不受施工因素導致的均勻沉降影響。對于非承重結構（道路、建筑周邊綠化和地下基礎）均采用回填方式，極易導致回填層發生不均勻沉降。考慮城市燃氣管道通常埋設在非承重結構范圍內，因此回填層不均勻沉降是燃氣管道設施沉降的主要原因。通過日常巡檢和管道維護，研究非承重結構范圍內回填層不均勻沉降的成因主要有：

（1） 自然沉降。回填土質地松軟，在自身重力作用下回填層緩慢沉降。尤其是部分地區土質含水率高，而在施工建設時未充分壓實加固，極易誘發回填層不均勻沉降量。（2） 車輛擠壓沉降。道路行駛車輛，尤其載貨重卡等，途經回填層周圍加重了回填層沉降程度。（3） 周邊市政施工影響。在建筑物周邊進行市政建設時，可能嚴重改變建筑周邊區域土層的受力情況，間接影響回填層不均勻沉降。

由上述分析可知，安裝于城市主體建筑上的樓棟燃氣管道本身基本不受地基沉降影響，而埋設于非承重結構范圍內的城市燃氣管道，易受地基不均勻沉降影響，導致燃氣管道與地基沉降產生相對錯位。2 地基不均勻沉降造成燃氣管道損壞的特征

考慮城市燃氣管道安裝生產過程中，燃氣管道布管工藝復雜，其損害情況多種多樣，基于燃氣表箱安裝位置分析，將地基不均勻沉降造成燃氣管道損壞的特征分兩類：

（1） 表箱固定在建筑外墻上

當表箱固定在外墻上，地基不均勻沉降影響燃氣管道進口端的立管、閥門、表箱等。如果地基沉降量較大，超出管線的塑性變形量，將引起燃氣立管損壞。當燃氣立管損壞時，其固定支架受拉脫離墻壁，加劇燃氣立管彎曲變形，進而拉拽進口管，導致進口管連帶表箱側板受壓變形損壞，同時造成箱內水平管和分配管分別發生傾斜。在此過程中螺紋接頭的塑性變形能力與鋼管相比較低，若地基不均勻沉降引起較大相對變形將破壞螺紋接頭。

（2） 表箱固定在室外地面上

當表箱固定在室外地面上，其與建筑物的相對位移主要影響表箱出口端管道，對進口端管道影響較小。地基不均勻沉降導致表箱與埋地燃氣管道發生相對位移，引起表箱進口端管道受到拉應力作用而引起燃氣管道損壞。因出口端管道截面剛度較小，鋼管彎曲變形極其嚴重。3 地基不均勻沉降對燃氣管道影響的應對措施針對軟土地基的處理方法，依據我國現行的相關沉降標準規定，結合現場的地形、土質、水文、氣候等自然環境條件，通過詳細的地質勘探調查，確定管道設計路線途徑地區的地基軟土層的成因、類型、分布范圍等具體情況，研究地基軟土層內各層土的土質及物理力學性質，選用規范要求中適當的處理措施。但對于引起管道不均勻沉降的地段，規范上沒有標明其地基處理的有效方法，考慮地基不均勻沉降對燃氣管道的危害極大，因此為確保城市燃氣管道的安全生產，消除安全隱患，燃氣管道在地基不均勻沉降地段的防治工作，既要結合現場地質情況，還要從管線設計、建筑施工、管線后期管理等方面全面考慮，不僅要考慮燃氣輸配生產過程中問題，更需要事先預估建筑地基沉降對燃氣管道安全生產影響，并指定相應的應對方案。從建筑地基沉降方面考慮，管線設計、建筑施工、管線后期管理等方面需要考慮的主要有：

（1） 燃氣管線設計要求和方法。在進行燃氣管線設計前了解現場的地形、土質、水文、氣候等自然環境條件，依據《城鎮燃氣設計規范 GB50028—2006》和《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規范 GB—500032-2003》等相關規范內的具體要求，對燃氣管線設計進行防沉降設計。

（2） 燃氣管材的選用。考慮材料的屈服極限，燃氣管材應選用塑性較好的材料。對于燃氣管線來說，地基沉降引起主要的破壞集中在接觸端口和端部固端。同時由于鋼管和 PE 管均具有良好的延伸性，理論上其材料的極限屈服強度滿足燃氣管線的設計要求，可依據現場實際需要選用合適的管材。

（3） 燃氣管道埋設處地基處理。在埋設燃氣管前，對開挖的管溝先進行地基處理，并選用黃沙進行回填，同時埋設在管溝內的燃氣管線必須添加套管防護。

（4） 根據現場特點安裝燃氣管線。考慮部分小區內建筑物的特點，即可采用淺埋方式鋪設燃氣管線，減輕地基對管的壓力，也可改為架空管道，利用建筑物外墻繞行。在選用淺埋方式鋪設燃氣管線時，淺埋深度不應小于城鎮燃氣設計規范要求的最小埋地深度。庭院內鋪設埋地管線應采用樹技狀連接，盡量縮減庭院內埋地燃氣管線的長度，減少管線間接點，同時充分利用管材自身彎曲，增加彎曲半徑，減少彎頭的使用量，降低地基不均勻沉降對接頭等部位的損害。當出地立管穿出地面時，需要設置出地套管，防止管道與施工建設時的混凝土固結。埋地燃氣管線在鋪設過程中應因地制宜的分級設置埋設深度，有利于提高管道的變形能力，降低周邊地基不均勻沉降的影響，或者在鋪設周邊建筑物加裝防沉降的金屬軟管，便于日常燃氣管線的檢查維護。

（5） 加強管線后期管理。即加強燃氣管網及相關設施的安全巡查等后期管理工作。 在日常的安全巡查過程中，巡檢人員應重點查看埋地管線周圍道路板塊是否發生斷裂，甚至沉降的現象，包括道路橋梁兩端人行道的沉降量，小區樓幢邊地面的沉降量等。如果發現沉降量大或突然沉降增大等現象，燃氣管線及其配套設施很可能遭受不同程度損壞和影響，因此我們必須對該地段進行安全排查，加強對燃氣管網及相關設施的維護。事實證明，針對建筑物周邊、道路橋梁兩端的燃氣管線及其配套設施，進行定期定時的安全巡查工作非常重要。

4 結束語

為確保城市燃氣管道的安全生產，消除安全隱患，燃氣管道在地基不均勻沉降地段的防治工作，既要結合現場地質情況，還要從管線設計、建筑施工、管線后期管理等方面全面考慮，不僅要考慮燃氣輸配生產過程中問題，更需要事先預估建筑地基沉降對燃氣管道安全生產影響，并指定相應的應對方案。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。

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