李 剛，劉柏秀

(1.廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029；2.南寧市工程咨詢規(guī)劃事務(wù)所，廣西 南寧 530022)

0 引言

近年來，我國的交通運(yùn)輸和社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了迅速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年我國公路運(yùn)營里程已達(dá)到501.25萬km，管道里程達(dá)到12.66萬km，公路沿線的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和走廊資源也日益豐富，由于交通便利，公路沿線已經(jīng)成為眾多單位投建的首選地理位置，公路用地范圍內(nèi)的涉路工程項(xiàng)目日趨增多、復(fù)雜，引發(fā)的交通安全問題也與日俱增[1]，其中以油氣管道穿越工程最具有代表性。在設(shè)計(jì)和施工過程中，油氣管道在公路橋梁下交叉穿越的情況難以避免，而國內(nèi)關(guān)于油氣管道穿越工程的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)管道與橋梁基礎(chǔ)等公路地下構(gòu)建物的安全凈距沒有做出明確統(tǒng)一的規(guī)定，管道與橋梁基礎(chǔ)等公路地下構(gòu)建物的交互關(guān)系及安全凈距已經(jīng)成為影響管道穿越工程安全的關(guān)鍵因素。

國內(nèi)外針對(duì)管道穿越工程中油氣管道與地下構(gòu)建物的安全距離相關(guān)的研究較少。國外標(biāo)準(zhǔn)中[2]，美國國家標(biāo)準(zhǔn)ASME B31.8-2012和加拿大國家標(biāo)準(zhǔn)《油氣管道系統(tǒng)》(CSA Z662-2007)都未對(duì)管道與建(構(gòu))筑物間的距離提出具體要求，而是將管道沿線分成不同的地區(qū)等級(jí)，針對(duì)不同等級(jí)的地區(qū)采用不同的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)。美國聯(lián)邦法規(guī)《管道安全法天然氣部分》(49CFR-2011)第192.325條規(guī)定：輸氣管道與地下構(gòu)建物的間距應(yīng)≥0.305 m，若無法滿足此間距，則應(yīng)對(duì)輸氣管道采取保護(hù)措施，避免其他結(jié)構(gòu)物對(duì)管道造成損壞。澳大利亞、新西蘭《金屬管道上的電危害》(AS/NZS 4853-2000)規(guī)定：金屬管道與電力和通信電纜及其他管道之間的水平距離應(yīng)≥0.6 m。荷蘭《管道系統(tǒng)的要求》(NEN 3650-1-A1)中明確規(guī)定：并行的兩條地下管道的間距應(yīng)≥0.4 m。在國內(nèi)，董捷等[3]依據(jù)燃?xì)夤艿琅c懸臂樁的相互作用關(guān)系，通過三維有限元計(jì)算模型進(jìn)行研究，提出了燃?xì)夤艿琅c懸臂樁支護(hù)基坑開挖邊界的安全間距建議值。王魁、張宇孔[4]通過對(duì)比分析法律、規(guī)章及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，總結(jié)出長輸燃?xì)夤艿琅c其他管道、鐵路、公路、通信線纜、電力設(shè)施、橋梁等的安全保護(hù)距離，提出了長輸燃?xì)夤艿腊踩Ｗo(hù)工作的建議。汪振

宇等[5]通過對(duì)比分析行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管道并行間距的要求，并考慮管道現(xiàn)場(chǎng)施工、維搶修所必需的空間，提出了長輸管道與城市燃?xì)夤艿?、電力電纜、給排水管道等地下構(gòu)建物并行時(shí)的最小凈距，為其他管道線路的設(shè)計(jì)和施工提供參考。張俊斌[6]通過分析基礎(chǔ)設(shè)施中地面建筑物、地下構(gòu)建物、架空輸電線路、鐵路及公路與油氣管道安全距離的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)安全距離不足時(shí)可能造成的后果進(jìn)行了闡述，為油氣管道的施工與管理提供參考。

目前，油氣管道安全保護(hù)距離的相關(guān)研究和規(guī)定存在兩個(gè)問題：(1)涉及管道安全保護(hù)距離的研究基本都是關(guān)于油氣管道與其他用途的埋地式管道之間的研究，很少有針對(duì)公路、鐵路、橋梁、樁基等地下構(gòu)建物與油氣管道之間的安全距離研究；(2)我國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系受相關(guān)行政部門的管轄影響很深，形成了各行業(yè)部門自成一體、自行組織技術(shù)專家、自行規(guī)定的局面，導(dǎo)致管道穿越工程油氣管道項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工時(shí)依據(jù)不足，穿越工程安全性評(píng)價(jià)規(guī)范不統(tǒng)一、結(jié)論權(quán)威性不足等諸多問題。因此，本文將通過相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范及法律法規(guī)的對(duì)比分析，對(duì)管道穿越工程中油氣管道與公路地下構(gòu)建物的安全凈距進(jìn)行探討，提出油氣管道與公路地下構(gòu)建物的最小安全凈距建議值，以供路政管理、管道穿越工程設(shè)計(jì)及施工人員參考。最后以西南某市繞城高速路天然氣高壓輸油氣管道穿越工程為例，分析油氣管道穿越工程的位置關(guān)系和最小安全凈距在安全性評(píng)價(jià)工作中的應(yīng)用。

1 油氣管道與公路地下構(gòu)建物的位置關(guān)系

管道穿越工程在設(shè)計(jì)和施工過程中，油氣管道經(jīng)過規(guī)劃區(qū)或開發(fā)區(qū)時(shí)，與既有公路交叉穿越的情況不可避免，且越來越多，管道與公路地下構(gòu)建物的位置關(guān)系及安全凈距已經(jīng)成為影響管道穿越工程安全的關(guān)鍵因素。如果油氣管道的穿越位置選取不當(dāng)，或與地下構(gòu)建物的安全距離不足，一旦油氣管道發(fā)生泄漏并引發(fā)火災(zāi)爆炸，將會(huì)帶來極其嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[7]。油氣管道與公路橋梁之間安全隱患主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：(1)公路上處于運(yùn)行狀態(tài)的車輛載荷引起的土體長期振動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致管道疲勞開裂，進(jìn)而致使油氣發(fā)生泄露；(2)在公路橋梁附近的油氣管道一旦出現(xiàn)泄漏，可能遇到明火(車輛在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生火花)，從而出現(xiàn)劇烈燃燒或強(qiáng)烈爆炸，使橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平或豎向位移，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致橋跨結(jié)構(gòu)的損壞及墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的傾覆。為確保油氣管道穿越工程的施工及運(yùn)營安全，必須在規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段考慮好油氣管道與公路地下構(gòu)建物的位置關(guān)系和安全凈距，盡可能減小管道與構(gòu)建物在交互過程中的安全隱患。

關(guān)于油氣管道與公路橋梁交叉穿越時(shí)的位置關(guān)系，我國相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[8-10]已有明確規(guī)定：油氣管道需要與公路交叉穿越時(shí)，其穿越點(diǎn)宜選在路基穩(wěn)定、便于穿越的位置。比如公路的路堤段和管道的直線段，穿越宜避開高填方區(qū)、路塹、路兩側(cè)為同坡向的陡坡地段；當(dāng)條件受限時(shí)也可以從公路橋梁下交叉穿越，管道在公路橋梁下交叉穿越時(shí)，宜垂直正交，使交叉管段長度最短，穿越投資少，管理方便；當(dāng)受到地形地質(zhì)條件、地方規(guī)劃及各類敏感因素等的限制時(shí)，交叉銳角宜≥30°；在對(duì)管道采取規(guī)定的防護(hù)措施后，交叉角度可<30°。然而，針對(duì)油氣管道與公路地下構(gòu)建物之間的安全距離，我國的相關(guān)法律法規(guī)及國家標(biāo)準(zhǔn)沒有做明確規(guī)定，尚需進(jìn)一步研究探討。

2 油氣管道與公路地下構(gòu)建物之間的安全凈距

關(guān)于油氣管道與公路地下構(gòu)建物之間的安全距離，可依據(jù)行業(yè)相關(guān)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[11]來定義：“在確保油氣管道穿越工程施工、維護(hù)及搶修等工作有足夠的操作空間，且不影響公路地下構(gòu)建物(樁基)安全穩(wěn)定性的情況下，油氣管道與公路地下構(gòu)建物間的最小距離?！标P(guān)于該安全距離的起算點(diǎn)，《中華人民共和國石油天然氣管道保護(hù)法》(以下簡稱《保護(hù)法》)規(guī)定以管道中心線為安全距離的起算點(diǎn)，而《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50183-2004)附錄B規(guī)定以管壁外緣為管道防火間距的起算點(diǎn)，本文采用《保護(hù)法》的規(guī)定來定義管道穿越工程中油氣管道與公路地下構(gòu)建物(橋梁樁基)的最小安全水平凈距，如圖1所示。

圖1 最小安全凈距L示意圖

目前，針對(duì)油氣管道安全保護(hù)距離的規(guī)定，主要從兩個(gè)角度來考慮：(1)結(jié)合人口密集、土地資源緊缺的現(xiàn)狀，從便于管道的建設(shè)施工、運(yùn)行維護(hù)以及事故搶修考慮，規(guī)定油氣管道與城鎮(zhèn)居民點(diǎn)或重要公共建筑的距離應(yīng)≥5 m，并且在管道線路中心兩側(cè)各5 m地域范圍內(nèi)，禁止種植喬木灌木、取土采石及修建其他建(構(gòu))筑物；(2)結(jié)合新建橋梁樁基距既有公路橋梁樁基水平距離的規(guī)定，從不影響橋梁墩臺(tái)穩(wěn)定性和安全角度考慮，判斷管道與樁基礎(chǔ)的安全距離時(shí)，常采用樁徑的規(guī)定倍數(shù)來控制[12]。如表1所示對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及法律法規(guī)[13-17]關(guān)于油氣管道的安全保護(hù)距離進(jìn)行了總結(jié)。

表1 管道基本安全保護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)表

表1中油氣管道安全保護(hù)距離的規(guī)定主要以管道自身安全和周圍地下構(gòu)建物的穩(wěn)定性為原則，而不是通過控制安全距離來實(shí)現(xiàn)；在確定管道與周圍地下構(gòu)建物的安全凈距時(shí)，由于管道采取了安全防護(hù)措施，其自身的安全性是有保證的，因此只需考慮管道施工、運(yùn)維、搶險(xiǎn)搶修所需的空間及其他有關(guān)規(guī)定即可。綜合考慮油氣管道穿越工程施工對(duì)公路地下構(gòu)建物穩(wěn)定性的影響以及油氣管道施工、運(yùn)維、搶險(xiǎn)的空間需要，研究總結(jié)出油氣管道與公路地下構(gòu)建物之間的最小安全凈距建議值(見表2)，以供油氣管道穿越工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)及施工人員參考。

表2 最小安全凈距建議值表

研究結(jié)果表明：在管道穿越工程中，當(dāng)油氣管道與公路地下構(gòu)建物交叉穿越時(shí)，管道與公路地下構(gòu)建物之間的最小安全凈距要滿足不小于3倍的橋梁樁基直徑，且≥5 m的要求。橋梁基礎(chǔ)存在1.6 m的樁徑界值，當(dāng)基礎(chǔ)樁徑≤1.6 m時(shí)，可按5 m的規(guī)定來控制最小安全凈距；當(dāng)基礎(chǔ)樁徑>1.6 m時(shí)，最小安全凈距不得小于3倍的樁徑。

3 工程案例分析

通過搜集查閱相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范及法律法規(guī)，前文對(duì)油氣管道與公路地下構(gòu)建物的位置關(guān)系和安全凈距進(jìn)行了分析和研究，明確了位置關(guān)系并提出了最小安全凈距建議值，下面將結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行案例分析和檢驗(yàn)。

3.1 工程概況

西南某市繞城高速公路天然氣高壓輸儲(chǔ)氣管道穿越工程為某市主要輸氣及儲(chǔ)氣管線，沿繞城高速外側(cè)敷設(shè)，管徑采用φ1016×19.5 mm，設(shè)計(jì)壓力為4.0 MPa，總長約90 km。管道穿越工程位于繞城公路外側(cè)與高速公路交叉處，于K6+968～K7+165處采用人工微型隧道穿越該高速公路主線。穿越段長為197 m，天然氣管道與高速公路主線交叉角度為84°，穿越段起終點(diǎn)距該高速公路匝道坡腳線最小距離為7.2 m，附近有收費(fèi)站。穿越位置平面如圖2所示。

圖2 天然氣管道穿越某高速公路平面位置圖

3.2 天然氣管道與地下構(gòu)建物的位置關(guān)系及安全凈距分析

3.2.1 位置關(guān)系

經(jīng)核查，天然氣管道遠(yuǎn)離收費(fèi)站，與某高速公路主線的相交角度為84°、與該高速樞紐立交H匝道的相交角度為81°、與C匝道的相交角度為57°、與E匝道的相交角度為85°、與F匝道的相交角度為49°，均>30°，滿足規(guī)范要求。

3.2.2 安全凈距

經(jīng)核查，天然氣管道穿越工程某高速公路主線穿越段、H匝道及F匝道穿越段均為高架橋橋孔下穿越，C匝道及E匝道穿越段均為路基下穿越。該高速公路主線穿越段橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)樁徑采用1.8 m，H匝道及F匝道穿越段橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)樁徑采用1.5 m，管道穿越工程油氣管道中心線與該高速公路主線及匝道橋梁段墩臺(tái)基礎(chǔ)的凈距核查結(jié)果如表3所示。

表3 油氣管道中心線與高速樞紐橋梁段的位置關(guān)系及凈距核查結(jié)果表

由表3的核查結(jié)果可知：

(1)天然氣管道與高速公路主線及其匝道相交角度均>30°，滿足規(guī)范要求。

(2)高速公路主線穿越段橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)樁徑D為1.8 m，>1.6 m；油氣管道中心線與該高速公路主線橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的最小凈距為24.90 m，滿足大于3倍橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)樁徑5.4 m的要求。

(3)高速公路H匝道和F匝道穿越段橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)樁徑D均為1.5 m，<1.6 m；油氣管道中心與H匝道和F匝道橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的最小凈距分別為18.98 m和7.49 m，均滿足>5 m的要求。

4 結(jié)語

通過對(duì)國內(nèi)相關(guān)研究中存在問題的分析闡述及有關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的對(duì)比分析，得出以下結(jié)論：

(1)國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)或正在建設(shè)的油氣管道項(xiàng)目存在大量管道與既有公路交叉的現(xiàn)象，油氣管道一旦泄漏，極易發(fā)生火災(zāi)引發(fā)劇烈爆炸，造成重大人員傷亡和巨大財(cái)產(chǎn)損失，其安全問題應(yīng)引起高度重視。

(2)油氣管道需要與公路交叉穿越時(shí)，其穿越點(diǎn)宜選在路基穩(wěn)定、便于穿越的位置，當(dāng)條件受限時(shí)也可以從公路橋梁下交叉穿越，其交叉銳角宜≥30°。

(3)油氣管道與公路地下構(gòu)建物之間的安全距離，應(yīng)以管道施工、維護(hù)和檢修時(shí)與地下構(gòu)建物互不影響為原則，其最小安全凈距不應(yīng)小于3倍的橋梁樁基直徑，且應(yīng)≥5 m。

此外，油氣輸送企業(yè)應(yīng)針對(duì)實(shí)際情況和具體問題，對(duì)相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行分析研究，借鑒定量分析方法，確定合理的管道安全保護(hù)距離，同時(shí)應(yīng)高度重視并認(rèn)真研究套管、涵洞等保護(hù)技術(shù)。只有技術(shù)和安全保護(hù)距離相結(jié)合，才能切實(shí)降低管道穿越工程的風(fēng)險(xiǎn)。國家有關(guān)部門應(yīng)盡快組織研究人員完善相關(guān)的法規(guī)規(guī)章和技術(shù)規(guī)范，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范修編時(shí)應(yīng)積極與公路、鐵路等行政主管部門及其行業(yè)規(guī)范編制單位進(jìn)行協(xié)商，以確定合理統(tǒng)一的管道安全保護(hù)距離，更好地指導(dǎo)油氣管道穿越工程的建設(shè)。