管道科技中心開展臨近地鐵的油氣管道鋪設施工處理標準研究

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管道科技中心開展臨近地鐵的油氣管道鋪設施工處理標準研究

地鐵施工對油氣管道主要影響包括：（1）地鐵施工引起油氣管道的水平位移及垂直位移（沉降）；（2）地鐵供電采用直流供電，產生的雜散電流會嚴重腐蝕地下金屬管道；（3）施工中常采用爆破施工，爆破產生的沖擊波會引起管道振動，造成管道的破壞。針對以上問題，為保證地鐵建設對管道影響降到最低，應從以下幾個方面進行考慮：（1）針對地鐵建設及后期運行過程中引起的沉降及管道變形進行控制；（2）針對爆破、防止沉降、雜散電流防護等均需要足夠的安全間距；（3）針對地鐵建設及后期運行過程中引起的沉降以及管道位移進行監測；（4）對管道采取足夠的防位移穩定措施；（5）采取直流雜散電流控制措施。以下是針對各項措施對比國內外相關油氣管道和地鐵設計標準相關要求，得出的相關建議。

1 沉降及位移

涉及到沉及位移監測的國內外標準主要有：（1）上海市《地鐵基坑工程施工規程》明確了周邊環境設施的保護要求，對不同地基等級的地面最大沉降量及圍護墻水平位移控制要求，和相關環境保護要求做出了明確定義；（2）Q/SY 1487《采空區油氣管道安全設計與防護技術規范》對采空區油氣管道線路選擇、安全設計、變形要求等進行了規定；（3）德國地鐵施工標準規定管線允許的變形量。

由于管道直徑、土體彈性模量、粘聚力、內摩擦角、隧道開挖順序、隧道開挖進尺、隧道與管道相對位置等因素對隧道施工中的垂直和水平位移有較大影響，應充分考慮這些因素后確定地鐵及隧道垂直間距、水平間距、位移監測等。同時根據上海市《地鐵基坑工程施工規程》，管道應屬于二級基坑的環境保護要求范圍。對于管道變形量的控制德國標準要求較為嚴格，建議參考借鑒德國標準。

建議針對地面沉降和管道位移補充以下條款：（1）確定管道與地鐵隧道安全距離時，應充分考慮管道直徑、土體彈性模量、土體粘聚力、土體內摩擦角、隧道開挖順序、隧道開挖進尺、隧道與管道相對位置等因素的影響。（2）地鐵施工時，地面最大沉降量不應大于0.2%H（H應為基坑開挖深度及隧道地板深度）最大水平位移不應大于0.3%H，抗隆起安全系數不應小于2.0。（3）根據德國地鐵施工標準，地下管線水平變形允許值為0.6mm/m，傾斜變形允許值為1-2mm/m。

2 安全間距

涉及到地鐵與油氣管道安全間距的標準主要有：（1）GB 50253第4.1.6條要求“輸油管道與鐵路并行敷設時，管道應敷設在鐵路用地范圍邊線3m以外，且原油、成品油管道距鐵路線不應小于25m、液化石油氣管道距鐵路線不應小于50m；（2）GB50028規定地下燃氣管道與建筑物、構筑物或相鄰管道之間的垂直凈距要求，高壓A/B地下燃氣管道與建筑物外墻面之間的水平凈距不應小于30 m/15m, (當管道壁厚不小于9.5mm或對燃氣管道采取有效的保護措施時，不應小于15 m/10m);（3）上海地方標準DGJ 08-102-2003《城鎮高壓、超高壓天然氣管道工程技術規程》規定了高壓和超高壓輸氣管道與其他建（構）筑物的水平間距根據管徑不同在25-30m之間；（4）《北京地鐵工程監控量測設計指南》據基坑開發深度、隧道地板埋深對基坑和隧道影響范圍及安全分級進行了劃分，同時對基坑周邊影響范圍進行了安全分級；（5）SY/0325-2001《鋼質管道穿越鐵路和公路推薦做法》規定穿越鐵路的輸送管，其最小覆蓋層厚度（從管頂至鐵路路基的距離），軌枕下不小于1.8m，鐵路界限范圍內其他表面以下或距排水溝溝底的距離不小于0.9m，輸送易揮發液體的管線不小于1.2m。（6）GB 50423-2013規定油氣管道穿越鐵路時，套管頂部最小覆蓋層厚度，鐵路路肩以下不小于1.7m，自然地面或邊溝以下不小于1.0m。

綜合上述標準中值得借鑒之處，建議針對地鐵與管道間距補充以下內容：（1）并行間距：①管道與地鐵站、地鐵隧道的水平間距應充分考慮管道直徑、管道壓力、隧道深度、基坑深度以及土質的影響后確定。②管道與地鐵站的水平間距不宜小于2H（車站基坑開挖深度），并不應小于30m。對于安全間距不能滿足要求且采取有效措施后水平凈距可適當縮小，但不應小于1 H，且不應小于10m。淤泥、淤泥質土或其他高壓縮性土構成的軟弱地基處宜大于4H。③管道與地鐵隧道的水平間距不宜小于1.5Hi（隧道底板深度），并不應小于30m。對于安全間距不能滿足要求且采取有效措施后水平凈距可適當縮小，但不應小于1 Hi，且不應小于10m。淤泥、淤泥質土或其他高壓縮性土構成的軟弱地基處宜大于4 Hi。（2）交叉間距：①管道與地鐵隧道的垂直間距應充分考慮管道直徑、管道壓力、隧道深度以及土質的影響后確定。②管道穿越露天輕軌時，其最小覆蓋層厚度（從管頂至鐵路路基的距離）不應小于2.0m；穿越地下地鐵隧道時，與隧道拱頂距離不應小于0.7Hi（Hi隧道底板深度）。當安全距離無法滿足時，應采取足夠的防護措施并充分論證后，可適當縮短。③地表變形穩定性分級及管體變形容許值可按《采空區油氣管道安全設計與防護技術規范》（Q/SY1487）執行。

3 防護措施

涉及到防護措施的國內外標準主要有：（1）GB 50299-2003《地下鐵道工程施工及驗收規范》對地鐵施工方法及相關的防護措施進行了規定，包括沖擊沉樁、靜力壓樁、振動沉樁、鉆孔灌注樁等基坑支護；（2）Q/SY 1487《采空區油氣管道安全設計與防護技術規范》對采空區油氣管道線路選擇、安全設計、變形要求等進行了規定。

應根據不同方法的特點對管道采取相應的防護措施。在實際操作中，首先應綜合考慮管道直徑、土體彈性模量、土體粘聚力、土體內摩擦角、隧道開挖順序、隧道開挖進尺、隧道與管道相對位置等因素的影響，充分論證后選用合適的施工方法。

建議針對管道沉降及位移的防護措施補充以下條款：（1）地鐵施工前應充分考慮管道直徑、土體彈性模量、土體粘聚力、土體內摩擦角、隧道開挖順序、隧道開挖進尺、隧道與管道相對位置和間距等因素，選擇合適的施工方法、施工順序、開發步距、支護方式及防護措施，將對管道的影響降低到最低；（2）在地鐵建設過程中，應該通過各種手段提高管線自身穩定性及周圍地層的承載能力。（3）地鐵隧道開挖至距離管道20m時，應結合土質情況進行超前支護；（4）其他管道防護措施可參考Q/SY1487《采空區油氣管道安全設計與防護技術規范》執行；（5）管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤測量。

4 沉降及位移監測

涉及到沉降及位移監測的國內外標準主要有：（1）Q/SY 1672-2014《油氣管道沉降監測與評價》對長輸油氣管道沉降風險識別、沉降監測、沉降安全評價以及相關數據采集及要求進行了規定。（2）上海市《地鐵基坑工程施工規程》規定應根據基坑擋墻外側地下管線的功能、管材、接頭型式、埋深等條件，在開挖前布設好管線的沉降觀測點；并對地鐵車站兩端附近的地下管線加強監測和跟蹤注漿。（3）上海市地方標準SZ-08-2000《地鐵基坑工程施工規程》規矩應沿管線每6m布置一量測點，每天至少觀測一次。（4）《北京地鐵工程監控量測設計指南》規定地下管線監測項目包括管線沉降和管線水平位移，基坑、隧道強烈影響區的各類管線應進場沉降監測，有壓管線應進行管頂沉降監測，當支護體系發生較大變形或土體出現坍塌、地面出現裂縫跡象時，應對管線進行水平位移監測。

綜合上述標準中值得借鑒之處，建議針對沉降及位移監測進行以下要求：（1）與地鐵相交或并行的管道，應采取應變監測、地表位移監測和可燃氣體監測等措施；（2）應變監測應同時對管道進行直接監測并對周圍土體進行間接監測；對開挖段兩側管道的管頂和地基沉降觀測點應每天至少觀測一次；（3）地下管線沉降監測精度1.0mm，水平位移監測精度1.0mm，并分為黃色（雙指標均達到70%-85%或單指標達到85%-100%）、橙色（雙指標均達到85%-100%或單指標達到限值）、紅色三級預警，在發生黃色預警時，應對管線進行檢查和處理；（4）可燃氣體監測可在與地鐵施工垂直交叉的位置及其左右兩側安裝；（5）在開挖前布設好管線的沉降觀測點；對于重點保護的管線，應在開挖前設計并敷設好跟蹤注漿管及注漿設備，以根據監測數據跟蹤注漿，調整管線變形曲率。

5 直流雜散電流干擾

涉及到直流雜散電流干擾的國內外標準主要有：（1）CJJ-92《地鐵雜散電流腐蝕防護技術規程》規定地鐵雜散電流腐蝕防護的基本原則為減小雜散電流、制雜散電流向地鐵外部的擴散，并建議地鐵附近的地中金屬管線結構，應單獨采取有效的防蝕措施。（2）SYT0017《埋地鋼制管道直流排流保護技術標準》對埋地管道直流排流點選擇、排流方式選擇、排流保護參數計算以及效果評定等內容作出了較為全面的規定。

對地鐵直流雜散電流的防護應當包括地鐵雜散電流源頭控制及對管道采取排流防護措施。管道防護措置可執行SY/T 0007。對于源頭控制可執行CJJ-92《地鐵雜散電流腐蝕防護技術規程》。建議針對地鐵雜散電流防護補充以下條款：（1）地鐵應設計相關設施限制雜散電流向地鐵外部擴散，防止對附近管道造成直流雜散電流干擾；（2）地鐵附近的管線應單獨采取有效的直流雜散電流排流措施，可參照執行SY/T 0007；（3）干擾源可以通過同步監測法測定；（4）地鐵附近管道應提供足夠的陰保電流；（5）管道應設極性排流器等防逆流裝置減輕雜散電流倒流入管道。

姚學軍 吳張中 標準化所