长输管道设计穿越要求知识问答天然气长输管道通常需要采用非开挖的方式穿越湖泊、河流、铁路、高速公路、建筑物等各种障碍物，那么做长输管道设计的时候都要符合哪些要求呢？跟随河北鼎嘉一起来了解下吧！
1.输油、输气管道通过人工或天然障碍物的敷设有什么要求？
答：输油、输气管道通过水域、冲沟、铁路、公路等设计，应遵守国家现行标准《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范》sy/t 0015.1.2 的规定。
3.4.2 穿越河流、冲沟工程的等级如何划分？
答：穿越河流、冲沟工程的等级按表3.4.2-1和表3.4.2-2划分。
表3.4.2－1 穿越水域工程等级 （m）
工程等级
穿越水域的水文特征
多年平均水位水面宽度
相应水深度
大型
200
100～<200
不计水深
5
中型
100～<200
40～<100
<5
不计水深
小型
<40
不计水深
注：① 当施工期间最大流速大于2m/s 时，中、小型工程等级可提高一级；
② 有特殊要求的工程，可提高工程等级。
表3.4.2－2 穿越冲沟工程等级
工程等级
冲沟特征
冲沟深度/m
冲沟边坡/（）
大型
>40
>25
中型
10～40
>25
小型
<10
－
注：冲沟边坡小于表列坡角者，大、中型工程等级降低一级。
2.管段穿越河流的位t 如何选择？
答：（l）选择的穿越位置应符合线路总走向。对于大、中型穿越工程，线路局部走向应按所选穿越位置调整。
（2）大、中型穿越工程的方案与位置，应根据水文、地质、地形、水土保持、环境、气象、交通、施工及管理条件进行技术经济论证确定。宜选择下列位置：
l）河道或冲沟顺直、水流平缓地段；
2）断面基本对称、两岸有足够施工场地的地段；
3）岩土构成比较单一、岸坡稳定的地段。
（3）穿越位置不宜选在地震活动断层上，穿越段位于地震基本烈度7度及7度以上地区时，应进行抗震设计。
（4）穿越位置不宜选在河道经常疏浚加深、岸蚀严重或浸滩冲淤变化强烈地段。
（5）水库地区穿越位置宜避开库区与尾水区。若在水库下游穿越，应选在水坝下游集中冲刷影响区之外。位于水库下游的穿越工程，必须取得水库泄洪时的局部冲刷与清水冲刷资料。
3.管段穿越河流的设计如何考虑？
答：（l）大型穿越工程应按百年一遇洪水设计，中型穿越工程应按五十年一遇洪水设计，小型穿越工程应按二十年一遇洪水设计。
（2）穿越管段应垂直于水流轴向；如要斜交时，交角不宜小于60。
（3）在通航河流上的穿越管段埋深，应防止被船锚或疏航机具损坏。穿越工程的各项措施不得影响航道通行，并应征得航道主管部门的同意。
（4）穿越管段与桥梁间的最小距离应满足表3.4.4的规定。若采用爆破成沟，应经计算增大安全距离。
表3.4.4 穿越管段与桥梁间距离 （m）
桥梁等级
大桥
中、小桥
间距要求
100
80
（5）穿越管段与港口、码头、水下建筑物或引水建筑物之间的距离不得小于200m。桥梁上游300m范围内的穿越工程不应低于该桥的设计洪水频率标准。
（6）穿越河流或冲沟时，应注意两岸自然演变冲刷。若穿越工程改变了自然状态，尚应分辨一般冲刷、局部冲刷。
（7）穿越管段若有备用线或复线时，与备用线或复线的距离：河床部分不宜小于40m, 河滩部分不宜小于30m 。
（8）穿越堤基的管道，且两岸地面低于河水位时，应设止水环或阻水墙。
3.4.5 管道穿越河流管子的强度如何计算？
答：水下穿越输送管一般是先用内压计算壁厚，再用所承受的荷载和作用力进行强度校用外压进行管子壁厚稳定校核，管子按钢管标准圆整选取。
管子的基本壁厚按下式进行计算：
（3.4.5）
式中， ——管子计算壁厚，cm；
p——管子设计内压力，mpa；
——管子外径，cm；
——管子材料最低屈服强度,mpa；
f——强度计算系数，按表3.4.5取值。
表3.4.5 强度计算系数f
穿越管段规模
输气管道地区等级
输油管道
一
二
三
四
小型冲沟、水域穿越
0.72
0.6
0.6
0.5
0.5
0.4
0.4
0.4
0.72
0.6
大、中型小域穿越
——焊缝系数，符合本章要求选用钢管标准，＝1.0；
t——温度减弱系数，温度小于120 ℃ 时，t＝1。
3.4.6 管道穿越河流的水下管段稳定如何计算？
答：（l）水下穿越管段敷设后，不得产生漂浮和移位。如有可能发生漂浮或移位时，必须采用稳管措施。
（2）裸露敷设的管段应按下列公式进行抗漂浮和抗移位计算。
（3.4.6－1）
（3.4.6－2）
（3.4.6－3）
（3.4.6－4）
式中 w——单位长度管段的总重力（包括管身结构自重、保护层重、加重层重，不含管内介质重）, n/m；
——单位长度管段静水浮力，n/m；
——单位长度管段动水上举力，n／m；
——浮力系数，取0.6；
——单位长度管段动水推力，n/m ；
——推力系数，取1.2；
d——管身结构的外径，m；
——所穿水域水的重度，n／；
——管段处设计水流速度，m/s；
k——稳定安全系数，大、中型工程取1.3，小型工程取1.2；
——管段与河床的滑动摩擦系数，根据试验或经验确定，也可按表3.4.6选取；
g——重力加速度，取9.8m/。
表3.4.6滑动摩擦系数
钢管与管基相对状态
滑动摩擦系数f
钢管与管基相对状态
滑动摩擦系数f
钢管沿软泥或淤泥滑动
0.32
钢管沿致密的岩石滑动
0.45
钢管沿细砂或砂砾层滑动
0.38～0.42
钢管沿卵石面或碎石面滑动
0.50
若有裸露弹性敷设时，还应计算弹性抗力。
（3）穿越管段沟埋敷设，应按下式进行抗漂浮核算。
（3.4.6-5）
式中 k——稳定安全系数，对大、中型工程取1.2，小型工程取1.1。
（4）采取定向钻敷设或顶管敷设穿越管段，可不进行抗漂浮核算。
（5）采用隧道敷设穿越管段，不进行水下稳定计算。
5.穿越河流的管道敷设的一般要求是什么？
答： （1）根据水文、地质条件，穿越管段可采用挖沟埋设、定向钻、顶管、隧道敷设等方法。有条件的地段，也可采用裸露敷设。
（2）管道采用埋设方式穿越河渠或湖泊时，应敷设在河床或湖床稳定层内。当采用裸露敷设时，应有稳管措施，防止发生振动破坏。
（3）穿越管段在常水位浸淹部位不宜设置弯头和固定墩；大、中型穿越管段，弯头和固定墩宜设在常水位水边线50m以外；确需在常水位范围内设弯头或固定墩时，除应进行强度校核外，还应注意管段动水的振动影响。
（4）采用挖沟埋设穿越管段，挖深应根据工程等级与冲刷情况按表3.4.7-1 规定确定。
表3.4.7-l 穿越水域管顶埋深 （m）
类别
大型
中型
小型
备注
有冲刷或疏浚水域，应在设计洪水
冲刷或规划疏浚线下
1.0
0.8
0.5
注意船锚或疏浚机具不得损伤防腐层
无冲刷或疏浚水域，应在水床底面以下
1.5
1.3
1.0
河床为基岩时，嵌人基岩深度（在设计洪水时不被冲刷）
0.8
0.6
0.5
用混凝土覆盖封顶，防止淘刷
（5）水下管沟的沟底宽度和边坡应根据土壤性质、水流速度、回淤情况及施工条件确定：若缺乏水文、地质资料，并采用水下机具挖掘时，可按表3.4.7-2 规定确定；若采挖泥船，应根据挖泥船类型、斗容、定位方法等确定。
表3.4.7-2 水下管沟尺寸
土壤类别
沟底最小宽度/m
管沟边坡
沟深<2.5m
沟深2.5m
湿砂、粉砂、细砂
d＋2.5
1：3.5
1：5.0
亚砂土、中砂、粗砂
d＋2.0
1：3.0
1：3.5
砂土、含卵砾石土
d＋1.8
1：25
1：3.0
亚粘土
d＋1.5
1：20
1：2.5
粘土
d＋1.2
1：1.5
1：2.0
岩石
d＋1.2
1：05
1：1.0
注：① 管沟底宽指单管敷设所需净宽，不包括回淤。
② 在深水区，管沟底宽还应包括潜水员潜水工作的距离。
③ 若遇流砂时，沟底宽度和边坡应根据施工方法另行确定。
④ d 为管身结构外径。
（6）水下穿越管段沟埋敷设，如采用自然回淤或勘察资料不能确定冲刷范围和冲刷长度时，应进行设计核算。
（7）岩石管沟的挖深应增加20cm ；管段入沟前，应先填20cm 厚的砂类土或细土垫层。
（8）裸露敷设可采用压石笼、加重块、复壁管灌浆或打桩等稳管措施。
（9）盐沼地穿越管段稳管措施所用材料应有较强的抗盐碱腐蚀性能。
（10）对粘土、亚粘土、砂质河床，宜采用定向钻敷设；对岩石、流砂、卵砾石河床，不宜采用定向钻敷设。定向钻穿越工程，一岸应有钻机与泥浆池、蓄水池场地，另一岸应有管道组装场地。
（11）采用定向钻敷设，应根据钻机的性能选择入土角和出土角。埋深不宜小于6m 。穿越管段敷设的最小曲率半径应大于1500dn。
（12）顶管宜在砾石、砂、砂土、粘土、泥灰岩等土层中采用，不宜用于流砂、淤泥、沼泽及岩石层中。
（13）顶管管内径不宜小于800mm。工作坑应有足够施工操作场地，并应注意排水。
（14）采用隧道穿越宜用多管敷设，并应注意管段的稳定与变形补偿。隧道内应采取堵排水措施。
（15）隧道设计应按国家现行标准《铁路隧道设计规范》tbj 3 或《公路隧道设计规范》jtj 026的规定执行。
（16）穿越沼泽地区，应根据不同的沼泽类别采用支架法、换土法、砂桩加固法、填石法、预压法或筑堤法等敷设穿越管段。
6.管道穿越铁路、公路设计的一般要求是什么？
答：（1）管道穿越铁路、公路应避开石方区、高填方区、路暂、道路两侧为同坡向的陡坡地段。
（2）管道严禁在铁路站场、有值守道口、变电所、隧道和设备下面穿越。
（3）在穿越铁路、公路的管段上，严禁设置弯头和产生水平或竖向曲线。
（4）管道穿越铁路或ⅱ级以上高等公路时，宜采用顶管或横孔钻机穿管敷设。穿越ⅲ级以下的公路或一般道路时，可采用挖沟埋设。
（5）管道穿越i 、ⅱ、ⅲ级铁路或ⅱ级以上高等级公路时，应设置保护套管。穿越铁路专用线或ⅲ级以下公路时，可根据具体情况采用保护套管或增加管壁厚度。保护套管可用钢管或钢筋混凝土管。
（6）保护套管内径应比输送管外径大100～300mm，套管与输送管之间应设绝缘支撑，保持良好的绝缘性能。套管两端使用耐久的绝缘材料密封，套管端部伸出路基坡脚外不得小于2m。
7.管道穿越铁路、公路管子的强度及稳定性如何设计？
答：（1）穿越铁路、公路的输送管段或套管所考虑的荷载、除永久荷载外，在可变荷载中还应考虑车辆荷载，在偶然作用中还应考虑地基沉降的影响。
（2）穿越管段一般依据内压计算管子壁厚、在依据外压进和强度和稳定性校核若不满足要求时，应增加钢管壁厚。
（3）钢套管或者无套管穿越管段，应按无内压状态验算在外力作用下管子径向变形，其水平直径方向的变形量不得超过管子外直径的3％。
（4）穿越铁路、公路的管段，当管顶最小埋深大于lm时，可不验算其轴向稳定。
河北鼎嘉工程设计有限公司
18632582917
中国 唐山