油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范（GB50423-2007）
油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范（GB50423-2007）
油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范（GB50423-2007）
3.1基礎(chǔ)資料
3.1.1穿越工程設(shè)計前，應(yīng)取得所輸介質(zhì)物性資料及輸送工藝參數(shù)。其要求應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》GB50253和《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》GB50251的規(guī)定執(zhí)行。
3.1.2穿越工程設(shè)計前，應(yīng)根據(jù)有關(guān)部門對管道工程的環(huán)境影響評估報告、災(zāi)害性地質(zhì)評估報告、地震安全評估報告及其他涉及工程的有關(guān)法律法規(guī)，合理地選定穿越位置。穿越有防洪要求的重要河段，應(yīng)根據(jù)水務(wù)部門的防洪評價報告，選定穿越位置及穿越方案。
3.1.3選定穿越位置后，應(yīng)按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《長距離輸油輸氣管道測量規(guī)范》SY/T0055和《油氣田及管道巖土工程勘察規(guī)范》SY/T0053，根據(jù)設(shè)計階段的要求，取得下列測量和工程地質(zhì)所需資料：
1工程測量資料，包括1:200～1:2000，平面地形圖(大、中型工程)與斷面圖；
2工程地質(zhì)報告，包括1:200～1:2000地質(zhì)剖面圖、柱狀圖、巖土力學(xué)指標(biāo)、地震、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)的結(jié)論意見。
3.1.4應(yīng)根據(jù)下列鉆孔布置要求獲取地質(zhì)資料：
1挖溝埋設(shè)穿越管段，應(yīng)布置在穿越中線上。
2水平定向鉆、頂管或隧道敷設(shè)穿越管段，應(yīng)交叉布置在穿越中線兩側(cè)各距15～50m處。在巖性變化多時，局部鉆孔密度孔距可布置為20～30m。
3.1.5根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306，位于地震動峰值加速度a≥0.19地區(qū)的大中型穿越工程，應(yīng)查清下列四種情況，并取得量化指標(biāo)：
1有無斷層及斷層活動性質(zhì)、一次性最大可能錯動量。
2地震時兩岸或水床是否會出現(xiàn)開裂或錯動。
3地震時是否會發(fā)生基土液化。
4地震時是否會引起兩岸滑坡或深層滑動。
3.1.6穿越管段應(yīng)有防腐控制的設(shè)計資料。
3.2材料
3.2.1穿越工程用于輸送油氣的鋼管，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第1部分：A級鋼管》GB/T9711.1或《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第2部分：B級鋼管》GB/T9711.2的規(guī)定，并應(yīng)根據(jù)所輸介質(zhì)、鋼管直徑、鋼管壁厚、使用應(yīng)力與設(shè)計使用溫度等補(bǔ)充有關(guān)技術(shù)條件要求。對于管徑小于DN300，設(shè)計壓力小于6.4MPa的輸油鋼管或設(shè)計壓力小于4.0MPa的輸氣鋼管，可采用符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《輸送流體用無縫鋼管》GB/T8163、《高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管》GB6479及《高壓鍋爐用無縫鋼管》GB5310有關(guān)技術(shù)條件要求的鋼管。
3.2.2穿越工程所用的建筑材料，均應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
3.2.3結(jié)構(gòu)工程所用鋼材應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其許用拉應(yīng)力和許用壓應(yīng)力不應(yīng)超過其最低屈服強(qiáng)度的60%，許用剪應(yīng)力不應(yīng)超過其最低屈服強(qiáng)度的45%，支承應(yīng)力(端面承壓)不應(yīng)超過其最低屈服強(qiáng)度的90%。
3.2.4符合本規(guī)范第3.2.1條的鋼管，其許用應(yīng)力應(yīng)按下式計算。
輸油[σ]=FΦσs(3.2.4-1)
輸氣[σ]=FΦtσs(3.2.4-2)
式中[σ]——輸送油氣鋼管許用應(yīng)力(MPa)；
σs——鋼管規(guī)定屈服強(qiáng)度(MPa)；
Φ——鋼管焊縫系數(shù)，符合本規(guī)范第3.2.1規(guī)定的鋼管，Φ取1.0；
t——溫度折減系數(shù)，當(dāng)溫度小于120℃時，t值取1.0；
F——強(qiáng)度設(shè)計系數(shù)，按表3.2.4取值。
穿越管段類型
輸氣管道地區(qū)等級
輸油管道
一
二
三
四
Ⅲ、Ⅳ級公路有套管穿越
0.72
0.6
0.5
0.4
0.72
Ⅲ、Ⅳ級公路無套管穿越
0.60
0.5
0.5
0.4
0.6
Ⅰ、Ⅱ級公路、高速公路、鐵路有套管穿越
0.60
0.6
0.5
0.4
山地隧道、沖溝穿越
0.60
0.5
0.5
0.4
水域小型穿越
0.72
0.6
0.5
0.4
0.72
水域大、中型穿越
0.60
0.5
0.4
0.4
0.6
注：1穿越渡槽、橋梁司視其重要性按水域芽越取用設(shè)計系數(shù)。
2輸氣管道地區(qū)等級劃分應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》GB50251的規(guī)定。
3.2.5穿越管段的鋼管壁厚應(yīng)按下式計算，且選用鋼管的徑厚比不應(yīng)大于100。
式中δ——鋼管計算壁厚(mm)；
P——輸送介質(zhì)設(shè)計內(nèi)壓力(MPa)；
Ds——鋼管外直徑(mm)；
[σ]——輸送鋼管許用應(yīng)力(MPa)。
若管段未采取防腐蝕控制措施，鋼管壁厚應(yīng)考慮腐蝕裕量，按使用年限與腐蝕速率計算。
3.3水域穿越
3.3.1水域穿越工程設(shè)計應(yīng)符合《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國防洪法》和《中華人民共和國水土保持法》等相關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定。
3.3.2水域穿越工程應(yīng)通過水文部門或調(diào)研(試驗(yàn))獲得設(shè)計所必需的水文資料；其上游建有對工程有影響的水庫時，應(yīng)取得通過水庫防洪調(diào)度后的設(shè)防洪水及水庫下游對工程所在位置的沖刷資料。
3.3.3選擇的穿越位置應(yīng)符合線路總走向。對于大、中型穿越工程，線路局部走向應(yīng)按所選穿越位置調(diào)整。
3.3.4水域穿越工程應(yīng)按表3.3.4劃分工程等級。并應(yīng)采用與工程等級相應(yīng)的設(shè)計洪水頻率。
橋梁上游300m范圍內(nèi)的穿越工程，設(shè)計洪水頻率不應(yīng)低于該橋梁的設(shè)計洪水頻率。
表3.3.4水域穿越工程等級與設(shè)計洪水頻率
工程等級
穿越水域的水文特征
設(shè)計洪水頻率
多年平均水位的水面寬度(m)
相應(yīng)水深(m)
大型
≥200
不計水深
1%
(100年一遇)
≥100～＜200
≥5
中型
≥100～＜200
＜5
2%
(50年一遇)
≥40～＜100
不計水深
小型
＜40
不計水深
5%
(20年一遇)
注：1對于季節(jié)性河流或無資料的河流，水面寬度可按河槽寬度選取(不含灘地)。
2對于游蕩性河流。水面寬度可按深泓線擺動范圍選??；若無資料，可按兩岸大堤間寬度選取。
3若采用裸管敷設(shè)或管溝埋設(shè)穿越，當(dāng)施工期流速大于2m/s時，中、小型工程等級可提高一級。
4有特殊要求的工程，可提高工程等級；有特殊要求的大型工程可稱為特殊的大型工程。設(shè)計洪水頻率不變。
3.3.5水域穿越管段可采用挖溝埋設(shè)、水平定向鉆敷設(shè)、隧道敷設(shè)等形式。大、中型穿越工程宜作方案比選。
3.3.6水域穿越長度和埋深應(yīng)符合下列要求：
1兩岸設(shè)有防洪堤壩，穿越的入出土點(diǎn)及堤下埋深應(yīng)滿足國家有關(guān)規(guī)定。
2在河中設(shè)有高出一般沖刷線的穩(wěn)管工程，應(yīng)考慮洪水的局部沖刷；穿越管段應(yīng)埋設(shè)在一般沖刷加局部沖刷深度以下的安全深度。
3工程建在水庫泄洪影響范圍內(nèi)，穿越管段埋深應(yīng)考慮泄洪時的局部沖刷及經(jīng)常泄水的清水沖刷。
3.3.7水域穿越管段與橋梁間的最小距離應(yīng)根據(jù)穿越形式確定，并應(yīng)符合下列要求：
1采用開挖管溝埋設(shè)時，管段距離特大、大、中型橋不應(yīng)小于100m；管段距離小橋不應(yīng)小于50m。若采用爆破成溝時，應(yīng)計算確定安全距離。
2采用水平定向鉆機(jī)敷設(shè)時，穿越管段距離橋梁墩臺沖刷坑邊緣外不宜小于10m，并不應(yīng)影響橋梁墩臺安全。
3采用隧道穿越時，隧道的埋深及邊緣至墩臺的距離不應(yīng)影響橋梁墩臺安全。
3.3.8水域穿越管段與港口、碼頭、水下建筑物或引水建筑物等之間的距離不宜小于200m。
3.3.9采用水平定向鉆或隧道穿越河流堤壩時，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件采取措施控制堤壩和地面的沉陷，防止穿越管道處發(fā)生管涌，不得危及堤壩的安全。水平定向鉆入出土點(diǎn)距大堤坡腳宜大于50m。
3.3.10水域穿越的輸油氣管段，不應(yīng)敷設(shè)在水下的鐵路隧道和公路隧道內(nèi)。
3.3.11穿越通行船舶的水域，管段的埋深應(yīng)防止船錨或疏浚機(jī)具對管段的損傷。兩岸應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《內(nèi)河交通安全標(biāo)志》GB13851的規(guī)定設(shè)置標(biāo)志。
3.3.12生活水源保護(hù)地、水域大型穿越工程，輸油管道兩岸應(yīng)設(shè)置截斷閥室。截斷閥室應(yīng)設(shè)置在交通方便、不被設(shè)計洪水淹沒處。穿越生活水源保護(hù)地，應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求作保護(hù)設(shè)計。輸氣管道在穿越處不因事故造成次生災(zāi)害或水體污染，可不設(shè)截斷閥室。
3.3.13水域穿越位置應(yīng)選在岸坡穩(wěn)定地段。若需在岸坡不穩(wěn)定地段穿越，則兩岸應(yīng)做護(hù)坡、丁壩等調(diào)治工程，保證岸坡穩(wěn)定。
3.3.14水域穿越位置不宜選在地震活動斷裂帶的斷層上。
3.3.15水域穿越宜與水域正交通過。若需斜交時，交角不宜小于60°。
3.3.16采用挖溝埋設(shè)的穿越管段，不宜在常水位浸淹部位設(shè)置固定墩和彎管；彎管和固定墩宜設(shè)在常水位水邊線50m以外。確需要在常水位范圍內(nèi)設(shè)彎管和固定墩時，則必須將其埋設(shè)在洪水沖刷線下穩(wěn)定層中。
3.3.17地震時易發(fā)生土壤液化的穿越地段，不宜將穿越管段溝埋在液化層內(nèi)。確需埋入液化層中，應(yīng)采取換土或樁柱穩(wěn)管措施，不應(yīng)采用壓重塊穩(wěn)管。
3.3.18穿越沼澤地區(qū)，應(yīng)根據(jù)不同的沼澤類別采用支架法、換土法、砂樁加固法、填石法、預(yù)壓法或筑堤法等敷設(shè)穿越管段。
3.4山地、沖溝穿越
3.4.1山地隧道設(shè)計應(yīng)根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》與《中華人民共和國水土保持法》的規(guī)定處理?xiàng)壩?、棄碴?
3.4.2在山地采用隧道形式穿越應(yīng)滿足輸送工藝要求。
3.4.3管道需要穿越泥石流溝時，應(yīng)選擇在泥石流穩(wěn)定的堆積區(qū)內(nèi)埋設(shè)，且埋在堆積區(qū)原地層下不小于1.Om。完工后必須恢復(fù)地貌。
3.4.4選擇沖溝(含黃土沖溝)穿越位置時，不應(yīng)選在因施工而誘發(fā)滑坡的地段。
3.4.5穿越濕陷性黃土沖溝，應(yīng)做溝頂?shù)慕?、排、?dǎo)水工程，溝坡的防護(hù)穩(wěn)定工程，溝底的穩(wěn)管工程。導(dǎo)水溝宜將水導(dǎo)入天然泄水溝中。
3.4.6因黃土沖溝深陡，施工掃線破壞原地貌時，穿越?jīng)_溝管段的設(shè)計應(yīng)考慮施工掃線時形成的新縱斷面。施工回填后，應(yīng)根據(jù)水土保持部門要求恢復(fù)地貌，做水土保持工程。
3.4.7管道不宜從土層未固結(jié)穩(wěn)定的淤土壩穿越，當(dāng)必須穿越時，應(yīng)對土層厚度、固結(jié)程度等地質(zhì)條件作勘察評價，并采取安全保障措施。
3.5鐵路(公路)穿越
3.5.1管道穿越鐵路(公路)應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)定。
3.5.2管道穿越鐵路(公路)應(yīng)符合鐵路或公路規(guī)劃的要求。
3.5.3管道穿越鐵路(公路)應(yīng)保持鐵路或公路排水溝的通暢。穿越處應(yīng)設(shè)置標(biāo)志樁。
3.5.4管道穿越鐵路(公路)應(yīng)避開高填方區(qū)、路塹、路兩側(cè)為同坡向的陡坡地段。
3.5.5在穿越鐵路(公路)的管段上，不應(yīng)設(shè)置水平或豎向曲線及彎管。
3.5.6穿越鐵路或二級及二級以上公路時，應(yīng)采用在套管或涵洞之內(nèi)敷設(shè)穿越管段。穿越三級及三級以下公路時，管段可采用挖溝直接埋設(shè)。當(dāng)套管或涵洞內(nèi)充填細(xì)土將穿越管段埋入時，可不設(shè)排氣管及兩端的嚴(yán)密封堵。當(dāng)套管或涵洞內(nèi)穿越輸氣管段是裸露時，應(yīng)設(shè)排氣管且兩端嚴(yán)密封堵。
3.5.7采用有套管的穿越管段，對管道陰極保護(hù)形成屏蔽作用時，可采用帶狀或鐲式犧牲陽極保護(hù)。
3.5.8新建鐵路(公路)與已建管道交叉時，應(yīng)設(shè)置涵洞保護(hù)管道，洞內(nèi)宜回填細(xì)土，可不另設(shè)排氣管。
3.5.9采用無套管的穿越管段，距管頂以上500mm處應(yīng)設(shè)置警示帶。
3.5.10采用無套管明挖溝埋穿越管段，回填土必須壓實(shí)或夯實(shí)，防止沉降危害管道。路面恢復(fù)應(yīng)按公路管理部門要求，達(dá)到國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》JTJF80/1的要求。
3.6隧道穿越位置的選擇
3.6.1隧道位置的選擇應(yīng)符合下列要求：
1隧道穿越位置應(yīng)符合管道線路總走向，線路局部走向可根據(jù)穿越點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整。
2隧道位置應(yīng)選擇在穩(wěn)定的地層中，不應(yīng)穿越工程地質(zhì)、水文地質(zhì)極為復(fù)雜的地質(zhì)地段。當(dāng)必須通過時，應(yīng)采取工程措施。
3地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道，平面位置的選擇應(yīng)在地質(zhì)測繪和綜合地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)上確定隧道走向，并應(yīng)根據(jù)合理工期，對施工方案、施工方法進(jìn)行方案比選。
4對可能穿越的埡口，擬定不同的越嶺高程及其相應(yīng)的展線方案，應(yīng)通過區(qū)域工程地質(zhì)調(diào)查、測繪，結(jié)合線路條件以及施工、使用條件等進(jìn)行全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選確定。
5隧道位置的選定應(yīng)考慮洞口地形、地質(zhì)條件、相關(guān)工程和環(huán)境要求的影響；
6對需設(shè)置輔助坑道和使用通風(fēng)設(shè)施的隧道，應(yīng)考慮其設(shè)置條件和要求。
3.6.2隧道洞口位置應(yīng)符合下列要求：
1隧道洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水文條件，同時結(jié)合環(huán)境保護(hù)、洞外有關(guān)工程及施工條件、使用要求，通過綜合分析比較確定。
2隧道應(yīng)早進(jìn)洞，晚出洞；隧道洞口宜選擇在坡面穩(wěn)定、地質(zhì)條件較好、無不良地質(zhì)現(xiàn)象處，并考慮施工出碴條件，少占農(nóng)田。
3隧道進(jìn)出口應(yīng)高于山溝設(shè)計泄洪水位。在泥石流處應(yīng)防止泥石流堵塞隧道進(jìn)出口。
4豎井位置宜選擇在50m范圍內(nèi)無永久性架空線路，30m范圍內(nèi)無永久性建(構(gòu))筑物且不因豎井施工而影響周圍建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)穩(wěn)定的地方。
5.1敷設(shè)要求
5.1.1采用水平定向鉆穿越時，宜選擇在較為穩(wěn)定的地層內(nèi)，兩側(cè)應(yīng)有足夠布設(shè)鉆機(jī)、泥漿池、材料堆放和管道組焊的場地。
5.1.2采用彈性敷設(shè)時，穿越管段曲率半徑不宜小于1500Ds，且不應(yīng)小于1200Ds。
5.1.3水平定向鉆敷設(shè)穿越管段的入土角宜為8°～18°，出土角宜為4°～12°，應(yīng)根據(jù)穿越長度、管段埋深和彈性敷設(shè)條件確定。
5.1.4穿越管段的埋深除應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件與沖刷深度確定外，還應(yīng)在水床中鉆孔護(hù)壁泥漿壓力下，不出現(xiàn)泥漿外冒。最小埋深應(yīng)大于設(shè)計洪水沖刷線以下6m。
5.1.5穿越管段兩端地面，應(yīng)根據(jù)地基土層的穩(wěn)定性和密實(shí)性采取措施防止塌陷。
5.1.6在水平定向鉆穿越的管段上，不應(yīng)有任何附件焊接于管體上。若需設(shè)止水環(huán)時，可在回拖完成后按要求的結(jié)構(gòu)型式設(shè)置止水環(huán)。
5.1.7不宜將整個穿越管段用水平定向鉆敷設(shè)于卵石層中，若僅穿越兩岸有一定厚度的卵石層時，宜采取套管、固結(jié)、開挖等措施實(shí)現(xiàn)水平定向鉆敷設(shè)管段。
5.1.8采用管段充水的回拖方法時，應(yīng)采取措施，防止回拖至入土端上抬時，管內(nèi)出現(xiàn)真空，造成鋼管屈曲失穩(wěn)。
5.1.9水平定向鉆穿越宜采用環(huán)保泥漿或?qū)δ酀{進(jìn)行處理，防止泥漿污染環(huán)境。
5.2管段計算
5.2.1水下穿越管段采用水平定向鉆敷設(shè)達(dá)到本規(guī)范第5.1.4條要求時，可不核算管段的水下穩(wěn)定。
5.2.2管段承受的荷載與組合宜按本規(guī)范第4.3節(jié)的規(guī)定，根據(jù)實(shí)際可能發(fā)生的條件選取。
5.2.3鋼管壁厚應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度核算。強(qiáng)度要求應(yīng)按本規(guī)范式(4.4.2-5)、(4.4.2-6)和式(4.4.3)核算。
5.2.4穿越管段回拖時，最大回拖力應(yīng)按下式計算值的1.5～3.O倍選取。
管段不充水回拖時：
式中F——穿越管段回拖力(kN)；
L——穿越管段長度(m)；
f——摩擦系數(shù)，一般取0.1～O.3；
D——穿越管段的管身外徑(m)；
Ds——穿越管段的鋼管外徑(m)；
ds——穿越管段的鋼管內(nèi)徑(m)；
γ1-——泥漿密度，一般為1.15～1.2；
γs——鋼材密度，78kN/m3；
K——粘滯系數(shù)，一般取0.01～0.03。
5.2.5穿越管段在擴(kuò)孔回拖時，應(yīng)核算空管在泥漿壓力下的徑向屈曲失穩(wěn)。按下列公式進(jìn)行核算：
式中Ps——泥漿壓力，可按1.5倍泥漿靜壓力或回托施工時的實(shí)際動壓力選取(MPa)；
σs——鋼管屈服強(qiáng)度(MPa)；
Fd——穿越管段設(shè)計系數(shù)，按0.6選??；
Pyp——穿越管段所能承受的極限外壓力(MPa)；
Pcr——鋼管彈性變形臨界壓力(MPa)；
Es——鋼管彈性模量，2.1×105(MPa)；
δ——鋼管壁厚(mm)；
Ds——鋼管外徑(mm)；
μ——泊桑比，0.3；
f0——鋼管橢圓度(%)；
相關(guān)標(biāo)簽:
