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地基沉降对燃气管道的损害及对策

时间:2007-1-27栏目:化学化工论文

  摘 要:通过对汕头市华新城的现场调查,分折地基沉降对燃气管线的损害,在允许地基沉降的前提下,提出了相关的解决措施。

1 前言

因填筑地固结压密而产生地基沉降导致燃气管线受损,这种灾害的大部分都集中在管线与建筑物的连接处,地基产生不均匀沉降处及接头部位。汕头市华新城燃气管线因地基沉降而导致多处泄漏。

2 华新城概况

汕头市华新城为住宅小区,已建住宅30栋住户1500余户,1994年开工,分多期开发建设,其建设用地为月埔镇的水稻田,回填土高度约3m,大部分用地回填半年左右即开工建设,田地淤泥层深度约0.8m。其配套的燃气工程为汕头市燃气建设公司承建并经营,气源为液化石油气,两级调压入户,中压庭院管压力为0.08MPa,低压管压力为0.003MPa,燃气表和用户调压器分别集中安装于一楼外墙或室外地坪的表箱内,见图la、b。

3 沉降损害

根据现场调查,其沉降损害相当严重,两座多层房屋之间的单层建筑未作桩基处理,现已下沉20—30cm不等,从散水坡与房屋连接处测量其沉降量为15cm左右,散水坡与房屋水平位移2—3cm,部分出地立管接头松开后下沉10cm左右,因这种上下和水平方向的位移变化导致燃气表箱部位管线严重变形弯曲,80%的表箱部位管线螺纹接头多处泄漏,其泄漏率的分布大致为:弯头占9.62%,活接头占52.72%,三通占7.2%,其余为丝扣连结阀门、丝堵等。

4 损害特征

华新城燃气表箱部分布管工艺多种多样,其损害情况复杂,大体分两类。

4.1 表箱固定在外墙上

因表箱固定在外墙上,地基沉降发生的位移主要损害进口端出地立管、管架、阀门、表箱等。因沉降较大,管线的塑性变形无法满足沉降发生的位移。首先将出地立管固定支架拉脱离墙且立管在此处弯曲变型,继而将进口管往下拉,因表箱进口的限制导致进口管将表箱侧板压坏变形,分配管和箱内水平管发生倾斜。在此过程中对丝口部位施加拉应力削弱了丝口连接的预紧力可导致丝口松动而泄漏。虽然螺纹接口处的断裂荷载可大于钢管本身的6%,螺纹接口本应更可靠,然而,螺纹接头的变形能力与钢管本身相比较低,当地基沉降产生很大的相对变形集中于螺纹接头时,有时将破坏接头。

4.2 表箱固定在室外地坪上

表箱固定在地坪上,室外地坪与建筑物的相对位移的增加主要影响表箱出口端管道,进口端管道损害相对较轻。因地面亮起,表箱不能与地下管发生同步位移,那么表箱进口端管道同样受到拉应力作用而可导致损害。出口端DN镀锌管因截面刚度小,弯曲变形严重。

5 对策

(1)在房屋散水坡施工完毕,出地立管的固定管架应拆除或采用套管式固定支架,见图2,即可避免管道在此处应力集中,阻碍管线的下沉,又可保持立管在施工时的垂直度。

(2)表箱立于室外地坪,其进出口管线应考虑采用柔性连接,挂于建筑物外墙上的表箱只采用进口管柔性连接。柔性连接的可拉伸量应满足沉降的最大位移。

(3)垂直于建筑物的地下管线支管应因地制宜分级抬高埋设深度靠近建筑物见图3,这有利于提高支管的挠性,吸收地基的沉降位移,减少管沟开挖对建筑物基础的影响。

(4)出地立管穿过混凝土地面时须设置出地套管见图4,防止混凝土与管道固结,阻碍管线位移。

(5)采用塑性较好的材料。这是根据材料的屈服极限来考虑,对于钢管和PE管来说主要的破坏最集中在接点和端部固定端,但是钢管和PE管其接头都有较好的延伸性和较好的接头偏转角,基本可以根据其材料的屈服极限来确定。

(6)采用浅埋,减轻地基对管的压力。

(7)庭院管采用树技状连接,尽量缩减庭院管的长度,减少接点。

(8)利用管线自身弯曲,增大弯曲半径,减少弯头的使用量。

(9)采用不锈钢金属软管替代伸缩器。目前伸缩器的使用主要考虑温差对管线的影响,不能解决两端管线上下方向上的位移变化,地基的不均匀沉降将导致管线在伸缩器部位产生破坏,当拆除伸缩器后,两端管线无法对中,更换困难。

(10)减少与建筑物垂直靠近的上升立管数量,利用建筑物外墙绕行。

GB50028—93《城镇燃气设计规范》表5.3.2—1要求:埋地燃气管中压B级离建筑物基础水平净距为1.5m。外墙到基础外围距离约为0.6m,那么管线离外墙的距离应不少于2.1m,对于垂直靠近外墙的地下管出地立管是很难做到。

另外,对垂直于建筑物外墙的地下各支管也难保证与其它地下管线的安全距离。按照GB50180-93《城镇居住区规划设计规范》第8.0.2条要求:在非采暖区六种基本管线的最小水平间距,它们在建筑线的最小极限宽度约为10m,见图5。住宅的厨房厕所大都连在一起,在相应的室外地坪部位必然有给水、排水等地下管线和排水井、化粪池等设施,如果厨房位置在楼梯间旁,那么地下必然还有电力、电信管线和电力、电信井,各种地下管线在弹丸之地都要集中靠近建筑物,实际上是很难满足GB50028—93《城镇燃气设计规范》和GB50180—93《城镇居住区规划设计规范》的相关条款的安全距离要求。再加之地下管线各专业设计缺乏沟通,开发商协调不力以及施工的不规范,造成地下管线在集中部位相当混乱,很难保障燃气管线的安全距离。所以应减少垂直靠近建筑物的上升立管的数量,减少地下管与建筑物的连接点。

(11)应根据地质条件对地下管线进行抗震和抗沉降设计。

①汕头市地质地震环境

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