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管道研究

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通道涵在公路跨越管道工程中的應用

來源:《管道保護》2023年第4期 作者:陳良 董旭 李新鵬 李斌彬 劉帥旗 金山 時間:2023-8-7 閱讀:

陳良 董旭 李新鵬 李斌彬 劉帥旗 金山

國家管網集團西氣東輸鄭州輸氣分公司

 

摘要:高速公路和長輸油氣管道同屬線性工程,雙方工程的相遇較難避免,特別是隨著社會經濟發展,相互交叉呈現增多趨勢。按法規要求和傳統做法,后建高速與管道交叉時,需要為管道增加蓋板涵等防護措施,但該類方式存在管道通透性差、巡護不便、維檢修困難等弊端,而采取通道涵形式后具有保持原有通透性、便于巡護、檢測和維修等諸多優點。本文以現行法規為基礎,通過對實際案例進行分析,為類似交叉工程提供參考。

關鍵詞:高速公路;長輸管道;通道涵;交叉;跨越

 

截至2022年底,國內已建成油氣長輸管道里程累計達到15.5萬公里,在建或已開工的油氣管道里程超過7千公里,“十四五”期間天然氣基礎設施建設仍將加快[1]。我國高速公路通車總里程達17.7萬公里,連續8年位居世界第一,國道等其他高等級道路建設里程也在連年增長[2]。

高速公路和管道屬于線性工程,在規劃建設過程中雙方相遇交叉難以避免,僅河南省近兩年已建和在建的高速公路與西氣東輸管道交叉點超過20處,優化交叉工程設計,對保障雙方安全運行具有重要意義。

1  蓋板涵保護方式的不足

1.1  蓋板涵保護形式

蓋板涵廣泛適用于各類公路、鐵路以及水利等設施與管道交叉的保護,主要由基礎、側墻、蓋板(頂板)等部分組成,其作用是將各類地面設施的豎向靜載荷和動載荷傳遞至側墻基礎,減少管道及其附屬設施額外受力[3]。在高速公路修建過程中,首先對管道開挖,然后再修筑蓋板涵,在此基礎上填充一定高度的土方,最后再修建路面。主要技術要求如下:

為滿足釋放載荷要求,蓋板涵基礎頂面需低于管底。為滿足后期維檢修要求,蓋板涵側墻與管道凈間距不宜小于1.5 m,蓋板涵頂板距離管頂不宜小于0.5 m,基礎、側墻和頂板的具體參數需根據現場情況進一步核算。為避免形成密閉空間,蓋板涵內部空間應填充細砂,蓋板涵保護范圍應延伸至道路用地紅線外3 m,并設置必要的警示標識(圖 1)。


1 蓋板涵示意圖

1.2  蓋板涵保護存在的問題

(1)降低巡護效率。高填方和公路隔離帶阻斷了管道企業正常的巡檢路線,需要長距離繞行從而影響巡護效率。

(2)通透性變差。高填方路基阻擋了管理人員視線,使得路基背側發生的風險事件不易被發現。

(3)難以開展外檢測。管道上方除蓋板涵外還覆蓋大量土方,無法正常開展管道外檢測作業,增加了管道防腐層狀態和管體腐蝕評價的難度[4]。

(4)維搶修困難。在修復管道本體缺陷或隱患時,需要對道路進行開挖,才能打開蓋板涵進行維護維修,除了耗費人力、物力和時間,還嚴重影響道路運輸。

2  通道涵跨越分析

從管道保護法到公路和管道等行業標準規范,都明確了“后建服從先建”這一約定俗成的原則,即后開工或者后批準的建設工程一方應當符合先開工、已建成或者先批準的建設工程的安全防護要求。鑒于傳統蓋板涵不能滿足管道正常的巡護、檢測和維修要求,因此需要采取新的跨越方式,比如通道涵等。

2.1  通道涵的主要參數

通道涵主要由側墻(墻身)、蓋板、基礎等部分組成(圖 2)。與傳統的埋地蓋板涵相比,主要是提升蓋板涵側墻高度,加寬側墻間距,形成地上通道涵,既可以滿足埋地蓋板涵的功能需求,保護管道不受額外載荷的影響,還兼顧后期管道巡檢、維搶修的需求。


2 通道涵示意圖

為滿足后期管道日常巡護要求,保障人員安全通過,通道涵的凈空高度一般不應小于2.2 m[5],凈寬宜根據管道外徑按式(1)確定。同時,對于長輸天然氣管道缺陷當前主要采用的修復方式是B型套筒,結合B型套筒修復技術要求和工程經驗[6],通道涵凈寬應同時滿足側墻基礎外緣與管道凈間距不小于1.5 m的要求。為保障管道不受附加載荷或應力,涵側墻基礎頂面標高不應高于管道中心標高。通道涵內,應按相關技術規范要求采取蓋板報護,并采取有效措施避免涵內積水。兩端應各設置一道對開的通道門,并設置方便人員通行巡檢小門以及警示標識,防止無關人員通過或停留。

L=1.5 D+4.0  (1)

式中,L為通道涵兩側墻內側之間的距離,m;D為管道外徑,m。

2.2  通道涵的主要功能

(1)保持了管道通透性。通道涵避免了土體填方,兩端可以采取隔離柵欄封閉,管道上方沒有遮擋物,管道上下游保持通視,如有影響管道安全的行為可以快速發現并快速處置。

(2)保障了巡檢便利性。涵洞頂板距離地面滿足一定高度,避免了因高填方形成的地理阻隔,保障巡護人員的正常通行,提升了巡護便利性。

(3)提升了管道安全性。相較傳統蓋板涵,增加了側墻與管道凈間距,一方面減小側墻開挖、澆筑等作業過程中管道意外損傷的風險,另一方面減小了道路運營過程中交變載荷對管道的影響,提升了管道及其附屬設施的安全性[7]。

(4)提升了檢測維修可行性。通道涵提供了管道外檢測、防腐層檢測等作業必要的作業空間,消除了檢測盲區,在管體、防腐層、通訊光纜存在缺陷或故障時,可及時開展維護維修,除作業空間充足外,還避免了道路中斷和大量土方開挖,提升了維搶修效率[8]。

對于后建管道與已建道路交叉,可以從管道壁厚、焊縫檢測、防腐層材質等方面提升管道安全性,所采取防護和施工方式與后建道路跨越已建管道有所區別。

3  實際應用

3.1  新伊高速跨越管道案例

洛陽市安新至伊川高速有兩處匝道與西氣東輸二線洛陽支線管道交叉,原設計方案采取傳統蓋板涵方式對管道進行保護,道路建成后兩處匝道與原有城市快速路形成合圍,其內部區域難以進入,約120 m管道形成巡檢盲區。經過反復勘察和技術論證,最終通道涵方案獲得各方認可,目前道路已建成,工程影響段管道的日常巡檢維護工作可以順利開展(圖 3)。


3 新伊高速E匝道采取通道涵形式跨越管道現場

3.2  沿太行高速跨越管道案例

沿太行高速在河南焦作地區與西氣東輸一線管道交叉,原設計方案采取傳統蓋板涵方式對管道進行保護,道路建成后形成地理阻隔,管道巡護人員需繞行近2000 m才能到達高速另一側,嚴重影響管道巡護。經過協商和論證,最終通道涵方案獲得各方認可,將工程的相互影響降到了最低。

3.3  通道涵應用情況匯總

近兩年來,在相關單位友好協商的基礎上,通道涵已在河南省境內的多條高速公路與西氣東輸管道交叉處獲得了應用,累計避免了14處新增地理阻隔和929 m的填方占壓,為高速公路和長輸管道兩項重大基礎設施的和諧共生探索了有益經驗(表 1)。

1 河南地區通道涵實際應用情況統計表


高速公路采取通道涵方式跨越管道,相比傳統蓋板涵具有安全、通透、便利等諸多優點,不僅適用于后建高速公路與管道交叉工程,還可適用于采取高填方形式修建的公路、鐵路、水利等設施與既有管道交叉工程。

 

參考文獻:

[1]高鵬. 2021年中國油氣管道建設新進展[J].國際石油經濟,2022,30(3):12-13.   

[2]莊猛. 服務區的未來之路 ——"十四五"期我國高速公路服務區產業發展思考[J].中國公路,2021(8):72-73.  

[3]劉俊才,付軍軍. 淺談蓋板涵施工技術[J].技術與市場,2012,19(5):229.

[4]婁桂云. 埋地鋼管外防腐系統腐蝕因素的檢測評價與控制[J].上海煤氣,2012(2):14-17.     

[5]朱雪鋒. 公路橋涵設計探析[J].交通世界(中旬刊,2018(9):131-132.

[6]馬永俊. 長輸管道B型套筒安裝施工技術研究[J].中國石油和化工標準與質量,2022,42(19):163-165.     

[7]劉東京,周偉國,滕卯寅,等. 交變載荷作用下埋地天然氣管道受力特性[J].上海煤氣,2014(2):19-21.    

[8]趙長江. 天然氣輸送管道事故應急響應現存問題及解決方案[J].石化技術,2022,29(8):264-266.  


作者簡介:陳良,1988年生,本科,鄭州輸氣分公司鄭州作業區三級工程師,主要從事管道保護工作。聯系方式:13903787063,396137979@qq.com。

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