摘要：棗陽—十堰支干線經(jīng)過湖北省8個(gè)縣市區(qū)，沿途地形復(fù)雜多變、地質(zhì)情況復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，環(huán)境敏感點(diǎn)和地方規(guī)劃眾多，設(shè)計(jì)難度和施工難度極大，文章針對(duì)路由選線、管材選擇、敷設(shè)方式、地質(zhì)災(zāi)害處理、水工保護(hù)等方面進(jìn)行了總結(jié)，并論述了管線與地方規(guī)劃的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：線路工程設(shè)計(jì)；線路選線；路由選線；地方規(guī)劃；管材選擇

中圖分類號(hào)：TN913 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）01-0057-03

十堰支干線是中國(guó)石油西氣東輸二線一干八支的一部分，起自東段干線湖北省境內(nèi)的棗陽分輸壓氣站，經(jīng)過襄樊市、十堰市地區(qū)共8個(gè)縣市區(qū)，線路全長(zhǎng)269km，設(shè)計(jì)年任務(wù)輸量12′108Nm3/a，管徑508/406mm。沿線地貌為平原地貌和山區(qū)丘陵地貌，尤其第2施工標(biāo)段，管道穿越約105km的山區(qū)丘陵地區(qū)，沿線地質(zhì)條件復(fù)雜、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育、所經(jīng)路由與國(guó)道、漢十高速、襄渝鐵路并行，且與國(guó)防光纜、通信光纜、電力線并行，穿越光纜達(dá)50次。進(jìn)入施工程序后，由于十堰市地方發(fā)展速度較快，管線路由多次與山地整理新規(guī)劃區(qū)相沖突，這一區(qū)段的工程難度和協(xié)調(diào)難度大大增加。線路工程設(shè)計(jì)是本工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)，是控制工程總投資、方便施工、節(jié)約工期、保證管道運(yùn)行安全點(diǎn)的關(guān)鍵。下面簡(jiǎn)要介紹十堰支干線線路工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

一、線路選線

1．選線之初，應(yīng)獲得沿線各地、縣級(jí)城市的城市規(guī)劃圖，管線應(yīng)繞避沿線城市主要規(guī)劃區(qū)。

2．管線應(yīng)繞避災(zāi)害性地質(zhì)區(qū)、嚴(yán)重危及管道安全的高烈度及地震頻發(fā)地震區(qū)和大型活動(dòng)斷裂帶。當(dāng)受條件限制必須通過時(shí)，應(yīng)采取防護(hù)措施并選擇合適位置，縮小通過距離。

3．管線應(yīng)繞避環(huán)境敏感點(diǎn)，由于不能繞避武當(dāng)山風(fēng)景名勝區(qū)，設(shè)計(jì)階段辦理了國(guó)家建設(shè)部的許可。

4．平原和淺丘地段，本著盡量縮短線路長(zhǎng)度的原則，并盡量避開房屋、電塔、魚塘等障礙物。

5．山區(qū)地段高差大，植被茂密，為使管道施工方便并節(jié)省投資，可考慮沿線已建道路敷設(shè)，與道路不伴行的地段可考慮沿山區(qū)谷地敷設(shè)，當(dāng)需翻越山丘時(shí)，主要沿小于30%的山脊或山谷通過，避開崩塌、滑坡地段。

6．考慮管道施工安全和管道安全，管線翻越山丘、穿越?jīng)_溝或?yàn)?zāi)害性地質(zhì)地段時(shí)，在保證安全的前提下，應(yīng)對(duì)施工安裝可行性與管材進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，一般當(dāng)管徑小于500 mm 時(shí), 管道安裝費(fèi)用較低，但翻山降坡、開挖管溝產(chǎn)生的土石方量及水工保護(hù)的工程量較大，應(yīng)進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較來確定取直或者繞避

方式。

二、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1．管材、管徑與壁厚的選擇。合理的選擇管道材質(zhì)與壁厚，是保證工程設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理至關(guān)重要的技術(shù)關(guān)鍵，是長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)中非常重要的環(huán)節(jié)。它要求管材具有良好的機(jī)械性，強(qiáng)度高，塑性、韌性、可焊性好，抗腐能力強(qiáng)，易加工制造，成本低等特點(diǎn)。長(zhǎng)距離輸油管道在選用管道材質(zhì)時(shí)既要考慮經(jīng)濟(jì)性，更要考慮安全性。通常提高鋼種的等級(jí)可減小管道的壁厚，在經(jīng)濟(jì)上有一定的效益，但對(duì)管道的穩(wěn)定性是不利的，另外，壁厚減薄也不利于管道的抗斷裂性能及抗震性。因此，選用適當(dāng)?shù)墓懿目梢允逛摴鼙诤癫恢绿窭速M(fèi)鋼材，也不會(huì)過薄不利于安全。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合工程設(shè)計(jì)壓力、地區(qū)等級(jí)等條件進(jìn)行工藝計(jì)算，對(duì)各種管材、管徑、壁厚組合進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較后確定管材與壁厚，并考慮一定的裕量。

合理經(jīng)濟(jì)的選擇管材后，還要對(duì)所選材質(zhì)、壁厚進(jìn)行強(qiáng)度校核、穩(wěn)定性校核，穿越高烈度地震區(qū)，還需進(jìn)行抗震強(qiáng)度校核。

本工程線路用管的選用在直縫電阻焊鋼管和螺旋縫埋弧焊鋼管中選擇。通過經(jīng)濟(jì)專業(yè)的投資比選，直縫電阻焊鋼管比螺旋縫埋弧焊鋼管投資少3364.7萬元，且直縫電阻焊鋼管生產(chǎn)效率高，自動(dòng)化程度高，焊縫短，焊后的變形和殘余應(yīng)力較小，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)工藝已經(jīng)比較成熟。因此，本工程管道選用直縫電阻焊鋼管。

2．輸氣管道埋深和敷設(shè)方式。管道埋深一般要求為：管頂埋深大于1.0m～1.2m，且大于最大凍土深度；人口稠密地區(qū)(三、四級(jí)地區(qū))管道最小埋深為1.2m。

管線在經(jīng)過丹江口水庫淹沒區(qū)、仙人渡鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)、十堰市山地整理規(guī)劃區(qū)等地段時(shí)，考慮管道安全以及地方未來規(guī)劃發(fā)展對(duì)管道的影響應(yīng)加大管道埋深。

山區(qū)地段為保證山體的穩(wěn)定性，避免造成崩塌和滑坡，應(yīng)采用淺挖方式。

3．轉(zhuǎn)角處理。當(dāng)管道水平轉(zhuǎn)角或豎向轉(zhuǎn)角較小時(shí)（一般為2°～4°左右），設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先采用彈性敷設(shè)，彈性敷設(shè)曲率半徑大于1000D；彈性敷設(shè)無法滿足時(shí)優(yōu)先采用冷彎彎管，曲率半徑R≥40D；冷彎管無法滿足時(shí)采用熱煨彎管，熱煨彎管曲率半徑R=6D。

山區(qū)地段頻繁變向，彎頭、彎管的制作安裝費(fèi)用與管溝土石方量費(fèi)用之間是互相矛盾的關(guān)系，要把握好兩者之間的關(guān)系，從而控制工程投資。一般當(dāng)管徑小于500mm 時(shí), 彎頭、彎管的制作安裝費(fèi)用較低，可以采用彎頭、彎管取代過多的山地土石方量。

4．管道防腐。由于本工程沿線山地丘陵眾多，交通運(yùn)輸不便，以及管道下溝、回填等施工過程中對(duì)防腐層的破壞因素較多，對(duì)防腐層的質(zhì)量要求較高。可研階段經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，管道外防腐層采用三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層。在大、中型穿跨越、鐵路穿越、帶套管的等級(jí)公路穿越段、四級(jí)地區(qū)、石方地段、受直流干擾源影響的地段采用加強(qiáng)級(jí)防腐，一般地段采用普通級(jí)防腐。

5．陡坡地段管道敷設(shè)。坡度大于8%的地段，設(shè)計(jì)時(shí)考慮做截水墻、漿砌石堡坎、護(hù)坡等水工保護(hù)措施，大于30%的高陡坡地段，除采取上述措施外，還可采用底部細(xì)混凝土澆筑，上部袋裝土回填的方式保護(hù)管道。

6．地質(zhì)災(zāi)害地段管道敷設(shè)處理。業(yè)主單位對(duì)管道沿線專門做了地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估，設(shè)計(jì)定線時(shí)應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行了繞避處理，對(duì)于不能避讓的采取以下措施。

（1）滑坡：管道必須避開嚴(yán)重滑坡地段，且必須埋在原土層，對(duì)于受地形等限制不得不通過的非嚴(yán)重滑坡地段或者施工后發(fā)現(xiàn)的小滑坡體，可以考慮采取擋土墻、抗滑樁、抗滑錨桿等措施對(duì)滑坡體進(jìn)行支擋；另外，還可以采用卸荷等方法徹底清除滑坡體。同時(shí)，為防止地面水侵入滑動(dòng)面內(nèi)，應(yīng)采取一定的排水措施。

（2）崩塌：應(yīng)避免在施工時(shí)可能引發(fā)崩塌的地段挖方，同時(shí)盡量避免在邊坡裂縫發(fā)育帶挖方。管道穿越丘陵區(qū)基巖出露地段，需爆破開挖石方，必須采取措施攔擋，或控制爆破藥量不至于崩落等辦法，邊施工，邊監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處置，避免災(zāi)害發(fā)生。

（3）泥石流是山地災(zāi)害所特有的一種危害性極大的特殊洪流，因其來勢(shì)迅猛，并裹挾有大量的固體物質(zhì)如泥砂、石塊等，所以帶給管道的破壞是災(zāi)難性的。危害程度嚴(yán)重的泥石流形成區(qū)，管道必須避開；危害程度中等的泥石流，管道原則上也應(yīng)避開或只能在洪積扇通過，但避免直穿洪積扇，應(yīng)確保管道深埋入穩(wěn)定層或嵌入基巖內(nèi)。管道可在洪積扇通過，但不能改溝、并溝，并宜分段設(shè)橋和采取排洪、導(dǎo)流等防治措施。

（4）穿越河流基坑開挖引發(fā)的涌土、涌砂防治。穿越河流時(shí)，如果兩岸的工作基坑開挖深度較大，超過地下水位，就有可能出現(xiàn)管涌、流土、流沙等工程地質(zhì)問題。因此管道在穿越大江大河時(shí)，必須首先查明工作基坑位置的巖土體結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，取得相應(yīng)的各類參數(shù)，計(jì)算、評(píng)價(jià)產(chǎn)生上述問題的可能性及應(yīng)采取的對(duì)策后，方能付諸實(shí)施。

（5）膨脹土和軟土。第1施工標(biāo)段內(nèi)分布大量的膨脹土和軟土地段，對(duì)此采取以下措施：

管道沿途經(jīng)過膨脹土地區(qū)，主要分布在平原地區(qū)。管道埋設(shè)時(shí)應(yīng)考慮膨脹土的膨脹性、埋藏深度以及大氣影響等因素，可適當(dāng)加大基礎(chǔ)埋深，在開挖施工過程中，應(yīng)防止土體長(zhǎng)期爆曬，風(fēng)干、浸濕、充水，以免引起土體水份急劇變化而導(dǎo)致脹縮變形使溝坡坍塌。工程處理宜采用邊坡處理和換土等措施。

軟土主要分布在河流漫灘一級(jí)階地以及護(hù)坡周緣和湖泊疏干區(qū)，軟土分布地區(qū)管道發(fā)生事故的重要原因是地基的不均勻沉降，因此，管道對(duì)地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性及不均勻沉降有極為嚴(yán)格的要求，必須對(duì)地基進(jìn)行處理。管道施工中常用灰土(素土)墊層來處理軟土地區(qū)管道地基，以提高承載能力，減少沉降。為防止水網(wǎng)地帶管線受水浸泡而上浮，可采用砼塊穩(wěn)管或塊石壓載；如果需要穩(wěn)管處理的范圍較大而且地質(zhì)情況允許，可以考慮采用采用螺旋地錨穩(wěn)管。

7．水工保護(hù)工程。平原和淺丘地貌，河流坡降小，流速緩，水工保護(hù)的難度相對(duì)較小，山區(qū)丘陵段線路連續(xù)的翻山越嶺，河流沖刷嚴(yán)重，水工保護(hù)工程尤為重要，難度也較大。根據(jù)管道工程建設(shè)特點(diǎn)，線路水工保護(hù)工程設(shè)計(jì)和實(shí)施一般分為設(shè)計(jì)、施工和管理運(yùn)行三階段進(jìn)行，以便能充分聯(lián)系實(shí)際，有針對(duì)性地、合理地做好水工保護(hù)工程設(shè)計(jì)。

（1）設(shè)計(jì)階段（一次水保）。在管道工程施工圖設(shè)計(jì)階段，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)定線記錄、地形、地質(zhì)條件以及設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的了解，從保證管道安全的角度，在線路施工圖上做一些水工保護(hù)設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)范圍主要在管溝內(nèi)、河流岸坡和陡坎處：管道通過河流的穩(wěn)管、護(hù)岸設(shè)計(jì)；管道通過陡坎、斜坡地段的護(hù)坡設(shè)計(jì)；管溝截水墻的設(shè)計(jì)。

（2）施工階段（二次水保）。由于管道施工過程中對(duì)原始地貌的改變、地方要求或現(xiàn)場(chǎng)改線原因，造成施工圖上所做的水工保護(hù)設(shè)計(jì)（一次水保）不符合實(shí)際情況，故需要在施工過程中結(jié)合實(shí)際變化情況，對(duì)已設(shè)計(jì)的一次水保進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，同時(shí)還需要增加部分水工保護(hù)設(shè)施（為二次水保）?，F(xiàn)場(chǎng)二次水保會(huì)涉及到區(qū)域性治理，包括一些側(cè)擋墻，排水系統(tǒng)、防沖墻、管下涵以及地方要求的一些特殊設(shè)施等。

（3）管理運(yùn)行階段。根據(jù)我國(guó)已建成管道的經(jīng)驗(yàn)，由于管道建設(shè)中對(duì)原始地貌及地層穩(wěn)定性的改變，管道建成后的一段時(shí)間內(nèi)，管道的回填土及新建的水工保護(hù)構(gòu)筑物都有一個(gè)需要重新穩(wěn)定的周期，而且由于地表水匯流條件的改變等因素，在一段時(shí)間內(nèi)（一般為1～2年）需要根據(jù)管道安全的需要對(duì)水工保護(hù)措施進(jìn)行局部維修和部分增加。其工作重點(diǎn)為：

第一，對(duì)一些已做的水工保護(hù)，部分可能會(huì)由于雨水過大造成一定的毀壞，為此需要進(jìn)行維修和加強(qiáng)處理。

第二，由于一些地段水流沖刷不明顯，缺乏相應(yīng)的水文資料和氣象資料，在施工過程中設(shè)計(jì)很難把握是否要做，這涉及到一次投資的的合理性，因此一般要觀察1～2年，如果能穩(wěn)定下來，則可不做，如果出現(xiàn)沉陷或威脅管道安全的水情出現(xiàn)，則必須補(bǔ)做水工保護(hù)。

上述三個(gè)階段的水工保護(hù)工程量，在可研和初步設(shè)計(jì)中都統(tǒng)一進(jìn)行了考慮，但在施工圖設(shè)計(jì)中僅體現(xiàn)了一次水保的設(shè)計(jì)和工程量，后面兩階段的水工保護(hù)工程是整個(gè)工程建設(shè)不可缺少的組成部分。

8．七大評(píng)估報(bào)告的落實(shí)。在初設(shè)和施工圖階段，應(yīng)充分參考可研階段7大評(píng)估報(bào)告的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)管道沿線環(huán)境敏感點(diǎn)、地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)、壓礦、困難地段等進(jìn)行充分的考慮。以免在施工圖階段遺漏關(guān)鍵點(diǎn)的設(shè)計(jì)和處理，出現(xiàn)重大失誤。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)評(píng)估內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符問題應(yīng)與業(yè)主及評(píng)估單位及時(shí)溝通，及時(shí)作出合理的調(diào)整。

9．十堰支干線與地方規(guī)劃的關(guān)系?！吨腥A人民共和國(guó)石油天然氣管道保護(hù)法》強(qiáng)調(diào)了管道建設(shè)與地方規(guī)劃的關(guān)系，由于管道沿線各地發(fā)展速度比較快，尤其是十堰這樣的山城，土地資源緊張，城市發(fā)展空間受限，管道建設(shè)周期長(zhǎng)，與地方近期或遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃不可避免的產(chǎn)生沖突，這種情況需盡量尋找共同點(diǎn)，既不能影響管道建設(shè)，也不影響城市發(fā)展規(guī)劃。施工階段，由于十堰市城市發(fā)展需要，末段10km路由所經(jīng)地區(qū)被納入山地整理規(guī)劃范圍，最終，在多次研究和討論后，決定管道沿山地整理規(guī)劃區(qū)的邊緣進(jìn)入末站，沿線困難段（如：東環(huán)路沿線2公里渣土回填區(qū)處理）采取特殊的工程措施，既不增加管道長(zhǎng)度，也不影響地方規(guī)劃建設(shè)。

三、結(jié)論

十堰支干線管道設(shè)計(jì)，在滿足國(guó)家和行業(yè)相關(guān)法規(guī)、規(guī)范的基礎(chǔ)上，充分考慮了沿線地形、工程地質(zhì)、水文等自然條件，結(jié)合七大評(píng)估報(bào)告合理的規(guī)避了風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并與地方規(guī)劃建設(shè)充分的結(jié)合，確定了比較合理的線路走向和線路設(shè)計(jì)方案。

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作者簡(jiǎn)介：牛元鎮(zhèn)（1984-），男，山東新泰人，中油遼河工程有限公司油氣儲(chǔ)運(yùn)所助理工程師，研究方向：油氣儲(chǔ)運(yùn)地面設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：陳 倩）