天然气管道穿越淮河设计概要

金 彬，王 艳（.新地能源工程技术有限公司，河北廊坊 065000；.蚌埠新奥燃气有限公司，安徽蚌埠 33000）



天然气管道穿越淮河设计概要

金 彬1，王 艳2
（1.新地能源工程技术有限公司，河北廊坊 065000；2.蚌埠新奥燃气有限公司，安徽蚌埠 233000）

摘 要：论述了天然气输气管道穿越淮河的工程设计方案。

关键词：城市中压输气管道；定向穿越；爬越河堤；穿越淮河

2010年我参与了蚌埠市天然气穿越淮河工程的设计与施工工作，该工程为蚌埠市天然气中压输配管网的重要组成部分，设计管径D426×9.5，设计压力为0.4MPa，该工程的顺利完工，解决了蚌埠市淮河以北区域的天然气供应问题。经过几年的通气运行，工程十分顺畅，现将工程中设计工作做如下总结。

1 项目概况

目前我旧大然气管道穿越河流的方式通常有定向钻、顶管或直接大开挖等。淮河为大型河流，汛期流最大，设计行洪流量13 000m3/h，故采用定向钻方式施工。工程地点位于蚌埠市朝阳路公路桥上游约400m，淮河蚌埠闸下游4.5km处，延纬四路往北穿越淮河。工程选择在淮河枯水期进行施工，管道走向位置南岸淮河河滩地较窄，约220m，地面高程一般16.0～18.0m；北岸滩地较宽，高漫滩宽约200m，地面高程在17.5～19.5m，低漫滩宽约150m，地面高程在14.0～15.0m左右；河床内河底高程在6.0～8.0m，河床宽度（非汛期水面宽度）大约350m。

2 工程设计方案

管道在穿越淮河时工程共分三个部分，第一部分为管道爬翻越淮河两岸河堤，第二部分为两岸滩地部分，第三部分为穿越部分。

2.1 爬堤翻越淮河两岸河堤

淮河两岸有防洪大堤，管道穿越处南岸为蚌埠市西区防洪堤，北岸为淮北大堤蚌郊段提防。北岸堤顶高程26.1m，宽8m，迎水边坡1：3，背水坡在高程22.5m处加设一级10m宽戗台，戗台以上边坡1：3，以下为1：5。南岸堤顶高程25.6m，堤顶宽10m，边坡1：3，背水侧堤顶以下3m留2m宽平台，平台以下边坡1：5至地面。天然气管道在此两处采取开挖翻越大堤方式。保证管道埋深不小于1m。

因南北两侧大堤均承担淮河防洪作用，在管道翻越时需充分考虑管道对大堤可能会产生的阻水、壅水以及对大堤的稳固性的影响。为防止壅水的发生，提防迎水侧天然气管道埋设在堤身内，提防恢复后保持与原提防一致，避免阻水、壅水情况发生。

因管道在堤坝处采取开挖方式，对淮河大堤会产生扰动，影响原提防的结构稳定，需对大堤进行稳定性分析，提防抗滑稳定计算包括设计洪水位下的稳定渗流期背水侧堤坡和洪水设计洪水期的迎水坡。经计算得知大堤部分因天然气管道在堤内埋深较浅，对大堤扰动较小，能够满足稳定要求。

翻越部分施工技术要求：管道埋深不小于1m，大堤部分开挖后，天然气管道敷设在钢筋混凝土管槽内，管槽混凝土强度等级不低于C25，垫层等级不低于C20，管槽内天然气主管外包裹一层沥青毛毡，防止破坏管道防腐层，堤身部分回填土应严格分层填筑、夯实，压实度不小于0.96，大堤背水侧严管道走向方向采取填土加宽，且加宽厚度不小于2m。翻越方案见附图1：管道翻越大堤布置图。

图1 管道翻越大堤布置图

2.2 两岸滩地部分

在天然气管道穿越淮河段两岸滩地较宽，其中南岸有150m，北岸200m，设计当中考虑采用开挖直埋方式施工。因在主河道内，管线需满足埋设在河道冲刷线下，且有足够的安全深度。天然气管道埋设深度需在设计洪水冲刷线下不得小于1m，依据历年来淮河水文情况以及滩地设计冲刷高程分析，南岸管顶高程控制在11.9m，覆土深度在4～6m之间，北岸管顶高程控制在12.8m，覆土深度在5～7m之间。由于管道埋设深度大，在沿线开挖时需采取防止管构壁塌方事故措施，管沟开挖阶段需注意：当采用人工开挖且无地下水时，槽底预留值宜为0.05～0.10m，当采用机械开挖或有地下水时，槽底预留值宜为0.15m，管道安装前应人工清底至设计标高；沟槽一侧或两侧临时堆土位置和高度不得影响边坡的稳定性和管道安装；沟底遇有废弃构筑物、硬石、木头、垃圾等杂物时必须清除，并应铺一层厚度不小于0.15m的砂土或素土，整平压实至设计标高；管沟局部超挖部分应回填压实，当沟底无地下水时，超挖在0.15m以内，可采用原土回填；超挖在0.15m及以上，可采用石灰土处理。当沟底有地下水或含水量较大时，应采用级配砂石或天然砂回填至设计标高。超挖部分回填后应压实，其密实度应接近原地基天然土的密实度。

当管沟开挖遇到有地下水时，还需采取适当的降水措施，防止开挖的管沟内积淤水。

2.3 河床穿越部分

淮河主河道部分采用定向穿越施工工艺，穿越段长度

640m。定向钻管道穿越段所处地段线路地区等级为三级地区，依据地质勘察报告可知河床下土质均为液化土层，从上到下为轻粉质壤土、粉质壤土、粉细沙层，重粉质壤土，定向钻主河槽段设计在粉质壤土层穿越，粉细沙层具中等透水性，定向钻需避免在此层经过。本穿越设计系数取0.4；考虑到定向钻管道受力的复杂性和回拖时在泥浆压力下管道的稳定性，同时结合全线管道规格故穿越段主管道壁厚确定为9.5mm，按淮河水利管理委员会的要求，穿越段主管道外必须加套管，套管规格为D610×10.3的钢管。

定向钻入土角控制为10°，出土角度为10°，穿越段管道弹性敷设段的曲率半径控制在1500D，即曲率半径为915m。按相关国家标准规范规定，天然气主管及套管的焊缝应进行100%的射线照相检查以及100%超声波探伤，钢管的焊缝防腐补口部分应增加热缩套做牺牲套，牺牲套加在每一个焊口迎着拖管方向一侧，以防止拖管过程中损害补口部分的防腐。主管与套管之间需加聚乙烯绝缘支撑，相邻两个绝缘支撑之间的间距不大于2.0m，因管道敷设区域均在淮河防洪堤内，套管两端酆都先采用用沥青油麻，然后再加沥青砂浆进行封堵。

定向钻时管道回拖力的计算，根据公式：

F拉＝πL2f［D/4γ泥-7.85δ1（D-δ1）］+k粘πDL2

其中：F拉-计算的拉力（t）；L2-穿越管段的长度（m）；f-摩擦系数，0.1-0.3；D-管道的直径（m）；γ泥-泥浆的密度（t/ m3）取1.15-1.2；δ1-管道的壁厚（m）；k粘-粘滞系数；管道回拖时回拖力的取值一般为计算回拖力的1.5-3倍，故选择采用300t的水平定向钻钻机施工。

定向钻方案见附图2：穿越段管道布置图。

图2 穿越段管道布置图

3 结语

在天然气输气管道设计中，管道穿越河流是经常遇到的，这就要求设计者应根据不同地区、具体河流作具体分析，采用安令、经济、实用的穿越方式，并做好水土保护，既能满足天然气管道的安全要求，又要保证河流的安全，把工程影

响降到最低。

参考文献

［1］ 姜林庆，王春海，应洁.天然气管道穿越沁河爬越河堤的设计［J］.煤气与热力，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

中图分类号：

文献标志码：A

文章编号：1003–6490（2016）02–0041–02

收稿日期：2016–02–11

作者简介：金彬（1977—），男，湖北省罗田人，工程师，主要从事城市燃气工程方面的设计以及工程管理工作。