輸油管道穿越南水北調(diào)干渠渠底的安全措施分析

于懷濤

（河北省南水北調(diào)工程建設(shè)管理局，石家莊050035）

1 概述

石家莊至邯鄲成品油管道工程，起點(diǎn)為石家莊煉廠輸油站，終點(diǎn)為邯鄲分輸站，全線總長210km。本管道在邯鄲市邯鄲縣郭河村西北（G309國道北側(cè)）與南水北調(diào)干渠交叉，交叉位置在南水北調(diào)總干渠河北段累計(jì)里程52＋067，交叉角為51°。此段管道規(guī)格準(zhǔn)323.9×7.9L415 3PE防腐，輸送油品為汽油和柴油，已投產(chǎn)運(yùn)行。

由于該段干渠上方有高壓線經(jīng)過，導(dǎo)向信號偏差，導(dǎo)致此處成品油管道第一次埋深較淺（見圖1），為防止成品油管道影響南水北調(diào)干渠施工和運(yùn)行，在原有管道兩側(cè)重新選線定向鉆穿越南水北調(diào)干渠，深度在渠底10m以下。

干渠范圍內(nèi)的原有管道進(jìn)行拆除。

圖1 原有石油管道埋設(shè)深度示意圖

2 輸油管道線路改線方案優(yōu)選

為使石油管道與南水北調(diào)總干渠交叉角度盡可能垂直和滿足管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在保證干渠施工和運(yùn)行安全及管道運(yùn)行安全的前提下進(jìn)行線路選擇。

方案1：在原有管道介質(zhì)流向（由北向南）右側(cè)穿越干渠。經(jīng)現(xiàn)場勘察，此處已有一新建廠房，根據(jù)GB/50253—2003《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，不能滿足石油管道運(yùn)行安全要求，同時與南水北調(diào)干渠交叉角度較小，因此，該路方案不可取。

方案2：在原有管道介質(zhì)流向（由北向南）左側(cè)穿越干渠。此處沒有地面附著物，滿足石油管道運(yùn)行安全。管道埋設(shè)深度在渠底以下10m，管道穿越部位地下水屬第四系孔隙潛水，主要賦存于上更新統(tǒng)砂層中，地下水位埋深13m左右，對工程施工無影響，滿足渠道施工和運(yùn)行安全。所以優(yōu)選方案2，穿越位置選擇南水北調(diào)干渠河北段累計(jì)里程52＋037，交叉角為56°。

3 交叉位置工程地質(zhì)條件

該區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型為土、弱膨脹土（巖）雙層結(jié)構(gòu)，上覆松散層為粘性土，下部基巖主要為N1粘土巖和砂巖。N1和Q1粘土、粘土巖部分具有弱～強(qiáng)膨脹潛勢，應(yīng)采取必要的保護(hù)措施。

地下水屬第四系孔隙潛水，主要賦存于上更新砂層中。地下水埋深對工程施工無影響。

4 交叉施工技術(shù)參數(shù)

管道采用埋地敷設(shè)的方式，根據(jù)管道穩(wěn)定要求，為避免南水北調(diào)干渠過水對管道安全運(yùn)行的影響和管道泄露故障對渠道水質(zhì)的影響，管線埋設(shè)深度不低于渠底高程以下10m。

對于與南水北調(diào)干渠交叉工程，綜合考慮管道埋設(shè)深度和寬度要求，均采用國內(nèi)外技術(shù)成熟的水平定向鉆方式穿越。定向鉆穿越干渠時，穿越管道的入土點(diǎn)和出土點(diǎn)設(shè)置在南水北調(diào)工程管理范圍以外，即入土點(diǎn)和出土點(diǎn)距離南水北調(diào)管理范圍邊線不小于80m。定向鉆的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：入土角為13°，出土角為17°，曲率半徑Re＝480m，參數(shù)選擇均滿足SY/T0015.1—98《原油和天然氣輸送管道穿跨越工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中相關(guān)要求。

5 管道采取的安全措施

5.1 管道材料的選擇

本工程采用高強(qiáng)度管線鋼，以達(dá)到壓力和管材的匹配，滿足工藝計(jì)算和節(jié)約投資的要求，選用L415等級的鋼材。

輸油管道一般地段采用準(zhǔn)323.9×6.4直縫電阻焊鋼管，本穿越渠段采用準(zhǔn)323.9×7.9直縫電阻焊鋼管，提高了管道的安全系數(shù)，確保了管道安全。

施工過程中加強(qiáng)質(zhì)量控制和焊接檢驗(yàn)，采用獨(dú)立試壓和雙百探傷檢驗(yàn)，保證管道的整體施工質(zhì)量。

5.2 管道防腐

該穿越管道采用近年廣泛應(yīng)用的3層PE防腐，其防腐效果是傳統(tǒng)環(huán)氧煤瀝青的2～3倍，能充分保證管道的防腐效果和壽命。管道的PE保護(hù)層具有很高的強(qiáng)度，確保管道在施工過程中防腐層不被破壞。

同時，管道全線采用外加電流陰極保護(hù)方式對管道實(shí)施聯(lián)合保護(hù)，保護(hù)管線不受腐蝕影響。

5.3 管道穿越

采用定向鉆穿越方式，管道出、入土點(diǎn)均在南水北調(diào)干渠管理范圍80m以外，穿越干渠處管頂高程距渠底10m以下。出、入土點(diǎn)附近管道周圍采取三七灰土密實(shí)回填等防滲漏措施，回填長度大于2m。

5.4 管道監(jiān)控系統(tǒng)

該管道采用全線密閉輸送工藝，并采用目前世界上先進(jìn)的SCADA自控系統(tǒng)對輸油管道和全線站場系統(tǒng)的生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制、聯(lián)鎖保護(hù)等任務(wù)。在SCADA自控系統(tǒng)中已融入國際上先進(jìn)的控制軟件，利用管道運(yùn)行實(shí)時采集的數(shù)據(jù)，測定流量和壓力的變化情況，對管道泄露進(jìn)行準(zhǔn)確報(bào)警和定位，可以確保管道和渠道交叉位置的安全運(yùn)行。

5.5 原管道處理

管道內(nèi)廢油回收完成后，為保證南水北調(diào)施工和運(yùn)行安全及消除原管道安全隱患，將渠底范圍內(nèi)的原管道開挖切斷取出。

為保證盡量不破壞渠底原狀土層結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制管線開挖切除范圍，在渠底范圍內(nèi)由東向西管線埋深逐漸加深，埋深最淺處管溝開挖深度1.7m，埋深最深處管溝開挖深度2.8m，邊坡1∶2，底寬1.0m.

渠底范圍內(nèi)的原管線開挖切除后，其余兩端管線用盲板封堵，并灌漿密閉處理。同時注意管道內(nèi)廢油的處理，避免廢油對渠底土造成污染。

渠底范圍內(nèi)的原管線開挖切除后，清理管溝建基面內(nèi)殘留垃圾等雜物。基礎(chǔ)清理完成后進(jìn)行初次夯實(shí)，把回填用粘性土的含水量控制在設(shè)計(jì)最優(yōu)含水率17%±3%以內(nèi)，對渠底分層進(jìn)行夯實(shí)回填?；靥钔恋耐翆雍穸葷M足設(shè)計(jì)要求，壓實(shí)度不低于渠道換填標(biāo)準(zhǔn)。

6 干渠施工采取的安全措施

本段渠道屬深挖方渠段，挖深約12m，管道穿越完成后距離渠底高程10m，所以，渠道開挖不會影響管道安全。

根據(jù)渠道施工設(shè)計(jì)要求，本段渠道過水?dāng)嗝娴娜跖蛎浲列枰M(jìn)行換填處理，換填厚度1.0m，換填施工過程中適當(dāng)調(diào)整振動碾等施工設(shè)備的震動頻次，利用埋深10m土層，可有效地減弱或消除震動對管道造成的影響。

7 管道穿越對環(huán)境的影響分析

（1）管道采用非開挖的定向鉆方式穿越南水北調(diào)干渠，且穿越位置在渠底10m以下的土層中，滿足專家論證會確定的埋深要求。該方法既不會破壞周圍土層的自然結(jié)構(gòu)，也不會對干渠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

（2）管道伴行干渠敷設(shè)段基本避開了南水北調(diào)干渠保護(hù)范圍，不會影響干渠的正常運(yùn)行。

（3）管道采用密閉輸送工藝進(jìn)行油品輸送，不會對干渠水質(zhì)產(chǎn)生影響。

（4）一旦管道由于外界不可抗力因素造成事故漏油，根據(jù)全線管道自控系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)動指令，及時關(guān)閉截?cái)嚅y室，搶修隊(duì)伍可及時趕到現(xiàn)場進(jìn)行搶修，將事故對周圍環(huán)境和南水北調(diào)干渠的影響降到最低。

8 結(jié)語

輸油管道及其他各類管道穿越南水北調(diào)干渠的情況較多，采用定向鉆深層穿越的埋設(shè)方式既不影響干渠施工及運(yùn)行，確保管道安全運(yùn)行，也避免了可能給干渠水質(zhì)帶來的危害。

［1］SY/T0015.1—98，原油和天然氣輸送管道穿跨越工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］SL 18—91，渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］SDJ212—83，水工建筑物地下開挖工程施工技術(shù)規(guī)范［S］.