新建公路與油氣管道臨近并行或交叉跨越的設計方案研究

摘要：在建設完善高速公路路網和油氣管網體系的過程中，新建公路與油氣管道臨近并行、交叉跨越的情況日漸增加。文章介紹了公路和油氣管道相關法律法規及規范標準對設施建設的具體規定及要求，并以信都至梧州高速公路二期工程與輸氣管道臨近并行及交叉跨越設計方案的研究為例，提出了通過設置擋墻、抗滑樁等強支擋結構確保公路與臨近并行管道的安全距離和安全系數；通過科學設置專用涵洞及橋梁的方式確保公路安全跨越油氣管道。該研究對新建公路與油氣管道臨近并行或交叉跨越的設計具有一定的參考價值。

關鍵詞：公路；油氣管道；臨近并行；交叉跨越；設計方案

中圖分類號：U412.1 A 15 054 4

0 引言

“十三五”時期，廣西綜合立體交通網總里程突破14萬km，公路網布局更加完善。油氣管網初具規模，天然氣管道初步形成“一橫兩縱”三大主動脈供氣的格局，已建和在建天然氣長輸管道干支線總里程為3 253 km。廣西城鎮燃氣企業完成供氣管道建設1.21萬km。

“十四五”期間，為建成“全國前列、西部領先”的“交通大省”，廣西將繼續完善高速公路網絡，建設完善油氣管網體系，加大油氣管網建設力度，加快形成布局合理、覆蓋廣泛、外通內暢、安全高效的現代油氣管網；加快天然氣基礎設施互聯互通，推動廣西天然氣支線管網與區內的國家干線管網之間的互聯互通，推動天然氣支線管網在桂中、桂東、桂北等片區形成環網格局，實現管道多向輸送，最大限度發揮應急和調峰能力。

在建設完善高速公路路網和油氣管網體系的過程中，為了集約用地、保護環境，存在共走廊帶布設的情況，高速公路與油氣管道臨近并行、交叉跨越的情況隨之增加。為加快高速公路和油氣管道建設，確保高速公路和油氣管道設施安全，保護人民群眾生命財產安全，在設計階段必須確定合理的方案。本文以信都至梧州高速公路二期工程（簡稱信梧二期）為例，對新建公路與油氣管道臨近并行、交叉跨越的設計方案進行研究。

1 項目概況

信都至梧州高速公路二期工程路線起于梧州市蒼梧縣白南林場，接信梧高速公路一期工程終點，在蒼梧縣石橋鎮設置蒼梧互通，自北向南，經過梨埠鎮，設置梨埠互通，路線繼續向南布設，在旺甫鎮老義村設置旺甫北互通，終點與梧州環城高速公路相接，設置古塝樞紐互通，路線長52.781 km。主線采用四車道高速公路標準，設計速度為120 km/h，整體式路基寬度為26.5 m。

信都至梧州高速公路是《廣西高速公路網規劃修編（2018—2030）》的遠景展望線。該項目建成后，將實現蒼梧縣同時與梧州、賀州通過高速公路連通，縮短了梧州市區到賀州市區的高速公路里程，促進兩市經濟往來。信梧二期地處梧州市蒼梧縣與萬秀區境內，位于大瑤山山脈的東段，屬于西江以北的丘陵山區。沿線控制因素復雜，需跨越東安江、大平河、益湛鐵路和國道207，沿線還有高壓線塔、天然氣管道等設施。其中天然氣管道為中國石油天然氣股份有限公司所有，輸氣管線為蒼梧-賀州支線，其于2012年開始建設，2014年7月投產，管道鋼材為L415，管道直徑為406 mm，輸送介質為天然氣，設計壓力為6 MPa，現運行壓力為4 MPa，陰級保護采用強制電流法，恒電位運行。

2 相關法律、規范要求

2.1 臨近并行要求

《中華人民共和國公路法》第三十一條規定，當新建公路影響鐵路、水利、電力、郵電設施和其他設施正常使用時，公路建設單位應當事先征得有關部門的同意；第五十六條規定，需要在建筑控制區內埋設管線、電纜等設施的，應當事先經縣級以上地方人民政府交通主管部門批準；《公路安全保護條例》第二十七條規定，在公路建筑控制區內埋設管道、電纜等設施，建設單位應向公路管理機構提出申請。

《公路路線設計規范》（JTG B01-2003）第12.5.8條規定，嚴禁有毒有害、易燃易爆、高壓等管線設施利用公路橋梁跨越河流。輸送有毒有害、易燃易爆物質的管線穿（跨）越河流時，管線與特大、大、中橋的距離，應≥100 m；與小橋的距離，應≥50 m［1］。第12.5.9條規定：嚴禁有毒有害、易燃易爆、高溫高壓等管線設施通過公路隧道。

《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》第三十五條規定，在油氣管道中心線兩側各5～50 m范圍內和油氣管道附屬設施周邊100 m范圍內，新建、改建、擴建鐵路、公路、河渠，架設電力線路，埋設地下電纜、光纜，設置安全接地體﹑避雷接地體，進行上述施工作業時，施工單位應向油氣管道所在地縣級人民政府主管管道保護工作的部門提出申請。

《輸油管道工程設計規范》（GB50253）、《輸氣管道工程設計規范》（GB50251-2003）中規定管道與公路并行埋設時，管道應埋設在公路用地范圍邊線以外，超出用地邊線應＞3 m［2-3］。《輸氣管道工程設計規范》規定埋地管道與建（構）筑物的間距應滿足施工和運行管理需求，且管道中心線與建（構）筑物的最小距離應＞5 m。

根據上述相關法律、法規及規范的要求，新建公路與油氣管道臨近并行時，應保證公路最外側構造物與管道存在≥5 m的安全距離，同時應及時與管道主管部門溝通、提出申請、征得同意，公路建設施工單位編制施工組織方案并報管道權屬單位及行政管理部門審批，在工程實施前簽訂安全防護協議，并指派專人進行現場監督和指導施工。

2.2 交叉跨越要求

新建公路與油氣管道交叉時，應采取可靠的防護措施，其防護工程的設計，應滿足強度、穩定性和耐久性的要求，同時應滿足雙方今后安全運行及維護的需要，一般采用橋梁或涵洞的保護方式。現行標準及規范對不同保護方式的交叉角度、安全距離及保護范圍等做了相應要求。

2.2.1 采用橋梁保護方式

《公路工程技術標準》《公路路線設計規范》僅對交叉角度做了要求，公路與油氣輸送管道相交時，以正交為宜，必須斜交時，其交叉的銳角應≥30°［4］。

《油氣輸送管道穿越工程設計規范》規定：油氣管道與公路、鐵路橋梁交叉時，在對油氣管道采取可靠的防護措施后，其交叉銳角可＜30°，其防護長度應滿足公路、鐵路用地范圍以外3 m的要求［5］。

根據《公路法》《石油天然氣管道保護法》和《公路安全保護條例》等法律法規和規定，交通運輸部、國家能源局、國家安全監管總局聯合發布《交通運輸部國家能源局國家安全監管總局關于規范公路橋梁與石油天然氣管道交叉工程管理的通知》（交公路發〔2015〕36號）（以下簡稱《通知》）。該《通知》明確規定：當采用橋梁跨越既有油氣管道時，其交叉角度應＞15°，油氣管道不能影響橋下空間的正常使用，兩側橋墩（臺）與油氣管道的水平凈距應＞5 m，油氣管道管頂距橋下自然地面應＞1 m，管頂上方應鋪設寬度大于管徑的鋼筋混凝土蓋板保護管道，保護蓋板應超出規劃公路用地范圍3 m以外，并設置地面標識標明油氣管道位置［6］。

2.2.2 采用涵洞保護方式

《公路工程技術標準》《公路路線設計規范》規定，對于保護油氣管道的地下通道或套管，應按相應公路等級的汽車荷載等級進行安全性驗算。穿越公路的保護套管其頂面距路面底基層的底面應≥1.0 m。

《油氣輸送管道穿越工程設計規范》規定，當新建公路、鐵路與既有油氣管道交叉時，應設置專用涵洞保護油氣管道，專用涵洞的尺寸應滿足油氣管道運營維護及檢修的要求。在穿越公路﹑鐵路的套管或專用涵洞時，油氣輸送管道不應存在水平或豎向彎管。專用涵洞的凈高宜＞1.8 m，專用涵洞的凈寬宜大于油氣輸送管道的外徑加2.5 m。

《通知》對采用涵洞保護方式跨越既有油氣管道做了明確規定，專用涵洞應設置在管道埋地敷設地段，與新建公路的交叉角度應≥30°。

3 工程設計方案

3.1 臨近并行設計方案

新建公路與油氣管道臨近并行時，需保證公路最外側構造物與管道距離存在≥5 m的安全距離。信梧二期部分油氣管道位于路基邊坡位置，若按常規分級放坡，部分位置無法滿足≥5 m的安全距離。該項目通過設置抗滑樁、預應力錨索、錨桿等支擋結構，對邊坡進行收坡，保證安全距離。根據油氣管道與路面的相對位置分別論述設計方案。

3.1.1 路堤邊坡臨近并行

以信梧二期K61+450～K61+660段右側路堤邊坡為例，輸氣管道位于路堤邊坡位置，該段路堤如按1∶1.5、1∶1.75、1∶2坡率正常放坡，部分路堤邊坡將壓覆天然氣管道，不滿足安全距離。為保證安全距離，對該段路堤進行如下支擋工程設計：K61+450～K61+560段距離輸氣管道較遠，按照1∶1.5、1∶1.75、1∶2坡率正常放坡，并于填挖交界處分臺階開挖、加筋；K61+560～K61+660段距離輸氣管道較近，在距離管道10 m位置處設置抗滑樁，兩端擋土墻過渡，樁長12～25 m，樁間距為5 m；樁頂以上按1∶1.25放坡。右幅K61+550～K61+660段高填路基設置加筋，加筋材料采用整體式高強土工格室，每層土工格室鋪設長度如下頁表1所示，垂直間距為1 m，典型橫斷面如下頁圖1所示。土工格室格室片橫向抗拉強度≥0.2 kN/cm、網帶縱向及連接處抗拉強度≥1.2 kN/cm，連接件的抗剪切力≥1.2 kN/cm，網帶斷裂延伸率≤15%。格室高度為75 mm，網格尺寸為40 cm×40 cm，單網面積≥50 m2。鋪設格室的層面應平整，不得有片塊石等堅硬凸出物，距土工格室10 cm以內的路基填料其最大粒徑≤12 cm。布網時應張拉到位，及時填埋，嚴禁暴曬。與加筋材料直接接觸的填料的最大粒徑宜≤15 cm，粒徑＞6 cm的含量宜≤30%。填料應分層攤鋪、分層壓實。采用大型壓路機壓實時，壓實面與筋材間應保證有≥15 cm厚的填料。

以K61+600橫斷面為計算模型，按圓弧滑動法進行穩定性分析。樁頂以上加筋路基在正常工況下計算得出穩定安全系數為1.324，＞1.3，邊坡處于穩定狀態；在非正常工況Ⅰ的安全系數為1.243，＞1.2，邊坡處于穩定狀態。第一級邊坡垂直，按擬定坡率根據參數反演得出連續降雨或暴雨工況下剩余下滑力水平分力為691 kN（已考慮安全系數），取此剩余下滑力對抗滑樁進行設計，樁間距為5 m，樁長分別為25 m、20 m、16 m和12 m。

該設計方案既避免了改移原設計線位，又保證了與輸氣管道的安全距離，減少了對管道的影響。施工前先探明管道位置并進行標識，施工抗滑樁采用旋轉式鉆機施工，減少對管道的影響，施工期間應加強穩定性監測，包括地下位移及地表位移監測，根據監測資料，掌握路基基本穩定狀態。當出現穩定性不足的跡象時，應采取控制填筑速率、變更設計方案等有效措施，確保路基穩定。

3.1.2 路塹邊坡臨近并行

以信梧二期K62+620～K62+760段左側深挖路塹邊坡為例，輸氣管道位于路塹邊坡附近，管道依地形而設，先升后降存在彎管，如按1∶1.25的坡率開挖，將會影響到管道。為保證安全距離并結合地質條件，對該邊坡采取如下設計方案：第1級邊坡設置錨拉抗滑樁，懸臂高15 m，在其10 m高位置處設腰梁一道，樁頂設置30 m長錨索，錨固段長12 m；樁后邊坡采用坡率為1∶0.75的臺階式，每10 m高設一級平臺，第2級邊坡采用9 m錨桿格梁。典型斷面圖如圖2所示。

該邊坡設計方案使坡頂開挖面、樁頂錨索、格梁錨桿與油氣管道的距離＞5 m，滿足安全距離的要求。對于坡頂埋有管道的邊坡，應加強防護，防止邊坡擾動帶動管道擾動，從而影響管道安全；同時應加強邊坡水平位移及沉降監測，當變形值達到預警值時，應立即采取防護措施，確保邊坡穩定和管道安全。

3.2 交叉跨越設計方案

新建公路與油氣管道交叉時，優先采用專用涵洞跨越，需滿足交叉角度≥30°，且涵洞內不存在縱向、橫向彎管。信梧二期地處梧州市蒼梧縣與萬秀區境內，位于大瑤山山脈的東段，屬于西江以北的丘陵山區，路線總體走向自北向南，地勢高低起伏，輸氣管道依山而建，存在較多彎管。該項目與輸氣管道交叉9次（見表2），均以橋梁方式跨越。橋下管道上方沿管道埋設方向設置蓋板保護輸氣管道，蓋板布設范圍應超出規劃公路用地范圍3 m以外，并在蓋板上方埋設警示帶。

采用橋梁方式保護油氣管道，需確保橋梁橋墩（臺）基礎與油氣管道的水平凈距＞5 m。對于夾角（銳角）接近90°的情況，可采用正交橋跨越；對于夾角（銳角）＞45°的情況，可采用斜交橋、正交錯幅橋等方式跨越；對于夾角（銳角）＜45°的情況，可采用非標準的下構型式，調整橋墩位置來滿足安全距離。

該項目上部結構均采用30 m、40 m標準跨徑正交預制小箱梁，跨越輸氣管道主要采用正交橋、錯幅橋及非標準下構正交橋。以主線K55+115.118處橋梁為例對設計方案進行介紹。該處橋梁與輸氣管道夾角僅為23°，上構采用40 m跨徑正交預制小箱梁，輸氣管道從第11、12跨穿過橋梁，第11號墩采用預應力蓋梁門架墩跨越，第12號墩設計為三柱墩遠離輸氣管道，具體如圖3～5所示。

橋梁樁基施工采用對管道影響較小的旋轉式鉆機施工，并采取相應措施防止塌孔。施工前，先探明管道位置并標識出來，在管道兩側各5 m處設置隔離柵、防護欄及警示標志，安排專人進行監管，避免機械進入該范圍。如施工機械必須經過管道上方，需設置保護涵保護管道。施工前需得到相關部門同意，且有專人進行現場監督和指導施工。

4 結語

在建設完善高速公路路網和油氣管網體系的過程中，新建公路與油氣管道臨近并行、交叉跨越的情況隨之增加。在道路選線時，應充分考慮道路及油氣管道相關法律、規范要求，確保足夠的安全距離。受地形地貌等因素影響，無法保證與管道的安全距離或者必須與管道交叉的路段，應按相關法律、規范的要求做好保護工作。本文通過信梧二期與輸氣管道臨近并行及交叉跨越設計方案的研究，得出以下結論：

（1）對于臨近并行的路段，可通過設置擋墻、抗滑樁、樁板墻、錨索等支擋措施進行收坡，確保與油氣管道的安全距離，并加強邊坡監測，尤其是坡頂有管道的路塹邊坡。

（2）對于交叉跨越的路段，優先考慮設置管道專用涵洞跨越，但為了后期檢修維護，涵洞內不允許存在彎管；存在彎管時，以橋梁方式跨越，可通過錯幅橋、斜交橋、非標準下構等方式，保證樁基與管道的安全距離。

（3）設計方案及施工組織方案應報管道權屬單位及行政管理部門審批，實施前簽訂安全防護協議，并指派專人現場監督、指導施工。通過合理的設計方案，翔實的現場指導，規范的工程實施，密切的溝通協作，共同維護公路和油氣管道安全，保護人民群眾的生命財產安全。

參考文獻

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［2］GB 50253-2014，輸油管道工程設計規范［S］.

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［4］JTG B01-2014，公路工程技術標準［S］.

［5］GB 50423-2013油氣輸送管道穿越工程設計規范［S］.

［6］交通運輸部 國家能源局 國家安全監管總局關于規范公路橋梁與石油天然氣管道交叉工程管理的通知（交公路發〔2015〕36號）［Z］.

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收稿日期：2022-08-19