試論天然氣長輸管道特殊地段的設計

1、<p>　　試論天然氣長輸管道特殊地段的設計</p><p>　　摘要：本文以工程實例探討了天然氣長輸管道特殊地段的設計，包括在地震斷裂帶和黃土塬沖溝采取的措施等方面的內容，供相關工作人員參考和借鑒。 </p><p>　　關鍵詞：天然氣，長輸管道，特殊地段，設計。 </p><p>　　中圖分類號：TE64文獻標識碼： A 文章編號： </p>

2、;<p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　榆林—濟南輸氣管道工程是國家“十一五”重點工程，也是中國石化繼川氣東送管道工程之后建設的又一條重要輸氣管道。榆林—濟南輸氣管道西起陜西省榆林市，東至山東省濟南市，途經(jīng)陜西、山西、河南、山東四省8個地（市）、22個縣（區(qū)），穿越毛烏素沙漠、黃土高原、呂梁山脈、太岳山脈、太行山脈，線路全長1045公里，設計年輸氣量3

3、0億立方米。 </p><p>　　榆林—濟南輸氣管道工程建成后，將成為國家天然氣干線管網(wǎng)重要的組成部分，對于落實中國石化“天然氣大發(fā)展”戰(zhàn)略，確保向管道沿線各地穩(wěn)定供氣，推動地方經(jīng)濟發(fā)展，提高人民生活質量，改善沿線生態(tài)環(huán)境，都具有十分重要的意義。 </p><p>　　本工程自西向東經(jīng)過黃河、海河兩大流域，有風沙區(qū)、黃土丘陵區(qū)、土石山區(qū)、平原區(qū)四大地貌單元，其中管道沿線經(jīng)過地震斷裂帶、黃

4、土塬沖溝、大型河流、山體等特殊地段。本文就地震斷裂帶、黃土塬沖溝這兩個特殊地段在管道運營過程中可能產(chǎn)生的危害及在設計上采用的一些措施進行簡介。 </p><p><b>　　二、黃土塬沖溝 </b></p><p><b>　　1 危害 </b></p><p>　　黃土的礦物成因有別于其他一般土體的電子吸附膠結，黃土顆粒

5、之間是鹽粒膠結，這種膠結方式一旦遇水其土顆粒之間會快速散開，使土的力學強度顯著減弱，這種特性即是黃土的濕陷性，它極易產(chǎn)生滑坡、塌方等災害。黃土的另一特點是垂直節(jié)理較為發(fā)達，如果地面植被不好，或者地面散土防護層被水沖刷，雨水往往會沿著垂直節(jié)理面滲透，形成地下潛流，導致新的沖溝形成。這種沖溝坡陡溝深，不僅對埋地管道有極大地破壞力，而且也會對地面建筑物形成很大威脅。黃土的第三個特性是滲透系數(shù)極低，遠低于一般土顆粒0.005的指標，這種極低的滲

6、透系數(shù)如果在植被較好地帶，或者地面散土薄層未被雨水沖掉的陡立地帶，即使是小雨也可形成災害。從濕陷性黃土的幾大特性可以看出其對管道的危害主要有以下幾種：（1）在雨水作用下，埋設后的管溝濕陷，形成匯水，導致管溝被掏空，管線裸露，危及管道及周圍群眾的安全；（2）在雨水作用下，埋設后的管溝濕陷，使管線經(jīng)過的地段塌陷，嚴重影響了管道的安全運營和人們的日常生產(chǎn)、生活和交通；（3）濕陷性黃土地表植被一旦破壞，恢復和生長周期較長，使生態(tài)造成破壞，沙漠化

7、加重，危及管線的安全；（4）濕陷性黃土地區(qū)，自然地貌在雨水作用下</p><p>　　2 設計上采取的措施 </p><p>　　設計要堅持因害設防的原則：管溝開挖后, 尤其是在陡坡段和山區(qū)段, 對原有地形地貌造成破壞, 同時, 回填土的密實度達不到原狀土那樣密實, 自然形成溝道; 其次, 對原有的田埂、護坡設施和原有的河岸均可能造成不同程度的破壞, 如不治理, 必然會形成災害。因此, 必

8、須采取必要的水工保護措施。 </p><p>　　針對濕陷性黃土的特性和對管道產(chǎn)生的危害，本次設計采取了以下幾點措施：（1）對于管線通過由梁（峁）到谷或由谷到梁（峁）的斜坡（坡度大于15%）地段、黃土窄梁（寬度小于15m）地段，以及陡坎、陡崖地段，管溝挖至設計標高下0.3m，將溝底黃土翻松0.25m（實土厚度），在最優(yōu)含水下（約14%）條件下，將翻松的黃土夯實。再在夯實的管溝底部，用灰土比為2：8（體積比）的石灰

9、土在最優(yōu)含水量條件下夯實做墊層（厚度為0.3m），管道鋪設其上。管道下溝后回填應分層（每層虛土厚度0.30m）夯實。夯實質量控制：夯實系數(shù)＞0.90；回填夯實后應高于原始地面，即由管道中線起以5%～3%坡度向兩側延坡，延坡寬度應超越管溝邊緣大于0.5m，以利排水防滲。如地表為耕地時，則需在地表預留30c m厚的耕作層；（2）對于管線穿越坡度大于50%（26.56°）的陡坎、陡崖、斜坡時，應根據(jù)不同情況分別采用削坡 （將坡度削至

10、小于或等于50%，再用上述處理方法進行處理）、黃土陡坡斜井（削坡土方量較大或者是不能削坡時采用此方法）、單邊定向鉆（對于大型斜坡或陡崖采用此方法）進行處理。 </p><p><b>　　三、地震斷裂帶 </b></p><p><b>　　1 危害： </b></p><p>　　地震斷裂帶，亦稱“斷層帶”。有主斷層面及

11、其兩側破碎巖塊以及若干次級斷層或破裂面組成的地帶。在靠近主斷層面附近發(fā)育有構造巖，以主斷層面附近為軸線向兩側擴散，一般依次出現(xiàn)斷層泥或糜棱巖、斷層角礫巖、碎裂巖等，再向外即過渡為斷層帶以外的完整巖石。地震對管道可能引起的破壞有以下幾種：（1）地震引起斷層活動將管道錯斷或使管道屈曲失穩(wěn)；（2）地震引起土體致密造成管道沉降，場地上傳遞地震剪切波引起管道壓縮或拉伸應變，使管道褶鄒屈曲或拉斷；（3）地震時地面出現(xiàn)開裂或錯動，使管道斷裂；（4）地

12、震引起非黏性土地區(qū)砂土液化，造成管道上浮或設備基礎沉降災害；（5）地震引起塌方或深層土體滑坡，威脅管道安全。 </p><p>　　2 設計上采用的措施 </p><p>　?。?）管道穿越斷層時，對通過斷層兩側各200m范圍內的管道，在設計中應適當加寬管溝（管溝底寬應加大到3m），并采用細紗回填管溝，以增加管道適應變形的能力，允許管道局部段位移，防止地層錯位時管道破壞；（2）在施工圖設計

13、中使管道與活動斷層的夾角控制在30~70度之間，這樣管道便可適應位移量的變化，滿足安全要求；（3）管道穿越斷層前后各200m的管道全部采用直縫埋弧焊、增加一個厚壁等級，降低管道的正常使用應力水平，增強管道抵抗斷裂活動的能力；（4）對通過斷層兩側各200m范圍內的管道采取彈性敷設來處理管道的變向，嚴禁使用熱煨彎頭，增加管道柔性；（5）結合全線閥室設置需要，在活動斷裂帶兩側的管道適當位置設置線路截斷閥室，降低管道可能發(fā)生破壞后的天然氣損失和

14、造成的次生災害。 </p><p><b>　　四、結束語 </b></p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展天然氣資源的需求大幅度增加及消費市場的擴大，管道輸送天然氣又是最經(jīng)濟的輸送方法，所以長輸管道必然得到較快發(fā)展。本文以榆林~濟南輸氣管道工程為實例敘述了管道經(jīng)過地震斷裂帶、黃土塬沖溝可能產(chǎn)生的危害及在設計上采用的一些措施，為以后新建長輸管道遇到類似的情況提供參

15、考。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]程亞非．我國石油天然氣輸送管道現(xiàn)狀有輸送鋼管的發(fā)展閉．焊管，1998，21(6):5～11. </p><p>　　[2]潘家華．西氣東輸工程．油氣儲運，2000. </p><p>　　[3]郭茂樹，周根樹，趙新偉等．現(xiàn)役油氣管道安全性評

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