浅论地基沉降对燃气管道影响特征与解决途径

摘 要：目前管道燃气得到极大的推广普及，随着管道燃气用户数量的增加，城市燃气管道网建设越来越复杂密集，推动了城市燃气的蓬勃发展。但是在实际施工建设过程中，没有充分重视地基沉降对燃气管道生产的影响，造成多起燃气管道泄漏事故。经过调查研究后，事故主要是由地基不均匀沉降引起的。因此在进行燃气管道设计、施工建设及后期的生产管理时，要充分调查管道建设处的地质情况，依据相关规范做好地基处理与管道埋设，保证设计与施工的衔接，确保管道燃气的安全生产，消除隐患。

关键词：燃气管道；地基沉降；地基处理；管道埋设

1 地基不均匀沉降成因分析

城市燃气管道沉降主因是地基不均匀沉降引起的城市地下基础的沉降相对错位。在施工建设过程中，城市主体建筑的基础建设通常采用管桩工艺，将管柱打进地下持力层，在保证基础承重允许范围内的条件下，承重结构不受施工因素导致的均匀沉降影响。对于非承重结构（道路、建筑周边绿化和地下基础）均采用回填方式，极易导致回填层发生不均匀沉降。考虑城市燃气管道通常埋设在非承重结构范围内，因此回填层不均匀沉降是燃气管道设施沉降的主要原因。通过日常巡检和管道维护，研究非承重结构范围内回填层不均匀沉降的成因主要有：

（1） 自然沉降。回填土质地松软，在自身重力作用下回填层缓慢沉降。尤其是部分地区土质含水率高，而在施工建设时未充分压实加固，极易诱发回填层不均匀沉降量。（2） 车辆挤压沉降。道路行驶车辆，尤其载货重卡等，途经回填层周围加重了回填层沉降程度。（3） 周边市政施工影响。在建筑物周边进行市政建设时，可能严重改变建筑周边区域土层的受力情况，间接影响回填层不均匀沉降。

由上述分析可知，安装于城市主体建筑上的楼栋燃气管道本身基本不受地基沉降影响，而埋设于非承重结构范围内的城市燃气管道，易受地基不均匀沉降影响，导致燃气管道与地基沉降产生相对错位。2 地基不均匀沉降造成燃气管道损坏的特征

考虑城市燃气管道安装生产过程中，燃气管道布管工艺复杂，其损害情况多种多样，基于燃气表箱安装位置分析，将地基不均匀沉降造成燃气管道损坏的特征分两类：

（1） 表箱固定在建筑外墙上

当表箱固定在外墙上，地基不均匀沉降影响燃气管道进口端的立管、阀门、表箱等。如果地基沉降量较大，超出管线的塑性变形量，将引起燃气立管损坏。当燃气立管损坏时，其固定支架受拉脱离墙壁，加剧燃气立管弯曲变形，进而拉拽进口管，导致进口管连带表箱侧板受压变形损坏，同时造成箱内水平管和分配管分别发生倾斜。在此过程中螺纹接头的塑性变形能力与钢管相比较低，若地基不均匀沉降引起较大相对变形将破坏螺纹接头。

（2） 表箱固定在室外地面上

当表箱固定在室外地面上，其与建筑物的相对位移主要影响表箱出口端管道，对进口端管道影响较小。地基不均匀沉降导致表箱与埋地燃气管道发生相对位移，引起表箱进口端管道受到拉应力作用而引起燃气管道损坏。因出口端管道截面刚度较小，钢管弯曲变形极其严重。3 地基不均匀沉降对燃气管道影响的应对措施针对软土地基的处理方法，依据我国现行的相关沉降标准规定，结合现场的地形、土质、水文、气候等自然环境条件，通过详细的地质勘探调查，确定管道设计路线途径地区的地基软土层的成因、类型、分布范围等具体情况，研究地基软土层内各层土的土质及物理力学性质，选用规范要求中适当的处理措施。但对于引起管道不均匀沉降的地段，规范上没有标明其地基处理的有效方法，考虑地基不均匀沉降对燃气管道的危害极大，因此为确保城市燃气管道的安全生产，消除安全隐患，燃气管道在地基不均匀沉降地段的防治工作，既要结合现场地质情况，还要从管线设计、建筑施工、管线后期管理等方面全面考虑，不仅要考虑燃气输配生产过程中问题，更需要事先预估建筑地基沉降对燃气管道安全生产影响，并指定相应的应对方案。从建筑地基沉降方面考虑，管线设计、建筑施工、管线后期管理等方面需要考虑的主要有：

（1） 燃气管线设计要求和方法。在进行燃气管线设计前了解现场的地形、土质、水文、气候等自然环境条件，依据《城镇燃气设计规范 GB50028—2006》和《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范 GB—500032-2003》等相关规范内的具体要求，对燃气管线设计进行防沉降设计。

（2） 燃气管材的选用。考虑材料的屈服极限，燃气管材应选用塑性较好的材料。对于燃气管线来说，地基沉降引起主要的破坏集中在接触端口和端部固端。同时由于钢管和 PE 管均具有良好的延伸性，理论上其材料的极限屈服强度满足燃气管线的设计要求，可依据现场实际需要选用合适的管材。

（3） 燃气管道埋设处地基处理。在埋设燃气管前，对开挖的管沟先进行地基处理，并选用黄沙进行回填，同时埋设在管沟内的燃气管线必须添加套管防护。

（4） 根据现场特点安装燃气管线。考虑部分小区内建筑物的特点，即可采用浅埋方式铺设燃气管线，减轻地基对管的压力，也可改为架空管道，利用建筑物外墙绕行。在选用浅埋方式铺设燃气管线时，浅埋深度不应小于城镇燃气设计规范要求的最小埋地深度。庭院内铺设埋地管线应采用树技状连接，尽量缩减庭院内埋地燃气管線的长度，减少管线间接点，同时充分利用管材自身弯曲，增加弯曲半径，减少弯头的使用量，降低地基不均匀沉降对接头等部位的损害。当出地立管穿出地面时，需要设置出地套管，防止管道与施工建设时的混凝土固结。埋地燃气管线在铺设过程中应因地制宜的分级设置埋设深度，有利于提高管道的变形能力，降低周边地基不均匀沉降的影响，或者在铺设周边建筑物加装防沉降的金属软管，便于日常燃气管线的检查维护。

（5） 加强管线后期管理。即加强燃气管网及相关设施的安全巡查等后期管理工作。 在日常的安全巡查过程中，巡检人员应重点查看埋地管线周围道路板块是否发生断裂，甚至沉降的现象，包括道路桥梁两端人行道的沉降量，小区楼幢边地面的沉降量等。如果发现沉降量大或突然沉降增大等现象，燃气管线及其配套设施很可能遭受不同程度损坏和影响，因此我们必须对该地段进行安全排查，加强对燃气管网及相关设施的维护。事实证明，针对建筑物周边、道路桥梁两端的燃气管线及其配套设施，进行定期定时的安全巡查工作非常重要。

4 结束语

为确保城市燃气管道的安全生产，消除安全隐患，燃气管道在地基不均匀沉降地段的防治工作，既要结合现场地质情况，还要从管线设计、建筑施工、管线后期管理等方面全面考虑，不仅要考虑燃气输配生产过程中问题，更需要事先预估建筑地基沉降对燃气管道安全生产影响，并指定相应的应对方案。对已建成的燃气管道如已发现有影响，应立即探索可行的治理方案，消除安全隐患，确保人民的生命财产安全。

参考文献：

[1]燃气管道工程的施工技术及质量控制[J]. 董树琼. 工程技术研究. 2016（05）

[2]城镇燃气管道施工技术要点及相关问题阐述[J]. 张超. 石化技术. 2016（11）

[3] 燃气管道风险分级管控[J]. 殷锐. 现代职业安全. 2016（12）

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