天然氣管道穿越淮河設計概要

金 彬，王 艷（.新地能源工程技術有限公司，河北廊坊 065000；.蚌埠新奧燃氣有限公司，安徽蚌埠 33000）

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天然氣管道穿越淮河設計概要

金 彬1，王 艷2
（1.新地能源工程技術有限公司，河北廊坊 065000；2.蚌埠新奧燃氣有限公司，安徽蚌埠 233000）

摘 要：論述了天然氣輸氣管道穿越淮河的工程設計方案。

關鍵詞：城市中壓輸氣管道；定向穿越；爬越河堤；穿越淮河

2010年我參與了蚌埠市天然氣穿越淮河工程的設計與施工工作，該工程為蚌埠市天然氣中壓輸配管網的重要組成部分，設計管徑D426×9.5，設計壓力為0.4MPa，該工程的順利完工，解決了蚌埠市淮河以北區(qū)域的天然氣供應問題。經過幾年的通氣運行，工程十分順暢，現將工程中設計工作做如下總結。

1 項目概況

目前我舊大然氣管道穿越河流的方式通常有定向鉆、頂管或直接大開挖等。淮河為大型河流，汛期流最大，設計行洪流量13 000m3/h，故采用定向鉆方式施工。工程地點位于蚌埠市朝陽路公路橋上游約400m，淮河蚌埠閘下游4.5km處，延緯四路往北穿越淮河。工程選擇在淮河枯水期進行施工，管道走向位置南岸淮河河灘地較窄，約220m，地面高程一般16.0～18.0m；北岸灘地較寬，高漫灘寬約200m，地面高程在17.5～19.5m，低漫灘寬約150m，地面高程在14.0～15.0m左右；河床內河底高程在6.0～8.0m，河床寬度（非汛期水面寬度）大約350m。

2 工程設計方案

管道在穿越淮河時工程共分三個部分，第一部分為管道爬翻越淮河兩岸河堤，第二部分為兩岸灘地部分，第三部分為穿越部分。

2.1 爬堤翻越淮河兩岸河堤

淮河兩岸有防洪大堤，管道穿越處南岸為蚌埠市西區(qū)防洪堤，北岸為淮北大堤蚌郊段提防。北岸堤頂高程26.1m，寬8m，迎水邊坡1：3，背水坡在高程22.5m處加設一級10m寬戧臺，戧臺以上邊坡1：3，以下為1：5。南岸堤頂高程25.6m，堤頂寬10m，邊坡1：3，背水側堤頂以下3m留2m寬平臺，平臺以下邊坡1：5至地面。天然氣管道在此兩處采取開挖翻越大堤方式。保證管道埋深不小于1m。

因南北兩側大堤均承擔淮河防洪作用，在管道翻越時需充分考慮管道對大堤可能會產生的阻水、壅水以及對大堤的穩(wěn)固性的影響。為防止壅水的發(fā)生，提防迎水側天然氣管道埋設在堤身內，提防恢復后保持與原提防一致，避免阻水、壅水情況發(fā)生。

因管道在堤壩處采取開挖方式，對淮河大堤會產生擾動，影響原提防的結構穩(wěn)定，需對大堤進行穩(wěn)定性分析，提防抗滑穩(wěn)定計算包括設計洪水位下的穩(wěn)定滲流期背水側堤坡和洪水設計洪水期的迎水坡。經計算得知大堤部分因天然氣管道在堤內埋深較淺，對大堤擾動較小，能夠滿足穩(wěn)定要求。

翻越部分施工技術要求：管道埋深不小于1m，大堤部分開挖后，天然氣管道敷設在鋼筋混凝土管槽內，管槽混凝土強度等級不低于C25，墊層等級不低于C20，管槽內天然氣主管外包裹一層瀝青毛氈，防止破壞管道防腐層，堤身部分回填土應嚴格分層填筑、夯實，壓實度不小于0.96，大堤背水側嚴管道走向方向采取填土加寬，且加寬厚度不小于2m。翻越方案見附圖1：管道翻越大堤布置圖。

圖1 管道翻越大堤布置圖

2.2 兩岸灘地部分

在天然氣管道穿越淮河段兩岸灘地較寬，其中南岸有150m，北岸200m，設計當中考慮采用開挖直埋方式施工。因在主河道內，管線需滿足埋設在河道沖刷線下，且有足夠的安全深度。天然氣管道埋設深度需在設計洪水沖刷線下不得小于1m，依據歷年來淮河水文情況以及灘地設計沖刷高程分析，南岸管頂高程控制在11.9m，覆土深度在4～6m之間，北岸管頂高程控制在12.8m，覆土深度在5～7m之間。由于管道埋設深度大，在沿線開挖時需采取防止管構壁塌方事故措施，管溝開挖階段需注意：當采用人工開挖且無地下水時，槽底預留值宜為0.05～0.10m，當采用機械開挖或有地下水時，槽底預留值宜為0.15m，管道安裝前應人工清底至設計標高；溝槽一側或兩側臨時堆土位置和高度不得影響邊坡的穩(wěn)定性和管道安裝；溝底遇有廢棄構筑物、硬石、木頭、垃圾等雜物時必須清除，并應鋪一層厚度不小于0.15m的砂土或素土，整平壓實至設計標高；管溝局部超挖部分應回填壓實，當溝底無地下水時，超挖在0.15m以內，可采用原土回填；超挖在0.15m及以上，可采用石灰土處理。當溝底有地下水或含水量較大時，應采用級配砂石或天然砂回填至設計標高。超挖部分回填后應壓實，其密實度應接近原地基天然土的密實度。

當管溝開挖遇到有地下水時，還需采取適當的降水措施，防止開挖的管溝內積淤水。

2.3 河床穿越部分

淮河主河道部分采用定向穿越施工工藝，穿越段長度

640m。定向鉆管道穿越段所處地段線路地區(qū)等級為三級地區(qū)，依據地質勘察報告可知河床下土質均為液化土層，從上到下為輕粉質壤土、粉質壤土、粉細沙層，重粉質壤土，定向鉆主河槽段設計在粉質壤土層穿越，粉細沙層具中等透水性，定向鉆需避免在此層經過。本穿越設計系數取0.4；考慮到定向鉆管道受力的復雜性和回拖時在泥漿壓力下管道的穩(wěn)定性，同時結合全線管道規(guī)格故穿越段主管道壁厚確定為9.5mm，按淮河水利管理委員會的要求，穿越段主管道外必須加套管，套管規(guī)格為D610×10.3的鋼管。

定向鉆入土角控制為10°，出土角度為10°，穿越段管道彈性敷設段的曲率半徑控制在1500D，即曲率半徑為915m。按相關國家標準規(guī)范規(guī)定，天然氣主管及套管的焊縫應進行100%的射線照相檢查以及100%超聲波探傷，鋼管的焊縫防腐補口部分應增加熱縮套做犧牲套，犧牲套加在每一個焊口迎著拖管方向一側，以防止拖管過程中損害補口部分的防腐。主管與套管之間需加聚乙烯絕緣支撐，相鄰兩個絕緣支撐之間的間距不大于2.0m，因管道敷設區(qū)域均在淮河防洪堤內，套管兩端酆都先采用用瀝青油麻，然后再加瀝青砂漿進行封堵。

定向鉆時管道回拖力的計算，根據公式：

F拉＝πL2f［D/4γ泥-7.85δ1（D-δ1）］+k粘πDL2

其中：F拉-計算的拉力（t）；L2-穿越管段的長度（m）；f-摩擦系數，0.1-0.3；D-管道的直徑（m）；γ泥-泥漿的密度（t/ m3）取1.15-1.2；δ1-管道的壁厚（m）；k粘-粘滯系數；管道回拖時回拖力的取值一般為計算回拖力的1.5-3倍，故選擇采用300t的水平定向鉆鉆機施工。

定向鉆方案見附圖2：穿越段管道布置圖。

圖2 穿越段管道布置圖

3 結語

在天然氣輸氣管道設計中，管道穿越河流是經常遇到的，這就要求設計者應根據不同地區(qū)、具體河流作具體分析，采用安令、經濟、實用的穿越方式，并做好水土保護，既能滿足天然氣管道的安全要求，又要保證河流的安全，把工程影

響降到最低。

參考文獻

［1］ 姜林慶，王春海，應潔.天然氣管道穿越沁河爬越河堤的設計［J］.煤氣與熱力，2008，（2）.

Natural Gas Pipeline Crossing the Huaihe Design Brief

Jin Bin，Wang Yan

Abstract：This paper discusses the natural gas pipeline crossing the Huaihe engineering design.

Key words：urban pressure gas pipeline；directional crossing；climb the embankment；Huaihe River crossing

中圖分類號：

文獻標志碼：A

文章編號：1003–6490（2016）02–0041–02

收稿日期：2016–02–11

作者簡介：金彬（1977—），男，湖北省羅田人，工程師，主要從事城市燃氣工程方面的設計以及工程管理工作。