燃气管道穿越道路取消套管的探讨

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1、燃气管道穿越道路取消套管的探讨摘　要：通过对燃气管道现对燃气管道在埋地情况所受的荷重进行初步分析，以及套管在地面以下所起的作用，提出在一定条件下取消套管的建议。关键词：燃气管道；穿越；套管0前言　　在燃气管道工程的施工过程中，常常遇到埋地燃气管道穿越公路、机动车道、街道等易受压力的特殊路段。通常设计单位会采用加设套管保护措施，防止外来压力对燃气管道的破坏。但是，笔者多年的工作实践，发现燃气管道埋深达到一定要求时，穿越公路等加设套管所起的作用非常有限。相反，加设套管后还带来许多问题，实践证明也是如此。　　我们将已埋设

2、十余年的燃气管道挖出来检查，只要防腐层保护完好，燃气管道依然如新，并未有损坏或折断。燃气管道真正被破坏的原因是管道除锈不干净、防腐层破损等造成防腐不良引起的，或因其他工程施工不当人为破坏所致。　　我们对燃气管道埋地所受的荷重进行初步分析，了解套管在地面以下所起的作用，供同行参考。1分析两种压力　　埋地燃气管道在穿越公路等所承受的荷重，主要有两种垂直压力。一是种管道上方填土重量所产生的垂直压力，另一种是车辆等载重体行驶时车轮产生的冲击压力。现分别对这两种压力进行分析：　　(1)填土重量产生的垂直压力　　燃气管道在埋深

3、H时，所受的压力应为填土重量产生的垂直压力和填土侧向压力之和。考虑到侧向压力比较小，可忽略不计。根据富利欧林公式，填土重量产生的垂直压力为：PN=W[5-(5-H)3／25]／3(1)式中：PN——管道填土产生的垂直压力，t／m2；　　　H——管道的埋设深度，m，　　　W——填土容重，t／m2。　　从公式(1)中可以看出，管道所受的填土重量产生的压力PN只与填土本身容重和埋设深度有关。当容重一定时，PN与埋设深度成正比，即埋设深度越浅，管道所受的填土重量产生的压力越小，反之越大。　　(2)车辆行驶所产生的冲击压力　

4、　车辆在行驶中对地面的压力会向路面以下扩散，　　并逐渐减弱。假设车轮荷重以45°向地下扩散，冲击系数为0．3，那车轮荷重对路面产生的垂直压力为：PV=P0(1+K)／[(a+2H)(b+2H)](2)式中：PV——车轮荷重产生的垂直压力，t／m2　　　P0——一个车辆后车轮荷重，t；　　　a——车轮触地长度，m；　　　b——车轮触地宽度，m；　　　H——管道埋设深度，m；　　　K——冲击系数。　　从有关资料查得：a=0．2m，b=0．5m，K=0．3。　　根据(2)式可知，车辆荷重产生的压力与车辆本身荷重和埋设深度

5、有关，当车轮荷重一定时，与管道埋设深度成反比，即埋设深度越深，车辆荷重所产生的压力越小。单从公式(2)看，管道宜深埋。　　既然燃气管道所受的压力为填土重量产生的压力与车辆荷重所产生的压力之和，从公式(1)和(2)中看，管道所受的压力即与埋设深度成正比，又与埋设深度成反比，那么，从地面传到管道上的压力与埋设深度和车轮压力的关系如何呢?现在我们通过计算来分析。表1管道所承受的压力 埋设深度(m)荷重(t/m2)填土产生的压力1个后轮产生的压力填土+1个后轮压力填土+2个后轮压力0.50.95.86.712.51.01.

6、61.93.55.41.52.20.93.14.02.02.60.63.23.82.52.90.43.33.73.03.10.33.43.7　　现假设一辆20t重的车辆在管道上方路面行驶，计算管道在不同埋设深度的受力情况。通过公式(1)和(2)计算，管道所承受的压力情况见表1。　　为了更形象地表示埋设深度与管道所受压力的关系，我们利用曲线图来说明。以埋设深度H为横坐标，管道所受垂直压力为纵坐标，将表1中的数据整理描绘而为图1。 图1　　从图1的曲线可看出，在埋深小于1．0m时，曲线变化较明显；超过1．0m变化则较平

7、坦。随着埋设深度增大，填土重量产生的荷重压力增加，而车轮产生的压力慢慢减小，两者之和趋于定值，曲线趋于平坦。由此可见，当埋设深度超过1．0m时，虽然车轮荷重产生的压力减小了，但是填土重量却大大增加，填土重量产生的压力随之增加，管道所受的压力也增加。所以燃气管道并不是埋深越深越好，只要保证管道埋深不小于1．0m，车轮荷重对管道的冲击压力是有限的。　　现在我们来分析钢管埋设深度在1．0～1．5m之间时，管道产生的拉应力和压应力，看其是否满足钢管的强度要求。我们分别以10#和20#钢为研究对象：　　10#钢：δs=210

8、0kg／cm2　　20#钢：δs=2500kg／cm2　　式中δs为钢管的屈服极限(kg／cm2)　　现在通过公式来计算拉应力和压应力：　　拉应力：δ1=N／δ+bM／δ2　　压应力：δ2=N／δ-bM／δ2式中：N——单位长度管子产生的法向应力，kg／m2；　　　M——弯矩，kg／m2；　　　δ——管道的壁厚，m；　　　δ1——拉应力，kg／m2　　　δ2