我国属地震多发区,对于有抗震设防要求的城市,建好城市管网和净水设施是非常重要的,这对于发生地震后及时恢复供水、保障生命安全、减少地震损失具有重大意义。
本文收集了我国唐山、天津、营口、台湾集集地区及日本兵库县南部地震(阪神地区)、钏路市、三陆冲(八户市)等城市地震对管网的破坏数据并进行了详细分析。
管道接口抗震性差
发生于1976年7月的唐大山地震,其烈度为9度~11度,对城市供水管网破坏极大。在唐山市总长度为110千米(DN=75毫米以上)的供水干管中,444处遭到不同程度的破坏,其中接口拔出及损坏的有353处,占总被破坏处数的79.5%%,而管体折断及破裂者为91处,占20.4%。而在日本阪神地震中,总长为12068.5千米的管道,其中接口被破坏及损坏的有1768处,占总被破坏处的68.1%,而管件折断或破裂为830处,占总数的31.9%,可见管道接口和变向接头配件比直管段损害率大。
管道大口径比小口径抗震能力强
因为大口径管道的刚性强,且它与土壤接触的摩擦力大,故在同等条件下大口径管的抗震性能强。如1976年唐山地震波及天津(烈度为7度~8度),当时天津市输配水管网总长度为1676.96千米(含干管、支管),被破坏总数为1308处,其中直径150毫米以上的管道(共954.23千米)被破坏483处,占被破坏总数的37%,而支管(共722.75千米)被破坏815处,占被破坏总数的62.3%。
管材及配件的选择
对国内外近年来几个城市地震调查资料的分析表明,一般球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管(PC—CP)和柔性接口预应力钢筋混凝土管比灰铁管、石棉水泥管、塑料管的抗震性能要好。例如日本兵库县南部地震(阪神地区大地震)中塑料管(VP)被破坏率为1.013处/千米,灰口铸铁管(CIP)为0.44处/千米,球墨铸铁管(DIP)为0.135处/千米,钢管(SP)为0.084处/千米。
唐山市的一条钢筋混凝土(柔性接口)管管长为35千米(DN500~600),在地震中未出现一处漏水。1975年,营口地区一条DN600的预应力钢筋混凝土管(柔性接口)铺设在地下水位高、土质松软的盐田地区,在8度地震后未发现震损。
我国台湾集集大地震后,钢管(SP)、球墨铸铁管(DIP)、塑料管等管道均有多处损环,唯独PCCP管线未有损坏情况发生,其中包括距离震中不到50千米的六轻专用的PCCP管线(双线总长度为86千米)。台湾水泥制品工业同业工会预应力管小组认为,PCCP管对地震波具有优异抗震性的原因为:①其承插口的伸缩量大(约有40毫米的拉伸量);②PCCP管外表粗糙,与周围接触土壤之摩擦力大,地震时几乎无相对位移,且承插口能够吸收地震波动造成的管道移动伸缩量;③本身结构强度大、自重稳定且表面粗糙度大。
1999年台湾集集大地震中钢管、灰口铸铁管、预应力钢筋混凝土管、塑料管的破坏率分别为0.11%、0.45%、0.03%、68.4%,可见塑料管的被破坏率是相当惊人的。
2003年2月24日我国新疆喀什地区巴楚县发生地震(6度左右),由于震区大量采用UPVC塑料管作为输配水管道,故震后供水管网遭到严重破坏,生活供水管路几近瘫痪。
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