既有给排水管线的震害及管道抗震能力关键问题综合分析-

2013年3月第3期城市道桥与防洪防洪排水111既有给排水管线的震害及管道抗震能力关键问题综合分析舒亚俐(北京市市政工程设计研究总院，北京市100082)摘要：近年来我国和世界各地地震频发，地震活动进入多发期，对城镇生命线管道结构的安全造成很大威胁，管道结构的抗震能力亟待提高。针对上述情况，开展对城镇既有市政给排水管线震害的归纳总结，对相关问题进行深入的综合分析。在此基础上，分析阐述增强管道结构抗震能力和在抗震设计时应关注的要点问题。关键词：给排水管线；管道结构；震害情况；抗震能力中图分类号：TU990．3文献标识码：B文章编号：1009—7716(2013)03一O111-040前言近年来，地震频发，地壳活动已进入活跃期。我国汶川5．12大地震、日本福田大地震、智利和海底大地震等，对市政公共设施均有不同程度的破坏，既有市政给排水管道结构深受其害，震害严重。因此，管线的抗震能力是管道结构安全可靠的关键要素。本文针对国内外既有管道的地震灾害的情况进行了归纳总结，分析了其发生的各方面原因，及其应对策略。在此基础上，提出了增强管道结构抗震能力和在抗震设计时应关注的要点问题。希望本文的内容，能够为科学合理地进行既有管道结构的抗震设计，避免或减轻地震灾害提供借鉴，并且能给相关标准的编制提供有益的参考。1国内外既有管线的震害情况及分析1．1我国5．12汶川特大地震2008年5月12日，我国四川汶JiI县发生了M8。0强震，重灾区大量市政公用设施严重破坏。经调查，地震对城镇给排水结构造成不同程度的损坏，震损最为严重的是给排水管网。汶JiJ地震造成448个乡镇的供水设备地下管网遭到严重破坏，重灾区的23个乡镇供水设施破坏更为严重，其中的131个乡镇供水设施全部损毁，11万处供水管线破坏，受损管道长度约8070km，与管网相接的城镇供水结构亦造成不同程度的损坏。供水受灾人口达1058万人，直接经济损失约26．78亿元。毁坏自来水厂各类构筑物829个，破坏取水工程1281处，受损水厂156座。地震后重灾区给水管网供水压力明显下降，收稿日期：2013—02～05作者简介：舒亚俐(1960一)，女，四川成都人，高级工程师．从事科技期刊工作。如绵竹市正常出厂水压力为0．38MPa，震后的出厂水压力仅为0，1MPa，经抢修后逐步达到0．13～0．19MPa；都江堰市因城区管网和市内建筑损坏严重，部分城区供水压力基本为零，只能靠街道上的消火栓供水。地震造成管网大范围损坏和震裂，城区大面积停水，地下管网遭到严重破坏。都江堰市管径为100mm以上的给水管总长约140km，地震中破坏了约67km；江油城区供水公司的管径100～600mm主干管共约400km，地震后造成供水主干管损坏共计约240km。干管破坏既使给水管网不能正常工作，又给抗震救灾带来极大的困难。排水管网也遭到严重破坏，从排水管网中的相邻检查井可以观察到排水量的突变，不少城镇震后进入污水厂的水量大于震前水量。都江堰市一根管径800mm的排水管埋置于沟渠内，地震时一处三通堵头受损，地下水大量涌人，加上整个城市排水管网受损严重，致使进入污水厂的水量约为正常时期水量的两倍。地震中刚性管材的管道受损严重，柔性较好的新型管材损坏相对较轻。地震时位移协调性好的管道受损较轻，反之，位移协调性差、相互约束较强的部位受损较严重。从损害严重程度由重到轻排序为：入户管和出地面处、支管、配水干管、输水主管。管道埋深越浅，地震时管道受损越严重。这是因为土层位移大小是引起管道破坏的主要原因，土层位移大管道破坏严重，土层位移小管道破坏就轻，而土层的位移随深度的增加而减小。总体来看，市政给排水管道在汶川地震中的震害有以下关注点：刚性管材受损严重，柔性较好的管材损坏相对较小；管道受损与埋深有关，浅埋的管道受损较重；管道埋设在地质条件不良处受损严重；管道铺设年代久远的管道，特别是2O世纪6O、70年代铺设的管道基本损毁；不同管材受损程学兔兔www.xuetutu.com112防洪排水城市道桥与防洪2013年3月第3期度不同，从损害严重程度由重到轻排序为：混凝土管(特别是自应力混凝土管)，灰口铸铁管，硬聚乙烯管，PE管，球墨铸铁管；管道接口破坏：承插式管道接口填料松动，插头拨出或承口破损，连续式管道在焊接处开裂，法兰螺栓松动或拉断，刚性接口破碎，错位或开裂等；管体破坏：管体产生纵向或斜向裂缝，这种形式常见于断层或小口径管，严重的锈蚀管材折断等；连接破坏：在三通、弯头、阀门及管道与地下建(构)筑物连接处的破坏；灾区供水管网遭到严重破坏，绵竹市管网震后基本完好和轻微破坏的管道共占25．46％都江堰市管网损失更加惨重，震后基本完好和轻微破坏的管道一共仅有6．73％。1．2国外管线震害情况美国旧金山地区8．3级地震，3条主要输水管线遭破坏，城市