黃黃鐵路與輸油管道交匯工程案例淺析

邱紫陽

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430061）

0 引言

近年來，以“6·13 十堰燃氣爆炸事故”為代表的燃、油氣管道安全事故屢有發(fā)生，引發(fā)了社會各界對油氣管道安全的重點關注。新建黃岡東至黃梅東鐵路與國家管網(wǎng)東部原油儲運公司所屬原油管道存在交叉跨越的情況，為確保鐵路與輸油管道二者安全兼容，對鐵路與輸油管道交匯工程進行標準規(guī)范符合性分析具有重要指導意義。

1 分析依據(jù)

1.1 分析目的

貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”方針，為黃黃鐵路沿線交匯的國家管網(wǎng)東部原油儲運公司所屬原油管道安全兼容提供科學依據(jù)，提高建設項目本質安全程度。

1.2 分析范圍

黃黃鐵路在DK97+500 處與國家管網(wǎng)東部原油儲運公司所屬原油管道交叉跨越，現(xiàn)對交叉點具體情況進行分析。

1.3 相關規(guī)范、標準

（1）《油氣輸送管道穿越工程設計規(guī)范》（GB 50423—2013）。

（2）《油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范》（GB 5042 4—2007）。

（3）《油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB 503 69—2014）。

（4）《輸油管道工程設計規(guī)范》（GB 50253—2014）。

（5）《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》（GB 50183—2004）。

（6）《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》（GB/T 50698—2011）。

（7）《埋地鋼質管道陰極保護技術規(guī)范》（GB 21448—2017）。

（8）《鐵路工程防火設計規(guī)范》（TB 10063—2016）。

（9）《交流電氣化鐵路對油（氣）管道（含油庫）的影響容許值及防護措施》（TB/T 2832—1997）。

1.4 相關標準規(guī)范中主要技術要求

1.4.1 交叉角度

《油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術及管理規(guī)定》（國能油氣〔2015〕392 號）第六條規(guī)定，管道與鐵路交叉宜采用垂直交叉或大角度斜交，交叉角度不宜小于30°；當鐵路橋梁與管道交叉條件受限時，在采取安全措施的情況下交叉角度可小于30°；當管道采用頂進套管、頂進防護涵穿越既有鐵路路基時，交叉角度不宜小于 45°。

1.4.2 防護措施

《鐵路工程防火設計規(guī)范》（TB 10063—2016）第4.2.2 條中規(guī)定，甲、乙、丙液體和可燃氣體管道穿越既有鐵路橋梁或鐵路橋梁跨越既有管道時，在鐵路橋梁（非主河道區(qū)段）下方可直埋通過或設防護涵通過。直埋時應符合下列規(guī)定：1 管頂在橋梁下方埋深不宜小于1.2m，管道上方應埋設鋼筋混凝土板。鋼筋混凝土板的寬度應大于管道外徑1.0m，板厚不得小于100mm，板底面距管頂間距不宜小于0.5m，板的埋設長度不應小于鐵路線路安全保護區(qū)范圍。

1.4.3 交叉安全距離

《油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術及管理規(guī)定》（國能油氣〔2015〕392 號）第 13 條中規(guī)定，管道穿越既有鐵路橋梁或鐵路橋梁跨越既有管道時，鐵路橋梁（非跨主河道區(qū)段）下方管道可直接埋設通過，并應滿足下列要求：鐵路橋梁地面至自然地面的凈空高度不應小于2.0m。管道與鐵路橋梁墩臺基礎邊緣的水平凈距不宜小于3m。施工過程中應對既有橋梁墩臺或管道設施采取防護措施，確保管道與橋梁的安全。

1.4.4 警示標識

《油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術及管理規(guī)定》（國能油氣〔2015〕392 號）第 13 條中規(guī)定，管道穿越既有鐵路橋梁或鐵路橋梁跨越既有管道時，穿越段的起始點以及中間每隔10m 處應設置地面穿越標識。

1.4.5 電磁防護

《油氣輸送管道與鐵路交匯工程技術及管理規(guī)定》（國能油氣〔2015〕392 號）第 17 條中規(guī)定，當交叉處管道上存在鐵路雜散電流干擾時應對管道采取排流措施。

1.5 黃黃鐵路主要技術標準

鐵路等級：高速鐵路。

速度目標值：350km/h。

正線數(shù)目：雙線。

正線線間距：5.0m。

機車類型：動車組。

到發(fā)線有效長度：650m。

列車運行控制方式：自動控制。

調(diào)度指揮方式：調(diào)度集中。

牽引供電方式：采用電力牽引供電方式，單相工頻25kV 交流制，正線采用AT 供電方式。

2 危險因素辨識與分析

危險因素是指能對人造成傷亡或對物造成突發(fā)性損壞的因素，本文重點對原油管道危險性作分析。

2.1 原油危險特性辨識

根據(jù)《危險化學品名錄（2015 年版）》《化學品分類和危險性公示通則》（GB 13690—2009）、《危險貨物品名表》（GB 12268—2012）可知，原油屬于危險化學品。根據(jù)《石油天然氣工程設計防火規(guī)范（2018 版）》（GB 50016—2014）可知，原油的火災危險性為甲類。原油一般屬于甲類可燃液體。根據(jù)《化學品分和標簽規(guī)范》（GB 30000—2013）可知，原油屬于2 類易燃液體，其危規(guī)號為32003。

根據(jù)管道輸送介質原油組分及性質，原油具有如下危險特性：①易燃、易爆性。②靜電荷聚集性。③易擴散、流淌性。④熱膨脹性。⑤揮發(fā)性。⑥毒性。

2.2 交叉處管道運行危險因素辨識與分析

2.2.1 交叉處管道危險、有害因素

主要包括如下5 個方面：①管道腐蝕，埋地管線的腐蝕類型很多，從腐蝕形狀分全面腐蝕和多種類型的局部腐蝕，如點蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂等，其中應力腐蝕是造成地下油氣輸送管線破裂事故的一個主要原因。②物理應力開裂，管道運行壓力高，同時又承受固定拉應力和特定介質的作用，存在應力開裂危險。這種破壞形式多是脆性斷裂、沒有預兆，對管道具有極大的危害性和破壞性。③管道質量缺陷。④管道附加應力，管道的施工時溫度與運行溫度之間存在一定的溫度差，造成管道沿其軸向產(chǎn)生熱應力，在熱煨彎管外易引起應力集中。⑤鐵路跨越。鐵路跨越采用保護涵保護時，若施工粗暴對套內(nèi)管道的外防腐層會造成一定程度損傷，由于修復困難等原因常會造成保護涵內(nèi)主管道腐蝕較快。

2.2.2 自然災害原因分析

自然災害因素主要有以下3 種：①雷電。②暴雨。③地震。

2.2.3 社會及管理危害原因分析

社會及管理因素主要有以下3 種：①有意、無意破壞。②人的不規(guī)范行為。③安全管理不到位。

2.3 穿越處運行過程中火災爆炸對鐵路影響的危險、有害因素辨識與分析

輸油管道的輸送介質原油作為危險程度較高的易燃、易爆品，一旦遇點火源發(fā)生火災，不僅會造成嚴重的設備損壞和人員傷亡事故，而且對周圍環(huán)境及公共安全造成嚴重威脅。火災通過熱輻射方式影響周圍環(huán)境，當熱輻射強度足夠大時，可使周圍物體燃燒或變形，強烈的熱輻射可能燒毀并造成人員傷亡。爆炸通過沖擊波以及超壓對鐵路建筑和旅客造成破壞與傷害。

2.4 電氣化鐵路運營對管道安全的影響辨識與分析

按照電磁場理論分析，電氣化鐵路主要是通過阻性耦合、容性耦合、感性耦合三種途徑對金屬管道產(chǎn)生交流干擾的。進而對管道形成危害。如當接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障時，短路電流通過感性耦合和阻性耦合的綜合影響在管道上產(chǎn)生較高的對地電壓，可能擊穿防腐層；接觸網(wǎng)正常運行情況下，工作電流通過感性耦合在油氣管道上產(chǎn)生電壓，可能干擾強制電流陰極保護的恒電位儀和犧牲陽極陰極保護的犧牲陽極的正常工作。

3 黃黃鐵路與輸油管道交匯情況分析

黃黃鐵路于DK97+500 處與國家官網(wǎng)集團東部原油儲運公司管道交叉跨越，該輸油管道于2006 年建成并投入運營，管道管材為X65 無縫鋼管，管徑為762mm，管道璧厚為9.5mm，管壓8.5MPa，管道埋深2.5m。黃黃鐵路施工前鐵路方與管道產(chǎn)權方充分溝通協(xié)商了關于此處管道的防護方案，在鐵路與管道交叉處上方距離管頂2.0m 處鋪設了120mm 厚鋼筋混凝土蓋板，板寬2.5m，單塊蓋板長度1m，保護蓋板長150m，同時在管道與鐵路交叉點處管道采取3PE 加強級外防腐，兩側各設置1 個排流點，每個排流點安裝1 臺固態(tài)去耦合器。

輸油管道在黃黃鐵路花橋鎮(zhèn)跨滬渝高鐵路鐵路特大橋047#門式墩下穿鐵路，與鐵路交叉角度為20°。在鐵路設計階段，考慮到管道與鐵路交叉角度較小，采用32m 的簡支梁跨越管道，無法滿足穿越處管道外緣距離鐵路橋梁墩臺不小于3m 的凈距要求，因此對該處橋梁跨越管道方案進行專項研究，采取門式墩的方案跨越該處輸油管道。穿越處管道外緣距最近的橋梁墩臺基礎外緣的水平凈距為6.79m，鐵路橋梁底面距離自然地面的凈空高度為3m。管道穿越鐵路處有明顯的地面穿越警示標識樁，如圖1、圖2 和圖3 所示。

圖1 DK97+500 處國家官網(wǎng)集團東部原油儲運公司管道與鐵路交叉平面

圖3 DK97+500 處國家官網(wǎng)集團東部原油儲運公司管道現(xiàn)狀

DK97+500 處長輸油管道符合性評估情況如表1所示。

表1 DK97+500 處長輸油管道符合性評估情況

DK97+500 處管道與黃黃鐵路交匯在交叉方式、交叉位置、交叉角度、保護措施及安全距離方面均滿足相關標準規(guī)范要求。

4 結語

本文針對與鐵路交匯的原油輸油管道，對主要危險因素進行了辨識及分析，并根據(jù)相關要求對鐵路橋墩結構進行了創(chuàng)新性設計，滿足了鐵路和重要輸油管道的安全兼容，對當前及今后廣泛存在的高速鐵路跨越地埋重要干線輸油氣管道安全兼容問題的解決，可以提供較好的參照和借鑒，具有一定的指導意義。