1　前言

　　地裂縫是指與地震無(wú)直接關(guān)系的地面或房屋建筑物的開裂現(xiàn)象，地裂縫主要分布在平原和盆地中。西安市地裂縫是一種獨(dú)特的城市地質(zhì)災(zāi)害，自50年代后期開始，西安市及近郊出現(xiàn)7個(gè)地面沉降中心，最大累積降深達(dá)1.035m。1976年唐山大地震以后西安市地裂縫活動(dòng)明顯加強(qiáng)，特別是進(jìn)入80年代以來(lái)，由于過(guò)量抽汲承壓水導(dǎo)致的地裂縫兩側(cè)不均勻地面沉降進(jìn)一步加劇了地裂縫的活動(dòng)，地裂縫所經(jīng)之處，破壞地面及各類建筑物，危及一些著名文物古跡的安全。
　　劇烈的地裂縫活動(dòng)不僅破壞地面建筑，而且錯(cuò)斷地下供水和輸氣管道。一方面造成了較大經(jīng)濟(jì)損失，另一方面給西安市的居民生活帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。

2　西安市天然氣工程情況

　　西安市天然氣工程是近年國(guó)內(nèi)規(guī)模較大的城市天然氣工程。該工程氣源來(lái)自陜西省靖邊地區(qū)的大型天然氣田。工程供氣規(guī)模為120萬(wàn)m³/d，總投資為6.3億元人民幣。工程主要內(nèi)容有：門站一座，儲(chǔ)配站一座(設(shè)10000m³，PN1.06MPa球罐4座)，高-中壓調(diào)壓站7座，高壓管道37kin(1.6MPa，DN600)，中壓管道160km(0.4MPa，DN100～DN400)。該工程于1997年建成投產(chǎn)，從根本上解決了西安市的大氣污染問(wèn)題，大大樹立起國(guó)際旅游城市的形象。

3　地裂縫活動(dòng)對(duì)地面建筑及地下管線造成的破壞

　　西安地裂縫活動(dòng)頻繁，不僅造成了對(duì)地面建筑的破壞(不少建筑物的墻體被拉裂，而且危及名勝古跡。地面沉降導(dǎo)致象征西安古代文明的鐘樓下沉395mm，而唐代的大雁塔竟向西北傾斜了1100多mm)，而且地下供水、供氣管道被錯(cuò)斷，給城市居民的生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。
　　西安市對(duì)西安地裂縫的研究和防治極為重視，己花費(fèi)了1000多萬(wàn)元用于研究方面，建立了包括分層沉降標(biāo)的地裂縫長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)。1988年經(jīng)陜西省城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)廳批準(zhǔn)，頒布了《西安地裂縫場(chǎng)地勘察與·工程設(shè)計(jì)規(guī)程》，代號(hào)為DBJ240-6-88，要求在西安市建設(shè)必須給出地裂縫評(píng)價(jià)意見和防治措施。
　　但該設(shè)計(jì)規(guī)程主要針對(duì)地裂縫活動(dòng)對(duì)地面建筑造成的破壞，規(guī)程以建筑物的重要程度為根據(jù)，將地裂縫場(chǎng)地劃分出：不安全帶、次不安全帶、次安全帶和安全帶。避讓區(qū)寬10m，設(shè)防區(qū)寬10-24m，40m以外為安全區(qū)。
　　但規(guī)程對(duì)于地裂縫對(duì)地下管線設(shè)施造成的破壞則未提出明確的處理措施。本文將結(jié)合西安市天然氣工程的實(shí)際情況，就天然氣管道穿越地裂縫的問(wèn)題提出合理的處理措施和建議。

4　波紋膨脹節(jié)在處理地裂縫問(wèn)題中的應(yīng)用

　　西安市天然氣工程于1992年開始設(shè)計(jì)，一期工程于1997年完成并投入運(yùn)行。限于當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，工程中的高、中壓管道幾乎全部采用鋼管。材質(zhì)為Q235A。高壓管道設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，中壓管道設(shè)計(jì)壓力為0.4MPa，管壁厚度小于10mm。管道埋深一般在1.4～2.4m。根據(jù)《管道工程安裝維修手冊(cè)》，材質(zhì)為Q235A的碳素鋼管，當(dāng)壁厚小于10mm時(shí)，其額定許用應(yīng)力為133MPa。西安市I級(jí)地裂縫的垂直活動(dòng)速率每年大于30mm，最大速率可達(dá)到55.06mm/a。自1995年以后，西安市地裂縫活動(dòng)進(jìn)入超?；顒?dòng)階段，而地裂活動(dòng)具有年變周期，大部分時(shí)間地裂縫處于相對(duì)穩(wěn)定或蠕動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)不會(huì)對(duì)地下管線造成破壞(圖1)；但是在短時(shí)間內(nèi)會(huì)突然錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生較大的變形。日積月累，這種變形會(huì)對(duì)地下末采取任何保護(hù)措施的鋼性管道造成嚴(yán)重破壞(圖2)，據(jù)1996年統(tǒng)計(jì)，地裂縫活動(dòng)錯(cuò)斷供水、煤氣管道達(dá)45次之多。