中緬天然氣管道的雙管同橋跨越

武曉麗 四川科宏石油天然氣工程有限公司

1 國內(nèi)、外管道橋梁的跨越現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)研統(tǒng)計結(jié)果，目前國內(nèi)最大跨度的懸索跨越為澀寧蘭黃河跨越，跨度為300m；最大跨度的斜拉跨越為魏荊輸油管線的漢江跨越，總跨度為500m；最大管徑的跨越為西氣東輸黃河跨越、川氣東送野三河跨越和中石化普光氣田的后河跨越，管徑均為DN1 016mm輸氣管道。澀寧蘭黃河跨越主跨300m，2001年建成且運營狀況良好。在西方，特別是美國管道跨越發(fā)展迅速，建造了大量的管道橋，其中懸索、斜拉索居多。近20多年來，隨著非開挖技術(shù)發(fā)展，特別是定向鉆技術(shù)的發(fā)展，管道跨越方式應(yīng)用逐漸減少，僅在一些高山峽谷地區(qū)采用跨越方式通過江河、山谷。自90年代以后，北美管道采用跨越方式過江河的越來越少了。主要原因有兩個：一是90年代后定向鉆技術(shù)迅速發(fā)展，而北美地區(qū)地質(zhì)、地形相對較適合該技術(shù)，所以只要不是地質(zhì)地形限制，一般都采用定向鉆穿越河流；二是北美地區(qū)槍支彈藥管理相對較松，第三方破壞的可能性增加了。

2 油氣雙管同橋布置的安全性

（1）根據(jù)國內(nèi)、外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及工程實例，對國內(nèi)、外雙管或者多管同橋進行了安全性分析。根據(jù)概率分析，氣管失效而引起的江面上油管失效的頻率為1.0×10-5次/（千米·年），通過分析認(rèn)為，從風(fēng)險角度，油氣管道共用跨越采取足夠的安全措施后，可以保證管道泄漏概率在10-5級別，為可接受風(fēng)險。美國、澳大利亞甚至伊朗等國家均有多管同橋跨越的工程。同橋敷設(shè)從技術(shù)、經(jīng)濟上具有較大優(yōu)勢，且環(huán)境影響小，因此設(shè)計中緬管道時考慮采用油氣雙管同橋跨越。

（2）設(shè)計階段，根據(jù)油氣雙管或多管同橋敷設(shè)特點，設(shè)計計算荷載效應(yīng)組合按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行各階段（施工、試壓、運營）工況組合，承載力極限狀態(tài)用于強度計算，正常使用極限狀態(tài)用于變形驗算，并按最不利組合進行設(shè)計。另外從結(jié)構(gòu)設(shè)計、管材、壁厚選擇、防腐陰保、閥室、防雷等方面均考慮了安全設(shè)計措施。運營階段，通過對澀寧蘭跨越、忠武線跨越、漢江斜拉索跨越、國外紅河、阿查法拉亞河、庫沙河等河跨越運營安全措施調(diào)研，提出中緬跨越設(shè)置6人的專人24 h值守，同時設(shè)置跨越應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)和攝像監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)技防和人防相結(jié)合的安全保衛(wèi)方案。

3 跨越風(fēng)動力影響

考慮怒江跨越、瀾滄江跨越均位于峽谷地區(qū)，風(fēng)場復(fù)雜，因此進行了首次多管、大跨度管橋風(fēng)動力試驗和影響分析，分別做了主梁節(jié)段模型風(fēng)洞試驗、橋塔風(fēng)洞試驗、全橋模型風(fēng)洞試驗（在目前亞洲最大風(fēng)洞試驗室，建立了1∶20比例的最大的全橋風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ停８鶕?jù)試驗結(jié)果，分析了顫振穩(wěn)定性、靜風(fēng)穩(wěn)定性及主橋風(fēng)致內(nèi)力響應(yīng)，運營期間渦激振動根據(jù)。通過動力影響分析，得出如下初步結(jié)論：

（1）節(jié)段模型在均勻流場中進行渦振與顫振試驗，完成了三種攻角試驗工況，分別為-5°、0°、+5°，試驗風(fēng)速從2m/s開始，間隔為1m/s，直至12m/s。整個試驗過程未發(fā)現(xiàn)明顯的渦振，在換算到實橋60m/s最高風(fēng)速時，也未發(fā)現(xiàn)氣動失穩(wěn)現(xiàn)象，遠(yuǎn)高于顫振檢驗風(fēng)速47m/s。

（2）節(jié)段模型在紊流度為6%的紊流場完成了攻角為-3°、0°、+3°試驗工況，除了抖振響應(yīng)相對高于均勻流場外，渦振與顫振試驗結(jié)果基本相似。為了研究篦子板形式對氣動性能的影響，又封閉了部分篦子板，在均勻流場完成了-5°、-3°、0°、+3°、+5°試驗工況，同樣也未發(fā)現(xiàn)渦振，換算到實橋60m/s最高風(fēng)速時，也未發(fā)現(xiàn)氣動失穩(wěn)現(xiàn)象。

（3）懸索跨越，抗風(fēng)纜對側(cè)向剛度影響較大，對豎向和扭轉(zhuǎn)影響很小。無油狀態(tài)，由于結(jié)構(gòu)相對較輕，扭彎比較小、抗風(fēng)性能稍差于滿油狀態(tài)。成橋狀態(tài)，各攻角沒有發(fā)現(xiàn)明顯的豎向和扭裝渦激振動。

（4）全橋氣動模型試驗結(jié)果。在各種工況下，氣流無論是均勻流還是紊流，在風(fēng)速0~53m/s期間均未發(fā)生顫振、弛振、靜風(fēng)失穩(wěn)等振幅發(fā)散的氣動失穩(wěn)現(xiàn)象，模型主梁在橫向、豎向及扭裝方向均未發(fā)生明顯的渦激現(xiàn)象。

（5）清管動力響應(yīng)與清管速度有關(guān)，按現(xiàn)有模型獲得的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)較小，對結(jié)構(gòu)不會構(gòu)成威脅。

（6）懸索拉索發(fā)生風(fēng)雨振的可能性很小，地震引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移和加速度響應(yīng)較小，對結(jié)構(gòu)不會構(gòu)成破壞。

4 跨越定量環(huán)境風(fēng)險評價

考慮怒江和瀾滄江均為國際河流，與國外知名公司合作完成了兩條油氣管道跨越的定量環(huán)境風(fēng)險評價。跨越工程典型泄漏場景的事故概率等級為“極少”，事故環(huán)境后果等級為“重大”，項目的環(huán)境風(fēng)險屬于可接受區(qū)域。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況制定有效的項目風(fēng)險管理政策方案及事故應(yīng)急響應(yīng)方案，并在經(jīng)濟技術(shù)可行的前提下應(yīng)采取適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險防范措施進一步降低風(fēng)險水平。跨越工程的綜合風(fēng)險損失為26.73萬元/年，風(fēng)險效益分析表明，該項目的綜合風(fēng)險損失是可以接受的。

5 建議

項目實施及運營階段應(yīng)認(rèn)真考慮并落實項目設(shè)計及運行建議，盡可能降低管道失效概率，從源頭上控制住項目的環(huán)境風(fēng)險；評審、完善細(xì)化并定期更新應(yīng)急響應(yīng)計劃，及時有效地開展應(yīng)急計劃的宣傳和培訓(xùn)，定期組織實施應(yīng)急演習(xí)，及時控制管道失效事故發(fā)生后對周圍生態(tài)環(huán)境造成的影響；定期開展安全生產(chǎn)大檢查、項目運行合規(guī)性審核、安全評價及環(huán)境風(fēng)險評價工作，做到及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)險隱患并消除。