管道抗震
正文
採取工程技術措施預防地震對管道工程設施的破壞。地震對管道工程的危害 地震會使輸送油、氣的管道扭曲、折皺和斷裂,使埋地管道拱出地面,還會使管道的設備和建築物損壞、倒塌。這些都能造成管道運輸中斷和油品或天然氣漏失。漏失的油品或天然氣,不僅會造成環境污染,而且還可能引起火災。地震對易凝高粘油品輸送管道的危害更為嚴重。如果損壞的管道不能在短期內修復,易凝高粘油品就可能凝固在管道內,使管道長期難以恢復運行。
震區的運輸管道遭到破壞的現象,在中國、美國、蘇聯、日本等國都有記載。1976年中國唐山地區發生大地震,使秦皇島至北京輸油管道有四處遭受破壞而漏油,並有多處變形,造成管道停輸。
在地震時,可能產生較大相對位移的地區,例如斷層和滑坡地帶,對於埋地管道的危害最大;砂土液化區也會給管道帶來破壞性的後果。震害還常發生在管道本身剛度突變或與外界連線的部位(如接頭處)、埋地管道與油罐等結構相連的部位,以及與軟硬土交界處等。
管道抗震措施 70年代以來,運輸管道抗震問題逐漸受到重視,並從整個管道系統考慮防止地震的危害。如在長輸管道沿線建立管道系統的地震預報網點,監測地震前兆,在地震區設立線路截斷閥等。美國縱貫阿拉斯加管道即在管道沿線建有地震預測站。
在管道設計和施工時應採取必要的措施,以提高管道抗震能力。例如,對泵站進行監視,對通信和控制系統要提出嚴格的抗震設計要求,以保證該系統在發生地震時能繼續工作,使設在起點站和終點站的控制中心仍能監視和控制整個線路;對在關鍵部位上閥門的閥桿等動作部件要提出特殊的變形要求,以保證這些部件在發生地震時仍能操作。
對於不同地質條件的地震區域,如斷層區、土壤液化區、滑坡地帶必須採取不同的管道抗震措施。
斷層區的抗震措施 在勘察選線時應首先查清斷層所在位置。對於相對位移錯動不大的斷層,可採用下列方法克服震害:①管道與斷層不應平行,並儘可能只相交一次。②薄壁鋼管承受拉伸應變的能力比承受壓縮應變的能力高數倍。利用薄壁鋼管的這個特性,鋪設管道時應儘可能使管道的走向同斷層錯動方向的夾角保持在30°~80°或100°~150°。這樣,管道便能在斷層錯動的過程中承受拉伸應力。③管子覆土厚度以不超過0.9米為宜,以減少斷層錯動時對管道的作用力,使管道能比較自由地變形,或拱出地面。淺埋在斷層兩側的管道,其長度應不少於60米。④增加管的壁厚以提高管道的抗變形能力。直徑大於720毫米的管道,壁厚至少為11.5毫米。⑤埋在斷層地區的管道應有良好的延性和均勻性,要避免採用不同厚度的管子,還應提高管道焊接的質量要求。⑥在斷層兩側的有效錨固點(如固定管墩等)離斷層中心應不少於 180米。在可能發生很大相對運動的斷層區,除採取上述措施外,還可將埋地管道改為地面敷設或將管道淺埋在中等密度、無粘聚力的回填物(如砂礫石等)中,以減少管道所受的縱向摩擦力和土的側向壓力,以及向上的阻力。如要深埋,則應將管子套在大直徑的套管內,並在套管與管道之間充塞可擠壓的填充物。
土壤液化區的抗震措施 液化土壤類似一種稠密的粘性液體,對管道有很大的上浮力。一般可採取下列抗震措施:①對沿線土壤進行緻密化處理;②把管道埋地敷設改為地上敷設,即把管道架設在支架上;③如果液化土壤的深度不大,可把管道埋在液化層以下的穩定土壤中;④如果管道不得不埋在液化土壤中,則覆蓋層厚度應不超過0.9米,或在管道外覆混凝土層,以加重管道,或把管道錨固,以防升起;⑤如果土壤表層穩定而下部有較深的液化層,埋在表層穩定土壤中的管道在地震時會受到嚴重的破壞,對通過這種地區的管道要採取與通過斷層區相同的抗震措施。
滑坡地帶的抗震措施 應使管道儘可能地避開滑坡地帶。如果必須經過這類地帶,可採取縱向挖方的方法,將坡度降低到穩定的坡度。