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      管道研究

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      公路橋梁跨越天然氣管道保護方案的優化

      來源:《管道保護》2022年第4期 作者:崔其山 田偉力 張上 張毅 時間:2022-8-9 閱讀:

      崔其山1 田偉力1 張上1 張毅2

      1.青島中油華東院安全環保有限公司;2.西氣東輸蘇北輸氣分公司

       

      摘要: 以公路橋梁跨越天然氣管道交叉工程所采取的管道保護措施為例,分析其存在的問題和不足。按照有關文件規定對該管道保護方案進行了優化,提出了相關建議,以保障管道安全運行和交通運輸安全,可為類似交叉工程提供借鑒。

      關鍵詞: 公路橋梁跨越;天然氣管道;保護方案優化

       

      隨著交通路網快速發展,新建公路和高速公路不可避免的與天然氣輸送管網產生交叉[1-2]。目前,以涵洞和橋梁跨越既有天然氣管道的情況較為普遍[3-4]。天然氣具有易燃易爆特性,一旦發生泄漏會給周邊安全帶來風險,依據法律和相關文件規定,在公路設計階段制定切實可行的管道保護方案,對于保障管道安全運行和公路交通安全具有重要意義。本文結合兩個工程實例,對普通公路和高速公路分別以小橋跨越和高架橋跨越天然氣管道時采取的管道保護措施進行分析和優化,為相似跨越工程提供參考。

      1 公路橋梁跨越天然氣管道相關規定

      管道保護法第四十四條規定,管道建設工程與其他建設工程相遇的,后開工的建設工程應當符合已建成的建設工程的安全防護要求;雙方協商確定施工作業方案并簽訂安全防護協議,指派專門人員現場監督、指導對方施工。根據交通運輸部國家能源局國家安全監管總局《關于規范公路橋梁與石油天然氣管道交叉工程管理的通知》(交公路發〔 2015〕 36號,以下簡稱36號文件)第三條規定,新建或改建公路與既有油氣管道交叉時,應選擇在管道埋地敷設地段,采用涵洞方式跨越管道通過;受地理條件影響或客觀條件限制時,可采用橋梁方式跨越管道通過。采用橋梁跨越既有管道時,交叉角度不應小于15°。

      36號文件第二條規定,油氣管道從公路橋梁自然地面以下空間穿越時,必須嚴格遵循《公路工程技術標準》《公路路線設計規范》《公路橋涵設計通用規范》《油氣輸送管道穿越工程設計規范》等有關標準,并同時滿足下列條件:

      (1)不能影響橋下空間的正常使用功能。

      ( 2)油氣管道與兩側橋墩(臺)的水平凈距不應小于5 m。

      ( 3)交叉角度以垂直為宜。必須斜交時,應不小于30°。

      ( 4)油氣管道采用開挖埋設方式從公路橋下穿越時,管頂距橋下自然地面不應小于1 m,管頂上方應鋪設寬度大于管徑的鋼筋混凝土保護蓋板,蓋板長度不應小于規劃公路用地范圍寬度以外3 m,并設置地面標識標明管道位置。

      2 實例一:某省道橋梁跨越天然氣管道工程

      某省道公路工程與西氣東輸冀寧聯絡線發生交叉,采用橋梁方式跨越管道通過。冀寧天然氣管道管徑711 mm,設計壓力10 MPa,采用X70鋼管。橋梁為單跨空心板梁橋,總寬15 m,凈寬14 m,橋長22.04 m,交叉角度105°,設計荷載為公路—Ⅰ級。橋梁上部采用空心板簡支結構,橋臺采用樁柱式橋臺接樁基礎,橋面鋪裝由瀝青混凝土和防水混凝土組成。

      2.1 管道保護措施

      ( 1)根據公路工程施工單位提出的《省道工程管道保護工程施工方案》,在交叉段管頂上方設置35塊鋼筋混凝土蓋板保護,保護長度35 m,蓋板寬度2 m。

      (2)實際護坡坡腳距離管道外側分別為4.4 m和3.6 m,不符合36號文件“油氣管道與兩側橋墩(臺)護坡的的水平凈距不應小于5米”的規定。橋梁防撞墻為混凝土材質,未提及橋梁兩端的路基防護欄設置情況,而道路距離道路兩側地面高差在4 m 左右或以上,車輛存在沖擊橋梁防撞墻或者沖出路基的風險,對橋下天然氣管道的安全造成威脅。蓋板寬度為2 m,保護范圍較小。如圖 1所示。



      圖 1 省道與天然氣管道跨越交叉坡度修改前后示意圖

      2.3 管道保護方案優化[5-8]

      (1)橋梁坡腳坡度由1∶ 1.50調整為1∶ 1.25,實際護坡坡腳距離管道外側分別增大到5.3 m和5.2 m,滿足36號文件規定。如圖 2所示。


      圖 2 省道與天然氣管道交叉點護坡優化工程圖

      ( 2)混凝土蓋板底部距離天然氣管道頂部1.39 m,不會對埋地天然氣管道造成壓力。蓋板寬度調整為3 m,增強對管道和光纜的保護效果。另外,蓋板可移出,方便天然氣管道維檢修。

      ( 3)施工階段,橋梁下方采取隔離措施防止車輛和非工作人員穿越,不會對埋地天然氣管道造成沖擊荷載。

      ( 4)省道竣工后,在跨天然氣管道的小橋北側設置限速警示標識,避免發生交通事故影響天然氣管道安全。

      (5)市公路管理處應明確要求公路養護單位認真落實對跨越橋梁及附屬設施的維護和日常檢查。在橋梁上下游路段設置路基護欄,并做好路基護欄與橋梁防撞墻的過渡性連接,減少上游車輛撞擊橋梁防撞墻概率和沖擊路基從橋梁附近墜落概率,保障跨越橋梁安全和天然氣管道安全。

      3 實例二:高速公路特大橋跨越天然氣管道工程

      某高速公路特大橋跨越西氣東輸管道和新奧燃氣管道各一條。西氣東輸管道管徑1016 mm,交叉處壁厚26.2 mm,設計壓力10 MPa,采用L485(X70)鋼管,距最近樁基5.786 m。燃氣管道管徑508 mm,壁厚9.5 mm,采用L360( X52)三PE加強級防腐的螺旋埋弧焊鋼管,設計壓力4 MPa,距最近樁基6.03 m。

      橋跨布置為左幅30 m,右幅34.1 m,交叉角度70°~71°,實際凈空不小于11 m。采用裝配式部分預應力混凝土箱梁,鉆孔灌注樁基礎,樁基按摩擦樁設計。全橋橋墩采用1.3 m、 1.5 m柱徑。如圖 3所示。


      圖 3 高速公路特大橋與天然氣管道交叉平面圖

      該高速公路大橋接線工程全長5.929 km,六車道標準建設,橋梁寬度33.05 m(與主橋一致),路基寬度34.5 m,設計時速120 km/h,橋梁跨徑總長2145.3 m。

      3.2 管道保護措施

      ( 1)天然氣管道采用混凝土蓋板保護,蓋板厚度0.3 m,保護長度至施工紅線外2 m,單條管道保護長度約60 m(共120 m)。不符合36號文件第二條“蓋板長度不應小于規劃公路用地范圍寬度以外3 m”的規定。

      ( 2)施工前需要先完成便道施工。便道采用磚渣和混凝土組成,跨越天然氣管道處采用擴大基礎+下承式鋼便橋方式。如圖 4所示。


      圖 4 施工便道便橋示意圖

      3.3 管道保護方案優化

      ( 1)調整蓋板保護長度范圍至施工紅線外3 m,單條管道保護長度為65 m(共130 m),滿足36號文件規定;炷辽w板建議采用預制方式,并保留吊耳或吊裝孔。

      ( 2)特大高架橋跨越天然氣管道的外側混凝土防護欄設置防落物網,長度大于樁基礎10 #和11#的跨度,左幅設置長度為30 m,右幅長度為34 m。

      4 結語

      在公路橋梁跨越天然氣管道工程設計階段,按照法規等有關要求對管道采取安全保護措施,有利于從源頭上消除安全隱患,為管道和公路交通安全運行奠定堅實基礎。管道企業等有關單位要提前介入,對方案進行必要審查,及時發現存在的問題并提出整改建議。本文通過方案優化滿足了管道安全保護要求,同時也提升了公路及橋梁安全性,收到了一舉兩得的效果。


      參考文獻:

      [1]曾尉萍.公路跨既有天然氣管道的技術及風險應對措施[J].交通企業管理, 2021, 36(06): 75-77.

      [2]蔡菁,王曉飛,李新偉.高速公路與天然氣管道交叉或伴行的設計思路[J].公路交通科技(應用技術版), 2017, 13(03): 96-98.

      [3]鄧小濤,連大煥,曹林曉.在役天然氣管道與道路交叉保護設計方案研究[J].工程技術研究, 2020,5(24): 200-202.

      [4]呂一新,徐百成,楊根源.高速公路與天然氣管道交叉干擾的處理方案[J].交通標準化, 2014,42(04): 103-105.

      [5]張文彪. 公路安全防護設施隱患及處理措施[J]. 交通世界, 2019, (25): 164-165.

      [6]李剛,劉柏秀.油氣管道與公路地下構建物的安全凈距研究[J].西部交通科技, 2021(05): 12-15.

      [7]劉增暢,孫少輝,凌艷.天然氣管道保護措施與安全距離探討[J].中國石油和化工標準與質量,2020, 40(18): 114-115.

      [8]莊星熠. 天然氣管道穿越沿海公路施工及安全措施研究[D].唐山:華北理工大學, 2019. 


      作者簡介:崔其山,1971年生,高級工程師,在職研究生,現從事安全評估工作。聯系方式:15321160073,cvqshan@126.com。


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