8.4　地下鋼管

8.4.1　重要廠用水管道、廠用水管道宜設置在管廊或管溝內。

8.4.2　地下壓力鋼管的鋼材宜采用Q235鋼，必要時也可采用Q345、Q390鋼。其質量應符合現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T 700和《低合金高強度結構鋼》GB/T 1591的要求。

手工焊接Q235鋼宜采用E43型焊條，焊接Q345鋼宜采用E50型焊條，焊接Q390鋼宜采用E55型焊條。自動焊接或半自動焊接采用的焊絲或焊劑應與主體金屬強度相適應。

8.4.3　重要廠用水地下鋼管應為抗震Ⅰ類物項。

8.4.4　鋼管設計應根據可能出現的荷載，按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態分別進行荷載效應組合。

8.4.5　按承載能力極限狀態設計時，作用在地下鋼管上的荷載及荷載組合應符合下列規定：

1　由經常發生的荷載組成的基本組合可按以下兩種情況確定：

1）正常運行情況：垂直土壓力、水平土壓力、地面活荷載、工作壓力和溫度應力等。地面活荷載根據具體情況可采用車輛荷載或10kPa地面均勻荷載；

2）施工完畢后已回填土但未充水運行時：垂直土壓力、水平土壓力、地面活荷載和溫度應力等。

2　由經常發生的荷載和偶然發生的荷載組成的特殊組合可按為以下情況確定：

1）覆土進行水壓試驗或運行中產生水擊現象時：垂直土壓力、水平土壓力、地面活荷載、試驗壓力或水擊壓力和溫度應力等；

2）運行中產生真空現象時：垂直土壓力、水平土壓力、地面活荷載、真空壓力和溫度應力等。真空壓力可采用50kPa；

3）當有地下水時，以上各組合中還應加入地下水壓力。

8.4.6　按正常使用極限狀態設計時，荷載效應組合應按本規范第8.4.5條第2款的規定執行。

8.4.7　地下鋼管結構設計安全等級取為二級，鋼管設計時荷載分項系數、組合系數等除有規定外，應按現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB 50009的規定確定。

8.4.8　地下鋼管的土壓力可按下列公式計算：

1　垂直土壓力可按下式計算：

式中：PV——垂直土壓力（kPa）；

H——管頂以上填土高度（m）；

γ——回填土重度（kN/m3）；

D——管外徑（m）；

Kc——垂直土壓集中系數，對設有剛性環的管道Kc取1.2，對不設剛性環的管道Kc取1.0。

2　按矩形分布的水平土壓力可按下式計算：

式中：PH——水平土壓力（kPa）；

H0——管中心到地面的高度（m）。

8.4.9　計算地下鋼管應力時的閉合溫差宜采用±25℃。

8.4.10　地下鋼管應進行穩定計算、剛度計算和強度計算，并應按下列公式計算：

1　穩定計算應按下列公式計算：

式中：Pcr——管壁或鋼性環的臨界壓力（kPa）；

Pk——管道總的外壓力標準值（kPa）；

Pvk——垂直土壓力設計值（kPa）；

ΔPrk——車輛移動荷載或地面活荷載標準值（kPa）；

Pzk——管內真空壓力設計值（kPa）。

2　剛度復核時的允許變形值應按下列公式計算：

式中：ε——允許變形值（m）；

KA——管道受土壤擠壓的彈性系數；

C——系數；

PHk——水平土壓力標準值（kPa）；

η——折減系數，可采用0.5～0.7；

E——鋼材的彈性模量（kPa）；

E0——回填土未經擾動的壓縮模量（kPa）；

ν——鋼材的泊松比；

ν0——土壤的泊松比；

D——管徑（m）；

I——管壁的慣性矩（m4），可按式8.4.10-6計算；

b——管壁計算寬度，可取0.01m；

δ——管壁的厚度（m）。

3　受力最大截面的強度應按下式計算：

式中：σ——受力最大截面的強度（kPa）；

σθ——管壁縱截面的總圓周強度（N/mm2）；

σX——管壁橫截面的總軸向強度（N/mm2）；

f——鋼材的強度設計值（N/mm2）。

8.4.11　地下鋼管（埋管）的構造和施工應符合下列要求：

1　應考慮鋼管長期運行的銹蝕和制造上的允許誤差，采用的管壁結構厚度應比計算厚度大，Q235鋼應比計算厚度大2mm，Q345鋼或Q390鋼應比計算厚度大1mm；

2　管段縱向焊縫不得設在管道垂直直徑和水平直徑的四個端點處。各管段的縱向焊縫應錯開布置，錯開距離沿管壁弧長不應小于500mm；

3　管壁所有焊縫應采用對口焊。手工焊接時應做成V形切口。當管徑大于1200mm時，應進行封底焊。在所有焊縫處不宜焊接短管或開孔；

4　剛性環的接口位置應位于與管道垂直直徑或水平直徑成45°中心角處，剛性環與管壁連接的兩側應滿焊；

5　管壁上不得開矩形孔洞；

6　管道橢圓度不應超過0.01DN，在管節的安裝端部不得超過0.005DN。對接管管壁切口的不吻合值，不應超過管壁厚度的1/4。

8.4.12　地下鋼管內外表面應作防腐涂層。防腐等級可劃分為三級：正常防腐、加強防腐和特加強防腐。防腐涂層材料、防腐等級可根據周圍土壤、地下水侵蝕性質、輸送水質和用途等因素確定。防腐等級宜按照本規范附錄D的規定選擇。鋼管內表面防腐等級不宜超過加強防腐。

8.4.13　鋼管表面除銹應符合現行國家標準《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》GB 8923的要求。對于大口徑循環水鋼管宜采用噴砂或酸洗除銹，除銹等級達到。

8.4.14　當金屬管道敷設在電氣化鐵路或大型建筑物防雷接地點附近、土壤雜散電流為300A～500A或電阻率不小于1000Ω·cm等地段時，應考慮管道發生電蝕的可能，必要時應采取陰極加表面封閉涂層保護防腐措施。

8.4.15　與海水接觸的鋼管應采取防腐涂層和陰極保護措施。

8.4.16　陰極保護應遵循現行國家標準《濱海電廠海水冷卻水系統犧牲陽極陰極保護》GB/T 16166、《濱海設施外加電流陰極保護系統》GB/T 17005、《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極》GB/T 4948、《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極化學分析方法》GB/T 4949、《鋅-鋁-鎘合金犧牲陽極》GB/T 4950等標準。

8.4.17　鋼管采用犧牲陽極陰極保護方式時，犧牲陽極塊的設計保護年限應根據工程條件確定，對于循環水鋼管內表面不宜少于10年，鋼管外表面不宜少于核電廠壽期。

8.4.18　地下鋼管應進行水壓試驗。試驗壓力應為工作壓力的1.25倍，但不應小于400kPa。閥門及附件的選擇應與管道的試驗壓力相適應。

8.4.19　地下鋼管的敷設與回填應符合下列要求：

1　管道應敷設在中、粗砂和細碎石做成的墊層上，墊層厚度應符合下式要求：

式中：a——管底最小墊層厚度（m），當計算所得的a＞0.3m時，可取0.3m；

D——管徑（m）。

2　當管道基礎處在回填土、淤泥或可能產生流沙現象的地段時，應采取保證管基穩定和施工安全的措施；

3　管頂以下回填應對稱進行，并應分層仔細夯實。回填土中不得摻有混凝土碎塊、石塊和直徑大于100mm的堅實土塊。在管頂以上1.0m范圍內回填土時，應注意不損壞管道。回填土應及時進行，并應注意防止浮管；

4　回填土時每層的虛鋪厚度，當采用動力打夯機械時不宜大于0.3m，當為人工夯土時不宜大于0.2m。

5　管道安裝及回填土時，應注意防止損壞防腐層。

6　管道下面不得有非壓縮性的襯墊。當管道下設有中間支座或可能引起管道不均勻沉降的其他支座時，應對管道進行驗算。

8.4.20　地下鋼管在可能產生不均勻沉降的兩種地基土壤交界處或通過鐵路、公路、堤壩和其他固定建筑物的兩端，宜設置柔性接口或伸縮器，柔性接口或伸縮器應便于檢查和維護。