油氣管道穿越普速鐵路方案研究

蒲志波

摘? 要：油氣管道難免要與普速鐵路交叉。文章結(jié)合工程實(shí)例，研究了管道穿越鐵路營(yíng)業(yè)線的模式選取以及方案設(shè)計(jì)，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

中圖分類號(hào)：TE973? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）16-0060-02

Abstract： Oil and gas pipelines will inevitably cross with the general speed railway. Based on an engineering example， this paper studies the mode selection and scheme design of the pipeline crossing the railway business line， so as to provide some reference for the management of oil and gas pipelines crossing the railway in the future.

Keywords： oil and gas pipeline; general speed railway; crossing project

1 研究背景

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是進(jìn)入“十三五”計(jì)劃以來(lái)，對(duì)石油、天然氣等自然石化資源的消耗需求也日益增長(zhǎng)。而國(guó)內(nèi)的石化資源分布以及進(jìn)口能源儲(chǔ)備的布局，決定了采取管道長(zhǎng)距輸送模式是較為經(jīng)濟(jì)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(yùn)輸?shù)闹饕绞街弧?/p>

普速鐵路通常指的是時(shí)速低于160km/h的鐵路系統(tǒng)，包含線路、站場(chǎng)、橋涵、通信、信號(hào)、接觸網(wǎng)、電力等綜合專業(yè)設(shè)備的運(yùn)輸管理體系。雖然高速鐵路在我國(guó)得到了迅猛的發(fā)展，但普鐵營(yíng)業(yè)線在國(guó)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(huì)與普鐵營(yíng)業(yè)線進(jìn)行交叉。在確保營(yíng)運(yùn)安全和施工便利的前提下，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(guó)經(jīng)常采用的油氣管道穿越鐵路營(yíng)業(yè)線的方式，如圖1所示。

2016年1月1日開(kāi)始實(shí)施的，由國(guó)家能源局、國(guó)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(guó)能油氣〔2015〕392號(hào)）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(shí)，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(duì)既有鐵路的影響最小：其一，管道穿越施工不用中斷鐵路運(yùn)行或不需要向鐵路管理部門申請(qǐng)“天窗”點(diǎn)來(lái)施工，僅須在鐵路監(jiān)管部門的監(jiān)督下實(shí)施;其二，不會(huì)造成路基、道床等鐵路既有設(shè)備沉降從而危害鐵路運(yùn)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(duì)鐵路的橋下墩臺(tái)、涵洞邊墻等結(jié)構(gòu)物的影響風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

橋下穿越和預(yù)留涵洞穿越的模式對(duì)油氣管道的線位頗有要求，需要管道先繞行至穿越點(diǎn)附近才能從鐵路橋下或預(yù)留涵洞下穿通過(guò)，增加了管道的投資，經(jīng)濟(jì)性較差。這時(shí)，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(jìn)套管或箱涵模式下穿通過(guò)。因鐵路運(yùn)輸安全系數(shù)對(duì)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(bào)批管道下穿頂進(jìn)施工時(shí)，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(hù)措施是鐵路管理部門關(guān)注的重點(diǎn)所在。穿越處的地質(zhì)狀況、路基土體開(kāi)挖振動(dòng)大小、沉降管控是否嚴(yán)格有效等，均須進(jìn)行詳細(xì)論證和安全評(píng)估。在得出確保鐵路運(yùn)營(yíng)安全的結(jié)論后，鐵路管理部門方才會(huì)批復(fù)是否同意油氣管道采用頂進(jìn)下穿的方式通過(guò)鐵路。

此外，油氣管道下穿鐵路路基段時(shí)，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(jiàn)，受到如下幾個(gè)因素的制約：（1）投資，這兩種方式單體投資大，經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)，工期十分不易受控;（3）受穿越點(diǎn)地質(zhì)狀況影響較大，沉降不可控，對(duì)路基安全性的影響難以預(yù)測(cè)，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(shí)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薄M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(jìn)行敷設(shè)，止于城東調(diào)壓站。管線總長(zhǎng)6.36km，管徑273mm，設(shè)計(jì)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(rùn)氣候區(qū)，地勢(shì)開(kāi)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(guò)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(lái)的事故隱患而導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)不可控。而采用下穿方式穿越鐵路，則不會(huì)有上述安全風(fēng)險(xiǎn)。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(kāi)關(guān)閥（站），增長(zhǎng)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(guó)家有效利用土地資源的相關(guān)政策;其次減少了管線長(zhǎng)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(kāi)了涵洞、信號(hào)機(jī)、接觸網(wǎng)桿等鐵路既有設(shè)備，將對(duì)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(jìn)鋼筋混凝土箱涵或套管選擇

該處采用頂進(jìn)箱涵或者套管方案均可行，但建設(shè)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件給箱涵頂進(jìn)下穿帶來(lái)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(guò)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(jìn)水浸泡，從而引起管道老化損壞;（3）斜交頂進(jìn)時(shí)，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(xiàng)工程。因此，根據(jù)《鐵路工程設(shè)計(jì)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(jì)套管為直徑100cm的鋼筋砼圓管，總長(zhǎng)30m，每節(jié)長(zhǎng)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(jì)方案如圖2所示。

3.2.4 加固防護(hù)措施

施工進(jìn)場(chǎng)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(hào)、接觸網(wǎng)、電力等設(shè)備情況，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)相關(guān)管線進(jìn)行必要的遷改防護(hù)。套管施工采用預(yù)制頂進(jìn)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(jìn)施工期間，設(shè)置臨時(shí)機(jī)車?guó)Q牌，完工后恢復(fù)既有機(jī)車?guó)Q牌。

3.3 問(wèn)題和建議

管道穿越的營(yíng)業(yè)線多為電氣化鐵路，路基上方有高壓接觸網(wǎng)線，對(duì)下方通過(guò)的輸油、氣管存在著交流電干擾，應(yīng)采取排流防護(hù)措施，確保運(yùn)營(yíng)安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(guò)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(guò)安全性綜合分析與技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家能源局，國(guó)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(jì)防火規(guī)范[S].

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