燃气管道穿越铁路施工安全技术问题及对策

徐龙春

(安徽深燃天然气有限公司， 安徽 合肥 230011)

1 概述

随着城镇化飞速发展，城镇基础设施建设日趋完善，燃气管道穿越铁路的情况时有发生。施工单位应充分领会设计者设计意图，根据施工现场条件，优化设计方案，充分考虑燃气管道施工质量的重要性，强化施工本质安全，保障燃气管道运营安全性。

根据GB 50423—2013《油气输送管道穿越工程设计规范》 、GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》(2020版)、CJJ 33—2005《城镇燃气输配工程施工及验收规范》及 GB 50424—2015《油气输送管道穿越工程施工规范》要求，本文重点探讨燃气管道采用平衡法顶管穿越铁路施工安全技术问题及对策。

2 工程概况

① 设计压力为4.0 MPa、管材为直缝电阻焊接钢管(外直径323.9 mm,壁厚6.3 mm)，燃气管道在合蚌高铁九龙岗特大桥、淮南复线处穿越，采用顶管方案，设置公称直径为800 mm的铁路专用F接口保护圆套管，套管中轴线与合蚌高铁、淮南线路中心线夹角90°,套管总长92 m。

② 设计压力为4.0 MPa、管材为直缝电阻焊接钢管(外直径323.9 mm,壁厚6.3 mm)在水蚌线及水蚌联络线(对应水蚌线中心里程为56.290 km)处穿越，采用顶管方案，设置公称直径为800 mm的铁路专用F接口保护圆套管，套管中轴线与水蚌线、水蚌联络线线路中心线夹角分别为91°、81°,套管总长78 m；套管顶至水蚌线、水蚌联络线钢轨轨顶垂直距离均为10.27 m。

上述管道敷设完成后，燃气管道和套管之间充砂填实，工作井与接收井及时回填。管道在距铁路中心线30 m外气源方向设截止阀，并设管道警示标志。

3 燃气管道穿越铁路设计要求

① 燃气管道管材和管件

管材选用钢级为L360M的直缝电阻焊接钢管，钢制管件材质为L360M，弯头的曲率半径为6倍直管段管道外直径。

② 穿越燃气管道、管件防腐

燃气管道采用三层PE加强级防腐，但其中热煨弯管采用液体环氧防腐。

③ 套管内燃气管道的无损检测

穿越管道的无损检测采用100%的射线检测和100%超声波检测，射线检测的焊缝内部质量不应低于GB/T 12605—2008《无损检测 金属管道熔化焊环向对接接头射线照相检测方法》规定的Ⅱ级，超声波检测焊缝内部质量不应低于GB/T 11345—2013《焊缝无损检测 超声检测技术、检测等级和评定》规定的Ⅰ级。

④ 阴极保护

阴极保护依据GB/T 21448—2017《埋地钢质管道阴极保护技术规范》选取计算参数，自然电位-0.55 V，保护电位(断电状态)范围-0.85～-1.15 V。套管内对燃气管道做螺旋缠绕锌带牺牲阳极保护(并采用固态去耦合器排流装置)，螺旋缠绕锌带牺牲阳极见图1。

图1 螺旋缠绕锌带牺牲阳极

⑤ 套管内绝缘保护

管道与套管间采用绝缘支架，绝缘支架选用聚苯烯管箍式支架，每套支架的管箍为两片，通过不锈钢螺栓螺母连接而成。支架安装间距约为3 m。

4 安全技术问题及对策

① 杂散电流影响

杂散电流的不利影响会对燃气管道造成腐蚀穿孔，影响燃气管道运行安全及铁路的畅通。

因铁路回流的轨道中电流由高电位流向低电位，轨道对地有一定的过渡电阻，这样因电位差和过渡电阻存在，就形成对地的泄漏电流，一些回流电流从钢轨漏出，通过埋设在轨道附近的金属燃气管道等回到牵引变电所或其他低电位处，这样就形成电流回路。杂散电流从土壤流入埋地金属燃气管道的地方带有负电荷，为阴极区，在阴极区的金属管道一般不受影响，但电位过负时，管道表面会析氢，造成防腐层损坏剥落;杂散电流从管道防腐层破损处流出，此处管道带正电，为阳极区，以铁离子形式溶入周围的电解质溶液中，从而使阳极区的金属管道腐蚀。

由于轨道与地的绝缘电阻、管道的防腐层电阻、土壤电阻率、电流等都是变化的，因此杂散电流流向也是随机的，给防护带来一定难度[1]。

② 杂散电流对策

本项目穿越的电气化铁路线供电类型为交流电，考虑工程实际并结合类似项目运行成果，在穿越交叉点外50 m处两侧各设1套固态去耦合器排流装置，可以有效解决列车通过铁路时产生的杂散电流排流问题，减少交流干扰。本工程采用LSD-50/200固态去耦合器(含集成测试功能)，固态去耦合器主要技术要求见表1。

表1 固态去耦合器主要技术要求

固态去耦合器采用支撑桩在地面上安装，其一端连接在管道上，另一端连接在接地体上，接地体应与管道距离不小于5 m，接地体的接地电阻应小于2 Ω，接地体采用镀锌扁钢。

③ 地下水位变化的影响

套管内燃气管道受周边环境及地下水位变化的影响，可能造成变形和拉伸移动，存在安全隐患。在实际施工中，铁路专用F接口保护圆套管与燃气管道之间充砂填实可能存在填砂不密实，存在安全隐患。

④ 地下水位变化的对策

需在套管内固定燃气管道，每隔3 m用定制十字带调节的管箍式支架固定燃气管道，利用管箍支架4条支腿上下左右贴合在套管内壁，可有效避免穿越燃气管道受水位浮力变形和移动，使之稳固可靠。对于套管内燃气管道与套管填砂不实，可利用管道喷砂除锈设备，更换为喷砂喷头，采用吹填法施工，使之达到设计要求。

⑤ 现场施工影响

现场施工场地的限制、周边环境、地质条件复杂等，易造成套管对燃气管道防腐层的损伤及破坏，带来诸多安全隐患和较大风险。

⑥ 现场施工对策

为提高燃气管道防腐层的抗拉强度、耐磨性能，在燃气管道3PE加强级防腐基础上进行环氧玻璃钢涂层保护。环氧玻璃钢涂层具有防水和绝缘性能，可以有效保证钢管的正常使用寿命，达到安全运行、维护、管理等要求。环氧玻璃钢涂层见图2。

图2 环氧玻璃钢涂层

5 结语

燃气管道穿越铁路工程通常由两家设计单位设计，其中顶管套管涉及铁路部分由具有铁路设计资质的设计单位设计，燃气管道部分设计由具有燃气管道设计资质的设计单位设计，而施工同样由两家施工单位施工，存在交叉施工作业。建设单位需在设计交接点及施工作业衔接点统筹安排，避免缺项、漏项，保证施工安全及施工进度。

在燃气管道穿越施工过程中,各项工作的可操作性、可实施性、源头在于设计，要求施工单位充分发挥自身技术优势，领会设计意图，会同设计单位优化设计方案。同时施工单位切实履行主体责任，确保施工质量的本质安全，严格按照设计图纸施工，通过施工安全技术行之有效的应用，避免风险隐患，维护燃气管道运行、铁路运营安全。