油氣管道穿越普速鐵路方案分析

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摘要：油氣管道難免要與普速鐵路交叉。文章結(jié)合工程實例，研究了管道穿越鐵路營業(yè)線的模式選取以及方案設(shè)計，為今后油氣管道穿越鐵路的管理工作提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：油氣管道；普速鐵路；穿越工程

1研究背景

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，特別是進入“十三五”計劃以來，對石油、天然氣等自然石化資源的消耗需求也日益增長。而國內(nèi)的石化資源分布以及進口能源儲備的布局，決定了采取管道長距輸送模式是較為經(jīng)濟且符合節(jié)能減排等環(huán)保要求的，使之成為現(xiàn)今能源運輸?shù)闹饕绞街?。普速鐵路通常指的是時速低于160km/h的鐵路系統(tǒng)，包含線路、站場、橋涵、通信、信號、接觸網(wǎng)、電力等綜合專業(yè)設(shè)備的運輸管理體系。雖然高速鐵路在我國得到了迅猛的發(fā)展，但普鐵營業(yè)線在國家鐵路網(wǎng)系統(tǒng)中仍占有重要比重。油氣管道敷設(shè)受沿途地區(qū)的地形、地貌、地質(zhì)、水文等自然條件的限制，必定會與普鐵營業(yè)線進行交叉。在確保營運安全和施工便利的前提下，通過技術(shù)經(jīng)濟比較和綜合分析，確定管道線路走向。

2穿越鐵路模式選擇

現(xiàn)階段，在我國經(jīng)常采用的油氣管道穿越鐵路營業(yè)線的方式，如圖1所示。2016年1月1日開始實施的，由國家能源局、國家鐵路局聯(lián)合印發(fā)的《油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術(shù)及管理規(guī)定》（國能油氣〔2015〕392號）第二章第五條管道與鐵路交叉位置選擇應(yīng)符合的規(guī)定[1]中：4.管道宜選擇在鐵路橋梁、預(yù)留管道涵洞等既有設(shè)施處穿越，盡量減少在路基地段直接穿越。油氣管道穿越既有鐵路時，該規(guī)定推薦采用橋下蓋板涵（或套管）和預(yù)留涵洞下穿模式，且宜采用垂直交叉或大角度斜交方式。從安全管理的角度考慮，推薦的幾種穿越方式對既有鐵路的影響最?。浩湟?，管道穿越施工不用中斷鐵路運行或不需要向鐵路管理部門申請“天窗”點來施工，僅須在鐵路監(jiān)管部門的監(jiān)督下實施；其二，不會造成路基、道床等鐵路既有設(shè)備沉降從而危害鐵路運輸安全，僅須在管道線位影響范圍內(nèi)采取注漿加固等加固措施；其三，盡可能地垂直交叉，使管線施工對鐵路的橋下墩臺、涵洞邊墻等結(jié)構(gòu)物的影響風(fēng)險降到最低。橋下穿越和預(yù)留涵洞穿越的模式對油氣管道的線位頗有要求，需要管道先繞行至穿越點附近才能從鐵路橋下或預(yù)留涵洞下穿通過，增加了管道的投資，經(jīng)濟性較差。這時，可選擇在規(guī)劃管道線路與既有鐵路路基段交叉處，采用頂進套管或箱涵模式下穿通過。因鐵路運輸安全系數(shù)對路基、道床等設(shè)備的沉降控制要求十分嚴(yán)格，因此，向鐵路管理部門報批管道下穿頂進施工時，如何嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，如何嚴(yán)格控制沉降量以及采取何種加固防護措施是鐵路管理部門關(guān)注的重點所在。穿越處的地質(zhì)狀況、路基土體開挖振動大小、沉降管控是否嚴(yán)格有效等，均須進行詳細(xì)論證和安全評估。在得出確保鐵路運營安全的結(jié)論后，鐵路管理部門方才會批復(fù)是否同意油氣管道采用頂進下穿的方式通過鐵路。此外，油氣管道下穿鐵路路基段時，還可采用定向鉆或隧道方式。此兩種模式穿越鐵路十分少見，受到如下幾個因素的制約：（1）投資，這兩種方式單體投資大，經(jīng)濟性差；（2）工期，雖然這兩種方式施工技術(shù)已經(jīng)成熟，但其施工周期長，工期十分不易受控；（3）受穿越點地質(zhì)狀況影響較大，沉降不可控，對路基安全性的影響難以預(yù)測，往往成為鐵路管理部門拒絕批復(fù)的緣由。因此，除非特殊情況以及采取其他穿越模式十分困難等，一般不推薦采用定向鉆或隧道下穿方式。

3實例分析

3.1工程概況

某市城西配氣站-城東配氣站燃?xì)夤艿溃瑸樵撌芯徑庥脷舛倘?、滿足城鎮(zhèn)基本用氣需求而新建的次高壓輸氣管線。管線起于該市城西配氣調(diào)壓站，東北向沿外環(huán)路（含廣青公路）進行敷設(shè)，止于城東調(diào)壓站。管線總長6.36km，管徑273mm，設(shè)計工作壓力1.6MPa。輸氣管道在皂角鎮(zhèn)鼓林村穿越廣岳鐵路，穿越處緊鄰廣青公路，交通便利。穿越工作區(qū)屬四川盆地亞熱帶濕潤氣候區(qū)，地勢開闊平緩，地形微有起伏。穿越鐵路地段地層巖性主要有第四系全新統(tǒng)人工堆積素填土、第四系全新統(tǒng)河流沖積的砂礫石層。工區(qū)地下水位較高。

3.2穿越方案研究

3.2.1上跨、下穿方案比較根據(jù)規(guī)劃管道的線路走向，跨越鐵路通道處有現(xiàn)狀公路上跨鐵路橋。若管道以上跨方式通過鐵路，將有兩種選擇即：新建上跨管道天橋和占用現(xiàn)狀公路橋空間隨橋敷設(shè)。這兩種方案選擇皆有弊端：新建上跨管道天橋，需在兩側(cè)增建加（減）壓站，大大地增加了管道投資，另外鐵路上有接觸網(wǎng)高壓電力線，安全性很差；隨橋敷設(shè)也因擠占車輛、行人交通空間和防范車輛撞擊帶來的事故隱患而導(dǎo)致安全風(fēng)險不可控。而采用下穿方式穿越鐵路，則不會有上述安全風(fēng)險。故該處輸氣管道穿越鐵路的方案惟有下穿方式可行。

3.2.2垂直交叉和斜交比選管道規(guī)劃沿道路敷設(shè)，在鐵路穿越地段的兩側(cè)均緊鄰廣青公路。若以90°角交叉穿越則需將鐵路南側(cè)的輸氣管向北改線，形成“之”字形走位，且需增設(shè)開關(guān)閥（站），增長了管線，輸集氣也由此不夠順暢，加大了工程投資。采取管道與公路橋并行的方式下穿鐵路，首先節(jié)約了建設(shè)用地，響應(yīng)國家有效利用土地資源的相關(guān)政策；其次減少了管線長度，使輸氣得以通暢，并節(jié)約投資，提高了建設(shè)資金的利用效率；第三，斜交布局合理避開了涵洞、信號機、接觸網(wǎng)桿等鐵路既有設(shè)備，將對鐵路的影響降至最低。因此，在廣岳線K21+172.5處，管道采用60°斜交下穿鐵路。

3.2.3頂進鋼筋混凝土箱涵或套管選擇該處采用頂進箱涵或者套管方案均可行，但建設(shè)場地的工程地質(zhì)條件給箱涵頂進下穿帶來了諸多不利：（1）工區(qū)地表大部為水田，局部低洼處積水，地下水發(fā)育。鋼筋砼箱涵自重較大，頂推過程中易發(fā)生栽頭下挫現(xiàn)象，且工后沉降較難受控；（2）根據(jù)《油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術(shù)及管理規(guī)定》，結(jié)合規(guī)劃輸氣管結(jié)構(gòu)類型而確定的下穿箱涵的最小結(jié)構(gòu)尺寸為1.8m（高）×1.3m（寬）。箱涵尺寸較大，端頭封閉的密閉性較差，易造成涵內(nèi)進水浸泡，從而引起管道老化損壞；（3）斜交頂進時，鐵路邊坡土體受影響面積較大，穩(wěn)定性更差。而采用鋼筋砼套管方案，因其可選的結(jié)構(gòu)尺寸更小，路基穩(wěn)定性更好，自重較輕，剛度較好，端頭封閉性能更好，更適合本項工程。因此，根據(jù)《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》的要求[2]，輸氣管道下穿鐵路應(yīng)設(shè)專用套管，設(shè)計套管為直徑100cm的鋼筋砼圓管，總長30m，每節(jié)長2m。套管端口與輸氣管之間的環(huán)形空間在留出檢查排氣孔后其余用磚、瀝青麻絲、防滲材料封閉。設(shè)計方案如圖2所示。

3.2.4加固防護措施施工進場前應(yīng)先與鐵路設(shè)備管理相關(guān)部門簽訂施工安全協(xié)議[3]，配合調(diào)查施工地段的鐵路通信、信號、接觸網(wǎng)、電力等設(shè)備情況，并根據(jù)現(xiàn)場情況對相關(guān)管線進行必要的遷改防護。套管施工采用預(yù)制頂進施工，鐵路加固采用1-16mD型鋼便梁，在便梁支撐樁施工前，先用3-3-3-3P50舊鋼軌吊軌加固線路。頂進施工期間，設(shè)置臨時機車鳴牌，完工后恢復(fù)既有機車鳴牌。

3.3問題和建議

管道穿越的營業(yè)線多為電氣化鐵路，路基上方有高壓接觸網(wǎng)線，對下方通過的輸油、氣管存在著交流電干擾，應(yīng)采取排流防護措施，確保運營安全。

4結(jié)束語

油氣管道作為主要的能源輸送系統(tǒng)之一，經(jīng)常需要下穿通過普速鐵路，其穿越方案的選擇應(yīng)因地制宜，詳細(xì)分析影響因素。經(jīng)過安全性綜合分析與技術(shù)經(jīng)濟比較，確定安全可靠的技術(shù)方案，確保油氣管道和鐵路兩個系統(tǒng)的運營安全。

參考文獻：

[1]國家能源局，國家鐵路局.油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術(shù)及管理規(guī)定[S].2015-10-28.

[2]TB10063-2016，鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范[S].

[3]中國鐵路總公司.鐵路技術(shù)管理規(guī)程（普速鐵路部分）[S].2014.

作者：蒲志波 單位：中國石油西南油氣田分公司川中油氣礦