西二线枣阳—十堰支干线线路工程设计要点

摘要：枣阳—十堰支干线经过湖北省8个县市区，沿途地形复杂多变、地质情况复杂，地质灾害发育，环境敏感点和地方规划众多，设计难度和施工难度极大，文章针对路由选线、管材选择、敷设方式、地质灾害处理、水工保护等方面进行了总结，并论述了管线与地方规划的关系。

关键词：线路工程设计；线路选线；路由选线；地方规划；管材选择

中图分类号：TN913 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）01-0057-03

十堰支干线是中国石油西气东输二线一干八支的一部分，起自东段干线湖北省境内的枣阳分输压气站，经过襄樊市、十堰市地区共8个县市区，线路全长269km，设计年任务输量12´108Nm3/a，管径508/406mm。沿线地貌为平原地貌和山区丘陵地貌，尤其第2施工标段，管道穿越约105km的山区丘陵地区，沿线地质条件复杂、地质灾害发育、所经路由与国道、汉十高速、襄渝铁路并行，且与国防光缆、通信光缆、电力线并行，穿越光缆达50次。进入施工程序后，由于十堰市地方发展速度较快，管线路由多次与山地整理新规划区相冲突，这一区段的工程难度和协调难度大大增加。线路工程设计是本工程的重点、难点，是控制工程总投资、方便施工、节约工期、保证管道运行安全点的关键。下面简要介绍十堰支干线线路工程设计要点。

一、线路选线

1．选线之初，应获得沿线各地、县级城市的城市规划图，管线应绕避沿线城市主要规划区。

2．管线应绕避灾害性地质区、严重危及管道安全的高烈度及地震频发地震区和大型活动断裂带。当受条件限制必须通过时，应采取防护措施并选择合适位置，缩小通过距离。

3．管线应绕避环境敏感点，由于不能绕避武当山风景名胜区，设计阶段办理了国家建设部的许可。

4．平原和浅丘地段，本着尽量缩短线路长度的原则，并尽量避开房屋、电塔、鱼塘等障碍物。

5．山区地段高差大，植被茂密，为使管道施工方便并节省投资，可考虑沿线已建道路敷设，与道路不伴行的地段可考虑沿山区谷地敷设，当需翻越山丘时，主要沿小于30%的山脊或山谷通过，避开崩塌、滑坡地段。

6．考虑管道施工安全和管道安全，管线翻越山丘、穿越冲沟或灾害性地质地段时，在保证安全的前提下，应对施工安装可行性与管材进行经济比较，一般当管径小于500 mm 时, 管道安装费用较低，但翻山降坡、开挖管沟产生的土石方量及水工保护的工程量较大，应进行综合经济比较来确定取直或者绕避

方式。

二、设计要点

1．管材、管径与壁厚的选择。合理的选择管道材质与壁厚，是保证工程设计经济合理至关重要的技术关键，是长输管道设计中非常重要的环节。它要求管材具有良好的机械性，强度高，塑性、韧性、可焊性好，抗腐能力强，易加工制造，成本低等特点。长距离输油管道在选用管道材质时既要考虑经济性，更要考虑安全性。通常提高钢种的等级可减小管道的壁厚，在经济上有一定的效益，但对管道的稳定性是不利的，另外，壁厚减薄也不利于管道的抗断裂性能及抗震性。因此，选用适当的管材可以使钢管壁厚不致太厚浪费钢材，也不会过薄不利于安全。设计时应结合工程设计压力、地区等级等条件进行工艺计算，对各种管材、管径、壁厚组合进行经济比较后确定管材与壁厚，并考虑一定的裕量。

合理经济的选择管材后，还要对所选材质、壁厚进行强度校核、稳定性校核，穿越高烈度地震区，还需进行抗震强度校核。

本工程线路用管的选用在直缝电阻焊钢管和螺旋缝埋弧焊钢管中选择。通过经济专业的投资比选，直缝电阻焊钢管比螺旋缝埋弧焊钢管投资少3364.7万元，且直缝电阻焊钢管生产效率高，自动化程度高，焊缝短，焊后的变形和残余应力较小，国内的生产工艺已经比较成熟。因此，本工程管道选用直缝电阻焊钢管。

2．输气管道埋深和敷设方式。管道埋深一般要求为：管顶埋深大于1.0m～1.2m，且大于最大冻土深度；人口稠密地区(三、四级地区)管道最小埋深为1.2m。

管线在经过丹江口水库淹没区、仙人渡镇规划区、十堰市山地整理规划区等地段时，考虑管道安全以及地方未来规划发展对管道的影响应加大管道埋深。

山区地段为保证山体的稳定性，避免造成崩塌和滑坡，应采用浅挖方式。

3．转角处理。当管道水平转角或竖向转角较小时（一般为2°～4°左右），设计中应优先采用弹性敷设，弹性敷设曲率半径大于1000D；弹性敷设无法满足时优先采用冷弯弯管，曲率半径R≥40D；冷弯管无法满足时采用热煨弯管，热煨弯管曲率半径R=6D。

山区地段频繁变向，弯头、弯管的制作安装费用与管沟土石方量费用之间是互相矛盾的关系，要把握好两者之间的关系，从而控制工程投资。一般当管径小于500mm 时, 弯头、弯管的制作安装费用较低，可以采用弯头、弯管取代过多的山地土石方量。

4．管道防腐。由于本工程沿线山地丘陵众多，交通运输不便，以及管道下沟、回填等施工过程中对防腐层的破坏因素较多，对防腐层的质量要求较高。可研阶段经过技术经济对比，管道外防腐层采用三层结构聚乙烯防腐层。在大、中型穿跨越、铁路穿越、带套管的等级公路穿越段、四级地区、石方地段、受直流干扰源影响的地段采用加强级防腐，一般地段采用普通级防腐。

5．陡坡地段管道敷设。坡度大于8%的地段，设计时考虑做截水墙、浆砌石堡坎、护坡等水工保护措施，大于30%的高陡坡地段，除采取上述措施外，还可采用底部细混凝土浇筑，上部袋装土回填的方式保护管道。

6．地质灾害地段管道敷设处理。业主单位对管道沿线专门做了地质灾害评估，设计定线时应对绝大多数地质灾害点进行了绕避处理，对于不能避让的采取以下措施。

（1）滑坡：管道必须避开严重滑坡地段，且必须埋在原土层，对于受地形等限制不得不通过的非严重滑坡地段或者施工后发现的小滑坡体，可以考虑采取挡土墙、抗滑桩、抗滑锚杆等措施对滑坡体进行支挡；另外，还可以采用卸荷等方法彻底清除滑坡体。同时，为防止地面水侵入滑动面内，应采取一定的排水措施。

（2）崩塌：应避免在施工时可能引发崩塌的地段挖方，同时尽量避免在边坡裂缝发育带挖方。管道穿越丘陵区基岩出露地段，需爆破开挖石方，必须采取措施拦挡，或控制爆破药量不至于崩落等办法，边施工，边监测，发现问题及时处置，避免灾害发生。

（3）泥石流是山地灾害所特有的一种危害性极大的特殊洪流，因其来势迅猛，并裹挟有大量的固体物质如泥砂、石块等，所以带给管道的破坏是灾难性的。危害程度严重的泥石流形成区，管道必须避开；危害程度中等的泥石流，管道原则上也应避开或只能在洪积扇通过，但避免直穿洪积扇，应确保管道深埋入稳定层或嵌入基岩内。管道可在洪积扇通过，但不能改沟、并沟，并宜分段设桥和采取排洪、导流等防治措施。

（4）穿越河流基坑开挖引发的涌土、涌砂防治。穿越河流时，如果两岸的工作基坑开挖深度较大，超过地下水位，就有可能出现管涌、流土、流沙等工程地质问题。因此管道在穿越大江大河时，必须首先查明工作基坑位置的岩土体结构、水文地质结构，取得相应的各类参数，计算、评价产生上述问题的可能性及应采取的对策后，方能付诸实施。

（5）膨胀土和软土。第1施工标段内分布大量的膨胀土和软土地段，对此采取以下措施：

管道沿途经过膨胀土地区，主要分布在平原地区。管道埋设时应考虑膨胀土的膨胀性、埋藏深度以及大气影响等因素，可适当加大基础埋深，在开挖施工过程中，应防止土体长期爆晒，风干、浸湿、充水，以免引起土体水份急剧变化而导致胀缩变形使沟坡坍塌。工程处理宜采用边坡处理和换土等措施。

软土主要分布在河流漫滩一级阶地以及护坡周缘和湖泊疏干区，软土分布地区管道发生事故的重要原因是地基的不均匀沉降，因此，管道对地基强度、稳定性及不均匀沉降有极为严格的要求，必须对地基进行处理。管道施工中常用灰土(素土)垫层来处理软土地区管道地基，以提高承载能力，减少沉降。为防止水网地带管线受水浸泡而上浮，可采用砼块稳管或块石压载；如果需要稳管处理的范围较大而且地质情况允许，可以考虑采用采用螺旋地锚稳管。

7．水工保护工程。平原和浅丘地貌，河流坡降小，流速缓，水工保护的难度相对较小，山区丘陵段线路连续的翻山越岭，河流冲刷严重，水工保护工程尤为重要，难度也较大。根据管道工程建设特点，线路水工保护工程设计和实施一般分为设计、施工和管理运行三阶段进行，以便能充分联系实际，有针对性地、合理地做好水工保护工程设计。

（1）设计阶段（一次水保）。在管道工程施工图设计阶段，应根据现场定线记录、地形、地质条件以及设计人员对现场情况的了解，从保证管道安全的角度，在线路施工图上做一些水工保护设计。其设计范围主要在管沟内、河流岸坡和陡坎处：管道通过河流的稳管、护岸设计；管道通过陡坎、斜坡地段的护坡设计；管沟截水墙的设计。

（2）施工阶段（二次水保）。由于管道施工过程中对原始地貌的改变、地方要求或现场改线原因，造成施工图上所做的水工保护设计（一次水保）不符合实际情况，故需要在施工过程中结合实际变化情况，对已设计的一次水保进行设计调整，同时还需要增加部分水工保护设施（为二次水保）。现场二次水保会涉及到区域性治理，包括一些侧挡墙，排水系统、防冲墙、管下涵以及地方要求的一些特殊设施等。

（3）管理运行阶段。根据我国已建成管道的经验，由于管道建设中对原始地貌及地层稳定性的改变，管道建成后的一段时间内，管道的回填土及新建的水工保护构筑物都有一个需要重新稳定的周期，而且由于地表水汇流条件的改变等因素，在一段时间内（一般为1～2年）需要根据管道安全的需要对水工保护措施进行局部维修和部分增加。其工作重点为：

第一，对一些已做的水工保护，部分可能会由于雨水过大造成一定的毁坏，为此需要进行维修和加强处理。

第二，由于一些地段水流冲刷不明显，缺乏相应的水文资料和气象资料，在施工过程中设计很难把握是否要做，这涉及到一次投资的的合理性，因此一般要观察1～2年，如果能稳定下来，则可不做，如果出现沉陷或威胁管道安全的水情出现，则必须补做水工保护。

上述三个阶段的水工保护工程量，在可研和初步设计中都统一进行了考虑，但在施工图设计中仅体现了一次水保的设计和工程量，后面两阶段的水工保护工程是整个工程建设不可缺少的组成部分。

8．七大评估报告的落实。在初设和施工图阶段，应充分参考可研阶段7大评估报告的相关内容，对管道沿线环境敏感点、地质灾害点、压矿、困难地段等进行充分的考虑。以免在施工图阶段遗漏关键点的设计和处理，出现重大失误。同时，发现评估内容与现场实际不符问题应与业主及评估单位及时沟通，及时作出合理的调整。

9．十堰支干线与地方规划的关系。《中华人民共和国石油天然气管道保护法》强调了管道建设与地方规划的关系，由于管道沿线各地发展速度比较快，尤其是十堰这样的山城，土地资源紧张，城市发展空间受限，管道建设周期长，与地方近期或远期发展规划不可避免的产生冲突，这种情况需尽量寻找共同点，既不能影响管道建设，也不影响城市发展规划。施工阶段，由于十堰市城市发展需要，末段10km路由所经地区被纳入山地整理规划范围，最终，在多次研究和讨论后，决定管道沿山地整理规划区的边缘进入末站，沿线困难段（如：东环路沿线2公里渣土回填区处理）采取特殊的工程措施，既不增加管道长度，也不影响地方规划建设。

三、结论

十堰支干线管道设计，在满足国家和行业相关法规、规范的基础上，充分考虑了沿线地形、工程地质、水文等自然条件，结合七大评估报告合理的规避了风险点，并与地方规划建设充分的结合，确定了比较合理的线路走向和线路设计方案。

参考文献

[1]李玉星，姚光镇，等．输油管道设计与管理[M]．中国石油大学出版社，2009.

[2]叶学礼，等．输气管道工程设计规范（GB50251-2003）

[S]．中国计划出版社，2003.

作者简介：牛元镇（1984-），男，山东新泰人，中油辽河工程有限公司油气储运所助理工程师，研究方向：油气储运地面设计。

（责任编辑：陈 倩）