黄黄铁路与输油管道交汇工程案例浅析

邱紫阳

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430061）

0 引言

近年来，以“6·13 十堰燃气爆炸事故”为代表的燃、油气管道安全事故屡有发生，引发了社会各界对油气管道安全的重点关注。新建黄冈东至黄梅东铁路与国家管网东部原油储运公司所属原油管道存在交叉跨越的情况，为确保铁路与输油管道二者安全兼容，对铁路与输油管道交汇工程进行标准规范符合性分析具有重要指导意义。

1 分析依据

1.1 分析目的

贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”方针，为黄黄铁路沿线交汇的国家管网东部原油储运公司所属原油管道安全兼容提供科学依据，提高建设项目本质安全程度。

1.2 分析范围

黄黄铁路在DK97+500 处与国家管网东部原油储运公司所属原油管道交叉跨越，现对交叉点具体情况进行分析。

1.3 相关规范、标准

（1）《油气输送管道穿越工程设计规范》（GB 50423—2013）。

（2）《油气输送管道穿越工程施工规范》（GB 5042 4—2007）。

（3）《油气长输管道工程施工及验收规范》（GB 503 69—2014）。

（4）《输油管道工程设计规范》（GB 50253—2014）。

（5）《石油天然气工程设计防火规范》（GB 50183—2004）。

（6）《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》（GB/T 50698—2011）。

（7）《埋地钢质管道阴极保护技术规范》（GB 21448—2017）。

（8）《铁路工程防火设计规范》（TB 10063—2016）。

（9）《交流电气化铁路对油（气）管道（含油库）的影响容许值及防护措施》（TB/T 2832—1997）。

1.4 相关标准规范中主要技术要求

1.4.1 交叉角度

《油气输送管道与铁路交汇工程技术及管理规定》（国能油气〔2015〕392 号）第六条规定，管道与铁路交叉宜采用垂直交叉或大角度斜交，交叉角度不宜小于30°；当铁路桥梁与管道交叉条件受限时，在采取安全措施的情况下交叉角度可小于30°；当管道采用顶进套管、顶进防护涵穿越既有铁路路基时，交叉角度不宜小于 45°。

1.4.2 防护措施

《铁路工程防火设计规范》（TB 10063—2016）第4.2.2 条中规定，甲、乙、丙液体和可燃气体管道穿越既有铁路桥梁或铁路桥梁跨越既有管道时，在铁路桥梁（非主河道区段）下方可直埋通过或设防护涵通过。直埋时应符合下列规定：1 管顶在桥梁下方埋深不宜小于1.2m，管道上方应埋设钢筋混凝土板。钢筋混凝土板的宽度应大于管道外径1.0m，板厚不得小于100mm，板底面距管顶间距不宜小于0.5m，板的埋设长度不应小于铁路线路安全保护区范围。

1.4.3 交叉安全距离

《油气输送管道与铁路交汇工程技术及管理规定》（国能油气〔2015〕392 号）第 13 条中规定，管道穿越既有铁路桥梁或铁路桥梁跨越既有管道时，铁路桥梁（非跨主河道区段）下方管道可直接埋设通过，并应满足下列要求：铁路桥梁地面至自然地面的净空高度不应小于2.0m。管道与铁路桥梁墩台基础边缘的水平净距不宜小于3m。施工过程中应对既有桥梁墩台或管道设施采取防护措施，确保管道与桥梁的安全。

1.4.4 警示标识

《油气输送管道与铁路交汇工程技术及管理规定》（国能油气〔2015〕392 号）第 13 条中规定，管道穿越既有铁路桥梁或铁路桥梁跨越既有管道时，穿越段的起始点以及中间每隔10m 处应设置地面穿越标识。

1.4.5 电磁防护

《油气输送管道与铁路交汇工程技术及管理规定》（国能油气〔2015〕392 号）第 17 条中规定，当交叉处管道上存在铁路杂散电流干扰时应对管道采取排流措施。

1.5 黄黄铁路主要技术标准

铁路等级：高速铁路。

速度目标值：350km/h。

正线数目：双线。

正线线间距：5.0m。

机车类型：动车组。

到发线有效长度：650m。

列车运行控制方式：自动控制。

调度指挥方式：调度集中。

牵引供电方式：采用电力牵引供电方式，单相工频25kV 交流制，正线采用AT 供电方式。

2 危险因素辨识与分析

危险因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发性损坏的因素，本文重点对原油管道危险性作分析。

2.1 原油危险特性辨识

根据《危险化学品名录（2015 年版）》《化学品分类和危险性公示通则》（GB 13690—2009）、《危险货物品名表》（GB 12268—2012）可知，原油属于危险化学品。根据《石油天然气工程设计防火规范（2018 版）》（GB 50016—2014）可知，原油的火灾危险性为甲类。原油一般属于甲类可燃液体。根据《化学品分和标签规范》（GB 30000—2013）可知，原油属于2 类易燃液体，其危规号为32003。

根据管道输送介质原油组分及性质，原油具有如下危险特性：①易燃、易爆性。②静电荷聚集性。③易扩散、流淌性。④热膨胀性。⑤挥发性。⑥毒性。

2.2 交叉处管道运行危险因素辨识与分析

2.2.1 交叉处管道危险、有害因素

主要包括如下5 个方面：①管道腐蚀，埋地管线的腐蚀类型很多，从腐蚀形状分全面腐蚀和多种类型的局部腐蚀，如点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂等，其中应力腐蚀是造成地下油气输送管线破裂事故的一个主要原因。②物理应力开裂，管道运行压力高，同时又承受固定拉应力和特定介质的作用，存在应力开裂危险。这种破坏形式多是脆性断裂、没有预兆，对管道具有极大的危害性和破坏性。③管道质量缺陷。④管道附加应力，管道的施工时温度与运行温度之间存在一定的温度差，造成管道沿其轴向产生热应力，在热煨弯管外易引起应力集中。⑤铁路跨越。铁路跨越采用保护涵保护时，若施工粗暴对套内管道的外防腐层会造成一定程度损伤，由于修复困难等原因常会造成保护涵内主管道腐蚀较快。

2.2.2 自然灾害原因分析

自然灾害因素主要有以下3 种：①雷电。②暴雨。③地震。

2.2.3 社会及管理危害原因分析

社会及管理因素主要有以下3 种：①有意、无意破坏。②人的不规范行为。③安全管理不到位。

2.3 穿越处运行过程中火灾爆炸对铁路影响的危险、有害因素辨识与分析

输油管道的输送介质原油作为危险程度较高的易燃、易爆品，一旦遇点火源发生火灾，不仅会造成严重的设备损坏和人员伤亡事故，而且对周围环境及公共安全造成严重威胁。火灾通过热辐射方式影响周围环境，当热辐射强度足够大时，可使周围物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁并造成人员伤亡。爆炸通过冲击波以及超压对铁路建筑和旅客造成破坏与伤害。

2.4 电气化铁路运营对管道安全的影响辨识与分析

按照电磁场理论分析，电气化铁路主要是通过阻性耦合、容性耦合、感性耦合三种途径对金属管道产生交流干扰的。进而对管道形成危害。如当接触网发生短路故障时，短路电流通过感性耦合和阻性耦合的综合影响在管道上产生较高的对地电压，可能击穿防腐层；接触网正常运行情况下，工作电流通过感性耦合在油气管道上产生电压，可能干扰强制电流阴极保护的恒电位仪和牺牲阳极阴极保护的牺牲阳极的正常工作。

3 黄黄铁路与输油管道交汇情况分析

黄黄铁路于DK97+500 处与国家官网集团东部原油储运公司管道交叉跨越，该输油管道于2006 年建成并投入运营，管道管材为X65 无缝钢管，管径为762mm，管道璧厚为9.5mm，管压8.5MPa，管道埋深2.5m。黄黄铁路施工前铁路方与管道产权方充分沟通协商了关于此处管道的防护方案，在铁路与管道交叉处上方距离管顶2.0m 处铺设了120mm 厚钢筋混凝土盖板，板宽2.5m，单块盖板长度1m，保护盖板长150m，同时在管道与铁路交叉点处管道采取3PE 加强级外防腐，两侧各设置1 个排流点，每个排流点安装1 台固态去耦合器。

输油管道在黄黄铁路花桥镇跨沪渝高铁路铁路特大桥047#门式墩下穿铁路，与铁路交叉角度为20°。在铁路设计阶段，考虑到管道与铁路交叉角度较小，采用32m 的简支梁跨越管道，无法满足穿越处管道外缘距离铁路桥梁墩台不小于3m 的净距要求，因此对该处桥梁跨越管道方案进行专项研究，采取门式墩的方案跨越该处输油管道。穿越处管道外缘距最近的桥梁墩台基础外缘的水平净距为6.79m，铁路桥梁底面距离自然地面的净空高度为3m。管道穿越铁路处有明显的地面穿越警示标识桩，如图1、图2 和图3 所示。

图1 DK97+500 处国家官网集团东部原油储运公司管道与铁路交叉平面

图3 DK97+500 处国家官网集团东部原油储运公司管道现状

DK97+500 处长输油管道符合性评估情况如表1所示。

表1 DK97+500 处长输油管道符合性评估情况

DK97+500 处管道与黄黄铁路交汇在交叉方式、交叉位置、交叉角度、保护措施及安全距离方面均满足相关标准规范要求。

4 结语

本文针对与铁路交汇的原油输油管道，对主要危险因素进行了辨识及分析，并根据相关要求对铁路桥墩结构进行了创新性设计，满足了铁路和重要输油管道的安全兼容，对当前及今后广泛存在的高速铁路跨越地埋重要干线输油气管道安全兼容问题的解决，可以提供较好的参照和借鉴，具有一定的指导意义。