[发明专利]穿越断裂带的管道工程减震防护方法

说明书

技术领域

本发明涉及高烈度地区输油气管道通过地震断裂带的减震技术领域，尤其是涉及一种穿越断裂带的管道工程减震防护方法。

背景技术

在天然气管道工程的勘察设计过程中，存在许多管道穿越高烈度地震断裂带的工程，在地震中，管道的破坏主要来自两个方面：一个方面是由于波动影响而产生的管道破坏，另一个方面是由于大变形产生的管道破坏，而管道通过断裂带的破坏是典型的大变形破坏实例。如何实现精细化的管道抗震施工设计，避免管道发生破坏，如何采用有效的减震工程措施减小管道破坏等问题，一直是工程设计人员研究的课题。

在国际上，通过高烈度地震断裂带的管道设计主要基于Newmark-Hall方法或Kennedy方法，后者考虑了土-管相互作用的影响，但没有考虑不同场地条件的影响，例如管道坐落在基岩上、中厚土场地、深厚土场地。虽然我国《规范》和《导则》的实施，提高了我国的管道抗震设计水平，但是许多新的研究成果还没有纳入规范，例如地震工程界新的研究表明当断裂带发生突然的错动时，若地表土层具有一定的厚度时，地表破裂面的破裂角、破裂方向、位移量与基岩不同。这个结果说明场地条件不但影响地震反应谱，而且影响地表破裂面及位移幅值，同样若对于不同的活动断层类型（例如正断层、逆冲断层、走滑断层等），由于具有一定厚度土层的地面破裂面不同，管道的抗震设计方法将有产生巨大的差异，因此这项研究成果将直接影响到管道的抗震设计施工方法和建立的有效抗震措施，然而直目前国内还没有管道业的研究人员进行类似的研究，可以说这是一个新的、对管道抗震设计和抗震措施都具有重要影响的研究。

除此之外《GB50470—2008规范》还存在如下问题：①当地震动峰值小于0.3g时，管道抗震设计方法过于简化，许多重要的影响因素没有考虑；②对于峰值地震动大于等于0.3g的高烈度区，即使使用了有限元方法，但是建议的土弹簧模型与实际土体的响应差距较大，不能完全反映土体的影响。针对上述存在的问题，我们将利用大型振动台试验方法、数值分析方法等手段对上述问题开展研究，在试验和理论分析的成果基础上，提出针对穿越断裂带的管道建立了有效的减震型的工程措施。

改进穿越高烈度地震断裂带管道的抗震措施是管道抗震设计的重要内容之一。虽然地面管道的抗震措施研究已经取得了很大进步，但是埋地管道的抗震措施研究却相当落后，例如在我国规范中当谈到穿越高烈度地震断裂带的管道抗震措施时仅涉及到一般性原则，而没有对埋地管道抗震措施提出任何具体的建议。其次规范在管道抗震设计中没有考虑场地条件的影响，以致规范在管道抗震措施上同样没有针对场地条件提出具体的建议。从目前结构抗震措施的发展可以看到，通过改进结构的抗震措施，结构的抗震能力得到大幅提高。因此针对管道穿越高烈度地震断裂带的工程体系，开展管道工程抗震措施的研究将是一个具有挑战性的课题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种穿越断裂带的管道工程减震防护方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种穿越断裂带的管道工程减震防护方法，包括如下步骤：

（1）首先在跨越断层处开挖沟槽：

沟槽的深度范围为1.5～2.0倍管外直径，宽度范围为1.6～2.2倍管外直径；

（2）在沟槽的侧壁设置挡墙；

（3）在沟槽底部铺设厚度为30~50cm的粗砂垫层；

（4）在第（3）步铺设的粗砂垫层上面铺设土工格栅隔层；

（5）在土工格栅隔层上面再按步骤（3）所述的方法再铺设一层粗砂垫层；

（6）将输油气管道放于第（5）步铺设的粗砂垫层上，并使输油气管道位于沟槽正中；

（7）沟槽顶部用顶盖盖住。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：当断层错动时，将带动砂垫层随之滑动，砂垫层随之下部走滑变形自身有很好的过度调节能力，致使下部位移通过砂垫层时，传递给上部的变形量越来越小；中间采用土工格栅，起的作用是两次利用了砂垫层的作用，最终传递到地表管道处的位移变形量就非常小了，同时管道两侧给管道位移量留有空间，这样就再次保证了管道在走滑断层作用下不易被破坏；同时这种结构也能方便断层处管道的检修和维护；减小管道在断层错动中的破坏，从而降低损失；本发明方法施工简单方便，造价低。

具体实施方式

一种穿越断裂带的管道工程减震防护方法，包括如下步骤：

（1）首先在跨越断层处开挖沟槽：