浅谈长输管道山区安全设计及施工_张洋.pdf

Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言长输天然气管道的主要特点就是管径大，距离长，跨越省市多，管线敷设经过的地形地貌复杂，如平原、水系、林地、山区等。我国山区地面积为663.6万km2，占全国国土总面积的69.1%。天然气管道工程不可避免都会有一定的比例敷设于山区内。由于山区地形复杂，山体坡度大、土质坚硬、植被茂盛等特点，在山区段敷设管道是工程的设计难点1。本文以合肥燃气集团环巢湖天然气高压管线工程庐江巢湖段项目翻越帽沿山为例，介绍了管道翻山越岭的安全设计及施工。2项目概况合肥燃气集团环巢湖天然气高压管线工程庐江巢湖段项目，该项目是安徽省省网规划中心主环的重要组成部分，起点位于合肥市庐江县的庐北门站，终点位于合肥市巢湖市的花山输气站，管道全长约119 km，设计压力6.3 MPa，管径为D711 mm12.7 mm，材质为L485（X70）。工程位于庐江县冶父山镇帽沿山段，考虑现状地貌、高速公路及城镇规划等原因，该段管线采用直埋敷设翻越帽沿山的方案，长度约1.3 km，地势较缓，最大坡度36，现状自然标高41.61109.59 m。3管道安全设计管道翻山越岭是不可避免的。对于地势平缓且地质条件稳定的山区，管道可直上直下山坡，并在一定条件下可沿着等高线敷设；对于地势陡峭且地质灾害频发的山区，管道不宜直上直下山坡，不可沿着等高线敷设，否则发生滑坡、泥石流时，管道会暴露，然后大概率会被冲断，发生重大的安全事故。管道顺坡埋地敷设时，应依据管道纵坡坡度、回填土特性和管沟地质条件，在管沟内设置截水墙，截水墙的间距宜为浅谈长输管道山区安全设计及施工Elementary Discussion on Safety Design and Construction ofLong-Distance Pipeline in Mountainous Area张洋1，郑家友2（1.中国市政工程华北设计研究总院有限公司合肥分公司，合肥 230000；2.合肥燃气集团有限公司，合肥 230000）ZHANG Yang1,ZHENG Jia-you2(1.China Municipal Engineering North China Design and Research Institute Co.Ltd.,Hefei Branch,Hefei 230000,China;2.Hefei Gas Group Co.Ltd.,Hefei 230000,China)【摘要】以某天然气高压管线工程翻越帽沿山为例，基于工程现状，对长输管道山区敷设设计及施工技术进行研究，对固定支墩、截水墙、排水沟、土工格室植被护面等安全措施的施工工艺进行具体介绍，并对管道安全施工的要点进行详细阐述。【Abstract】Taking a natural gas high pressure pipeline project over the Maoyan Mountain as an example,based on the current situation ofthe project,paper studies the design and construction technology of long-distance pipeline laying in mountainous areas,introduces theconstruction technology of security measures such as fixed support pier,cut-off wall,drainage ditch and geocell vegetation protection indetail,and expounds the key points of pipeline safety construction in detail.【关键词】长输管道；山区敷设；安全设计；安全施工【Keywords】long-distance pipeline;mountain laying;safety design;safety construction【中图分类号】TE973【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）06-0208-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.064【作者简介】张洋（1988），男，安徽肥东人，工程师，从事燃气工程规划、设计与研究。2081020 m；管道横坡向埋地敷设时，管沟附近坡面应保持稳定，水工保护设计应根据地形、地质条件综合布置坡面截、排水系统和支挡防护措施；应依据边坡坡度在坡脚处设置护坡或挡土墙防护措施；宜根据边坡雨水汇流流量在坡面设置截、排水沟。排水沟应充分利用原始坡面沟道，出水口设置位置不应对管道、耕地或邻近建（构）筑物形成冲刷。3.1固定支墩庐江巢湖段项目管道穿越帽沿山从坡脚到坡顶，采用的是直上坡顶，到达坡顶后，沿着等高线敷设，然后再直下坡底。考虑管道自重，管道坡顶坡底弯头承受的应力很大，设计时在坡底坡顶设置水平敷设段管道，并在水平敷设段管道位置设置固定支墩，用来固定管道，确保管道不会因自重下滑，沿坡敷设时，若长度较长，结合计算考虑在管道中间设置多处固定支墩。固定支墩的做法就是使用锚固法兰固定管道，然后用混凝土包裹锚固法兰达到固定作用（见图1）。开挖固定支墩基础时，挖去原状土然后夯实，处理后的地基承载力不小于200kPa。超挖部分用级配良好的粗砂或中砂分层回填，并洒水振实，压实系数不小于0.97。固定支墩基础采用C30，垫层采用C15，与固定支墩连接的锚固法兰钢材材质选用Q235B，焊条E43系列，外露铁件均涂红丹1道，调和漆2道，施工中注意避免锚固法兰和钢筋的直接接触。图 1固定支墩做法管道敷设开挖时，山区段管沟开挖时应比管底设计标高超挖0.3 m，在管道下沟前用细砂回填超挖部分，管顶以上0.5 m范围内也应夯实回填细粒土，管顶以上0.5 m至地面用原土夯实回填。填土中心线需高出地面0.20.3 m，两侧呈弧形平缓过渡至地面，以利散水。3.2截水墙管道翻越帽沿山，纵向沿陡坡地段敷设时，为了保证管道上方回填土不会发生水土流失，每间隔20 m设置截水墙达到挡土、截水的效果。关于截水墙的设计，其墙身为浆砌石结构，采用铺浆法砌筑，砂浆M7.5，砂浆饱满度不小于95%，铺浆过程中不得形成通缝。浆砌石料选用MU20以上的块石、片石，粒径不小于20 cm。一般情况下，沟深小于4 m，截水墙应做至沟顶，若管沟超深大于或等于4 m时，截水墙可以不做至沟顶。管沟超宽时（设计时按沟底2 m，边坡10.1计算），在保证沟壁的嵌入度（每边0.1 m）的条件下，墙宽相应增加。墙后填土应进行压实处理，以保证缝隙充填饱满，按先细（颗粒）后粗（颗粒）的原则回填。图2为截水墙施工现场。图 2截水墙施工现场同时还需要设置排水沟，排水沟位于管道的上坡侧。汇水沟位于山凹处，有排水沟的每个山凹，都在管道上方修筑汇水沟。沟长为在管中线上游一侧20 m，下游一侧10 m，依据水流速采用不同等级的排水沟。图3为排水沟施工现场。3.3土工格室植被护面管道下沟回填后，按照规范要求无法种植深根植物，因此，在地表设置土工格室植被护面，一方面保护水土不流失，Construction Technology工程施工技术209Construction&DesignForProject工程建设与设计另一方面保护生态环境。土工格室防护的坡面如为原土，须做整平处理，如为虚土必须进行夯实、整平处理。土工格室是浅层防冲刷结构，必须与深层防冲结构（如截水墙）结合，其效果会更好。土工格室为顺坡敷设，其顶面与原坡面在同一坡面线上。常用土工格室为PE合成片状材料经超声波焊接所制，格室高度为810 cm，焊点间距为400 cm。格室内设置固定桩，采用竹或者木料，其长度为2050 cm，桩径5 cm左右。固定桩与原坡面垂直打入，基本埋入原坡面中。由于坡面较缓时，仅在单片格室的角、边设置相应数量的抗滑固定桩（间距视不同土质条件而定）。格室内充填材料以原土为主，可填黏性土，并应简单夯实。结合植被措施时应填充黏性土，最后在格室内撒播草籽。4管道安全施工山区地段施工应遵循以下要求：施工前应制订对滑坡、不稳定边坡、崩塌和泥石流等危害的施工安全预案；山区地质灾害易发段施工时，应设置监测点和专职巡查人员，监测地质灾害动态；山区工程施工宜在早季进行，施工时采取措施截断流向滑坡、不稳定边坡和崩塌体的地表水和地下水；滑坡体和不稳定边坡体上不得积水，裂缝应封填密实；滑坡体和不稳定边坡体未处理之前，严禁在坡体上增加荷载，严禁在坡脚前缘减载；采用削坡减载方案整治滑坡体和不稳定边坡体时，减载应自上而下进行，严禁超挖，严禁爆破减载；地质灾害易发地段的水工保护工程施工应在地质灾害防治措施实施完毕后进行；排水工程应先期施工；结构物的尺寸和位置应符合设计要求；施工中遇到异常地质情况时，应会同有关单位进行处理；各种结构的基础应置于稳定地层；在易诱发地质灾害地段施工，基坑开挖应分段间隔施工并应加强支撑，随挖随砌，及时回填；与永久性支挡结合的临时支护措施、锚固设施不宜拆除。在山区段存在着设备溜滑、设备坠落、石方滚落、山体滑坡等风险。管道翻越帽沿山时，山坡上层为素填土，厚度约0.61 m，下方为强-中风化云母片岩，坡度最大处约为36。翻越帽沿山时，有纵坡和横坡敷设。纵坡施工主要风险在于设备下滑，尤其在雨后，应当心挖机溜滑而造成挖机倾覆后滚落坡底，造成重大安全事故及人员生命危险。施工过程中，要求施工单位构筑相应的施工平台，必要时采用相应的措施固定挖机，挖机以“之”字形上下坡。挖机挖出的土方放至下坡处，指导挖机工作的安全指导员应位于上坡处，以免滚落石头造成危险，管道布管及下管时，要时刻注意安全，安排专员进行指挥及引导。横坡施工主要风险在于山体滑坡造成挖机倾覆滚落坡底，造成重大安全事故。施工过程中，要求施工单位在清理作业带时，清除松动石块，夯实作业带，局部陡峭段设置挡土墙，也需要安排安全指导员位于上坡段，挖机挖出石方放在下坡处，但不应放至作业带之外，以免石方滚落造成安全事故2。管道开挖管沟时，在坡底设置安全围栏，施工进行时，施工人员远离坡底，挖机挖出的石方，无法用于回填，应缓慢移至坡底堆放，由当地政府统一处理，管道下沟时及施工人员沟下焊接时，要求施工单位沟上安排专人监督、指挥及引导，并且要求施工单位施工严格控制明火或火星。5结语由于管道在山区敷设的情况逐年增加，针对不同地形复杂的山区地段，设计及施工应采用相关不同的安全措施，保证管道施工安全及后期安全运行3。【参考文献】1曹晓慧.燃气管道施工过程管理和现场安全管理研究分析J.建材发展导向（上）,2019,17(8):360.2柯净海.燃气管道施工过程管理和现场安全管理研究J.建筑工程技术与设计,2019(19):3688.3杨飞.燃气管道施工过程管理和现场安全管理研究J.城镇建设,2019(6):281.【收稿日期】2022-09-07图 3排水沟施工现场210