8.4　地下钢管

8.4.1　重要厂用水管道、厂用水管道宜设置在管廊或管沟内。

8.4.2　地下压力钢管的钢材宜采用Q235钢，必要时也可采用Q345、Q390钢。其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的要求。

手工焊接Q235钢宜采用E43型焊条，焊接Q345钢宜采用E50型焊条，焊接Q390钢宜采用E55型焊条。自动焊接或半自动焊接采用的焊丝或焊剂应与主体金属强度相适应。

8.4.3　重要厂用水地下钢管应为抗震Ⅰ类物项。

8.4.4　钢管设计应根据可能出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合。

8.4.5　按承载能力极限状态设计时，作用在地下钢管上的荷载及荷载组合应符合下列规定：

1　由经常发生的荷载组成的基本组合可按以下两种情况确定：

1）正常运行情况：垂直土压力、水平土压力、地面活荷载、工作压力和温度应力等。地面活荷载根据具体情况可采用车辆荷载或10kPa地面均匀荷载；

2）施工完毕后已回填土但未充水运行时：垂直土压力、水平土压力、地面活荷载和温度应力等。

2　由经常发生的荷载和偶然发生的荷载组成的特殊组合可按为以下情况确定：

1）覆土进行水压试验或运行中产生水击现象时：垂直土压力、水平土压力、地面活荷载、试验压力或水击压力和温度应力等；

2）运行中产生真空现象时：垂直土压力、水平土压力、地面活荷载、真空压力和温度应力等。真空压力可采用50kPa；

3）当有地下水时，以上各组合中还应加入地下水压力。

8.4.6　按正常使用极限状态设计时，荷载效应组合应按本规范第8.4.5条第2款的规定执行。

8.4.7　地下钢管结构设计安全等级取为二级，钢管设计时荷载分项系数、组合系数等除有规定外，应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定确定。

8.4.8　地下钢管的土压力可按下列公式计算：

1　垂直土压力可按下式计算：

式中：PV——垂直土压力（kPa）；

H——管顶以上填土高度（m）；

γ——回填土重度（kN/m3）；

D——管外径（m）；

Kc——垂直土压集中系数，对设有刚性环的管道Kc取1.2，对不设刚性环的管道Kc取1.0。

2　按矩形分布的水平土压力可按下式计算：

式中：PH——水平土压力（kPa）；

H0——管中心到地面的高度（m）。

8.4.9　计算地下钢管应力时的闭合温差宜采用±25℃。

8.4.10　地下钢管应进行稳定计算、刚度计算和强度计算，并应按下列公式计算：

1　稳定计算应按下列公式计算：

式中：Pcr——管壁或钢性环的临界压力（kPa）；

Pk——管道总的外压力标准值（kPa）；

Pvk——垂直土压力设计值（kPa）；

ΔPrk——车辆移动荷载或地面活荷载标准值（kPa）；

Pzk——管内真空压力设计值（kPa）。

2　刚度复核时的允许变形值应按下列公式计算：

式中：ε——允许变形值（m）；

KA——管道受土壤挤压的弹性系数；

C——系数；

PHk——水平土压力标准值（kPa）；

η——折减系数，可采用0.5～0.7；

E——钢材的弹性模量（kPa）；

E0——回填土未经扰动的压缩模量（kPa）；

ν——钢材的泊松比；

ν0——土壤的泊松比；

D——管径（m）；

I——管壁的惯性矩（m4），可按式8.4.10-6计算；

b——管壁计算宽度，可取0.01m；

δ——管壁的厚度（m）。

3　受力最大截面的强度应按下式计算：

式中：σ——受力最大截面的强度（kPa）；

σθ——管壁纵截面的总圆周强度（N/mm2）；

σX——管壁横截面的总轴向强度（N/mm2）；

f——钢材的强度设计值（N/mm2）。

8.4.11　地下钢管（埋管）的构造和施工应符合下列要求：

1　应考虑钢管长期运行的锈蚀和制造上的允许误差，采用的管壁结构厚度应比计算厚度大，Q235钢应比计算厚度大2mm，Q345钢或Q390钢应比计算厚度大1mm；

2　管段纵向焊缝不得设在管道垂直直径和水平直径的四个端点处。各管段的纵向焊缝应错开布置，错开距离沿管壁弧长不应小于500mm；

3　管壁所有焊缝应采用对口焊。手工焊接时应做成V形切口。当管径大于1200mm时，应进行封底焊。在所有焊缝处不宜焊接短管或开孔；

4　刚性环的接口位置应位于与管道垂直直径或水平直径成45°中心角处，刚性环与管壁连接的两侧应满焊；

5　管壁上不得开矩形孔洞；

6　管道椭圆度不应超过0.01DN，在管节的安装端部不得超过0.005DN。对接管管壁切口的不吻合值，不应超过管壁厚度的1/4。

8.4.12　地下钢管内外表面应作防腐涂层。防腐等级可划分为三级：正常防腐、加强防腐和特加强防腐。防腐涂层材料、防腐等级可根据周围土壤、地下水侵蚀性质、输送水质和用途等因素确定。防腐等级宜按照本规范附录D的规定选择。钢管内表面防腐等级不宜超过加强防腐。

8.4.13　钢管表面除锈应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB 8923的要求。对于大口径循环水钢管宜采用喷砂或酸洗除锈，除锈等级达到。

8.4.14　当金属管道敷设在电气化铁路或大型建筑物防雷接地点附近、土壤杂散电流为300A～500A或电阻率不小于1000Ω·cm等地段时，应考虑管道发生电蚀的可能，必要时应采取阴极加表面封闭涂层保护防腐措施。

8.4.15　与海水接触的钢管应采取防腐涂层和阴极保护措施。

8.4.16　阴极保护应遵循现行国家标准《滨海电厂海水冷却水系统牺牲阳极阴极保护》GB/T 16166、《滨海设施外加电流阴极保护系统》GB/T 17005、《铝-锌-铟系合金牺牲阳极》GB/T 4948、《铝-锌-铟系合金牺牲阳极化学分析方法》GB/T 4949、《锌-铝-镉合金牺牲阳极》GB/T 4950等标准。

8.4.17　钢管采用牺牲阳极阴极保护方式时，牺牲阳极块的设计保护年限应根据工程条件确定，对于循环水钢管内表面不宜少于10年，钢管外表面不宜少于核电厂寿期。

8.4.18　地下钢管应进行水压试验。试验压力应为工作压力的1.25倍，但不应小于400kPa。阀门及附件的选择应与管道的试验压力相适应。

8.4.19　地下钢管的敷设与回填应符合下列要求：

1　管道应敷设在中、粗砂和细碎石做成的垫层上，垫层厚度应符合下式要求：

式中：a——管底最小垫层厚度（m），当计算所得的a＞0.3m时，可取0.3m；

D——管径（m）。

2　当管道基础处在回填土、淤泥或可能产生流沙现象的地段时，应采取保证管基稳定和施工安全的措施；

3　管顶以下回填应对称进行，并应分层仔细夯实。回填土中不得掺有混凝土碎块、石块和直径大于100mm的坚实土块。在管顶以上1.0m范围内回填土时，应注意不损坏管道。回填土应及时进行，并应注意防止浮管；

4　回填土时每层的虚铺厚度，当采用动力打夯机械时不宜大于0.3m，当为人工夯土时不宜大于0.2m。

5　管道安装及回填土时，应注意防止损坏防腐层。

6　管道下面不得有非压缩性的衬垫。当管道下设有中间支座或可能引起管道不均匀沉降的其他支座时，应对管道进行验算。

8.4.20　地下钢管在可能产生不均匀沉降的两种地基土壤交界处或通过铁路、公路、堤坝和其他固定建筑物的两端，宜设置柔性接口或伸缩器，柔性接口或伸缩器应便于检查和维护。