长输管线敷设标准版.docx
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长输管线敷设标准版
长输管线敷设（标准版）
Safetymanagementisanimportantpartofproductionmanagement.Safetyandproductionareintheimplementationprocess
（安全管理）
单位：
_________________________
姓名：
_________________________
日期：
_________________________
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长输管线敷设（标准版）
备注说明：
安全管理是生产管理的重要组成部分，安全与生产在实施过程，两者存在着密切的联系，存在着进行共同管理的基础。
一、埋地敷设
1．埋深要求
管道埋深是指管顶至地面覆土深度。
管道最小埋深是根据地区级别、农田耕作深度、地面负荷对管道的强度稳定性的影响等因素综合考虑决定。
一般最小埋深要求见表4-7。
在不能满足最小埋深要求或外载荷过大，外部作业可能危及管道安全的地方，应采取措施对管道加以保护。
当输送的天然气在地温的条件下有水和管线通过有冻胀危害的冻土地区时，管线应埋设在冻土深度以下。
管道实际埋深根据地形、土质和管线弯头数量综合考虑。
表4-7埋地管线最小埋深要求（m）
地区等级
土壤类
岩石类
旱地
水田
一级
0.6
0.8
0.5
二级
0.6
0.8
0.5
三级
0.8
0.8
0.5
四级
0.8
0.8
0.5
注：
地区等级是根据管线所在区段连续2km长，管中心线两侧200m宽范围内居民住户数量和种类划分为四个不同地区级别。
（1）一级地区供人居住的建筑物内的户数在15户或以下的区段；
（2）二级地区供人居住的建筑物的户数在15户以上，100户以下的区段；
（3）三级地区供人居住的建筑物的户数在100户或以上的区段，包括市效居住区、商业区、工业区、发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区；
（4）四级地区系指四层及四层以上楼房（不计地下室层数）普遍集中、交通频繁、地下设施多的区段。
地区等级的边界线距其范围内最近一幢建筑物外边缘应等于或大于200m。
在一、二级地区内的人群聚集场所，如学校、医院，以及其他公共场所等，应按三级地区对待。
为一个地区的发展规划，足以改变该地区的现有等级时，应按发展规划划分地区等级。
2．管沟
管沟开挖深度应符合设计要求。
管沟开挖边坡应根据土壤类别确定，保证不塌方，不偏帮。
当缺少地质资料时，沟深小于5m，且不加支撑的管沟，管沟边坡的允许坡度可参考表4-8。
表4-8管沟允许边坡坡度
土壤名称
边坡坡度
人工挖土
机械挖土
沟下挖土
沟上挖土
砂土
1/1.0
1/0.75
1/1.0
亚砂土、含卵砾石土
1/0.67
1/0.50
1/0.75
亚粘土
1/0.5
1/0.33
1/0.75
干黄土
1/0.25
1/0.10
1/0.33
示风化岩
1/0
-
-
细粉流砂
1/1.0～1/1.5
-
-
次生黄土
1/0.5
-
-
在水文条件不良的地段，管沟边坡应试验确定，挖深超过5m以的管沟，可将边坡适当放缓，加筑平台或支撑。
用机械挖沟时，其边坡土壤结构不得被搅动或破坏。
沟底宽度。
当管沟深度小于或等于3m时，沟底宽度应按下式确定。
B=Dm
+K（4-5）
式中B——沟底宽度（m）；
Dm
——管道防腐外层直径（m）；
K——沟底加宽余量（m）。
沟底加宽余量应符合表4-9的规定。
表4-9沟底加宽余量（m）
施工方法
沟上组装焊接
沟下组装焊接
地质条件
旱地
沟内有积水
岩石
旱地
沟内有积水
岩石
K值
0.5
0.7
0.9
0.8
1.0
0.9
当管沟深度大于3m而小于5m时，沟底宽度应加0．2m；若管沟需加支撑，应考虑支撑结构的厚度。
当管沟深度超过5m时，应根据土壤类别确定沟底宽度。
管沟断面形状一般选用倒梯形断面，当深度较大，或土壤较松散时可选用下部为矩形上部为梯形的混合断面管沟。
3.管沟基础处理
一般土方地区，沟底铲平夯实即可。
在岩石地区，为了防止岩石棱角扎坏防腐层，需垫0．2m厚土或细砂。
如遇管沟底为建筑垃圾等腐蚀性较强的填土地段，沟底基础需换土夯实；在自重湿陷性黄土地区的斜坡、陡坎地段，为了防止雨水渗入沟底造成沟底沉陷，需采用2：
8（体积比）灰土进行沟底基础处理。
4.管沟回填
管道下沟后，应保证与沟底相接触。
管底至管顶以上0.3m范围内，回填土中不得有块石、碎石等硬物，以免损伤防腐层。
回填土应夯实，其密实度应大于0．90回填土高度应高出地面0．2m，让其自然沉陷，避免沿管沟形成低畦地带而积水。
5.土堤敷设
土堤敷设是在不宜开挖管沟或开挖不足的地段，在地面筑土堤以保证管道的覆土深度。
输气管一般无保温要求，不推荐大段的筑土堤敷设方式。
但在局部黄土深沟、岩石斜坡段、沼泽地区也有采用筑堤敷设方式，目的是减小管线安装工程量和土石方工程量。
二、不良地质区段的管道敷设
1．沙漠地区
沙漠是指地表以沙质为主的荒漠。
沙漠地段干旱缺水，风力大而频繁，植被稀少，交通困难，有的沙丘还具有移动性。
沙漠地区的管道敷设必须适应恶劣的自然环境。
施工时要根据沙漠的特点，采用不同的施工机具和施工方法，工程上要采取相应措施确保管道安全。
主要有：
（1）摸清沙漠自然规律，减少风沙危害
在沙漠地区进行管道建设首先应弄清楚沙漠的自然规律、沙漠成因、风沙季节、沙暴强度、主导风向、沙丘移动方向和运移度、起伏度、沙土厚度等。
（2）选择有利地形
沙漠中的路线走向应尽可能与主导风向一致，选择植被较好的固定或半固定沙丘，或沿右河道“走廊式”地或沙垄间、沙丘间的背风低地，以减少风力的作用。
（3）在移动沙丘地段应尽量减少管线在移动沙丘段长度，并应将线路选定在该移动沙丘向风一面。
（4）在半固定沙丘和固定沙丘地段的管线施工应尽量减少深挖、减少植被的破坏，防止流沙再起。
（5）在流砂地段的管线两侧，当年降雨量在100mm以上时，应采用植物固沙，在植物固沙未起作用前，必须用稻草、麦草或其他树枝扎制草方格固砂。
草方格尺寸一般为1m×1m，防护宽度根据风力、风向和沙丘活动规律确定。
一般迎风侧100～200m，背风侧50～100m。
（6）在极度干旱地区，可采用卵石、粘土、炉渣铺砌保护层，厚度5～10cm，也可采用乳化沥青、废原油洒在沙丘表面固砂。
（7）选择风沙危害较小的季节施工。
（8）配置适用于沙漠地区的运输和施工机具。
如覆带式和低接地比压的宽轮胎式车辆，尽量提高机械化施工程度和装配化程度，缩短沙漠地区施工周期。
2.淤泥质软土
凡天然含水量大于液限，孔隙比大于1．0，小于1．5的软土称淤泥质软土。
淤泥质软土是在静水或流速很低的流水环境条件下沉积，经生物化学作用形成的。
它的特性是强度低（0．01～0.04MPa）、压缩性高、变形大。
含水量大的还具有流塑性。
沼泽、淤泥漫滩、水稻田等都属于淤泥质软土。
在淤泥质软土地段，由于地面承载力低，施工机械通行困难；管道建成经过一段时间后，会改变管道原来位置（沉陷或上浮），使管线产生附加轴向力，严重的甚至造成管线断裂。
四川天然气管道在“烂泥田”中多次发生漂出水面，造成管道变形，妨碍农民耕种。
根据淤泥质软土的承载能力，可分为三种类型：
Ⅰ型是对地压力0.02～0.03MPa的施工机械能来回行走的；Ⅱ型是对地压力不超过0.01MPa的施工机械能操作和行走的；Ⅲ型就是施工机械无法行走的四川的烂泥田大都属于Ⅱ、Ⅲ类。
常用施工机械接地比压数据见表4-10。
表4-10常用施工机械接地比压
施工机械名称
牵引车D80
湿地推土机D60
单斗挖掘机
弧焊机
辅管机572G
接地比压/MPa
0.056
0.023
0.023～0.044
0.072
0.077
淤泥质软土地区管道敷设应防止管道下沉或上浮，为施工和管理创造必要条件，使施工机械能顺利通行。
由于淤泥质软土的承载力是随土的含水量而变化的，含水量愈少，土的承载力愈高。
因此，在有条件排水的地方，应首先挖明沟排水。
尽量降低地下水位和土的含水量，提高土的承载能力。
四川水稻田施工大都选择在秋收以后，采取挖沟排水的方法施工。
在无排水条件的地方应选择含水量和地下水位最低的季节施工。
在北方也可选择在地表封冻，地面承载力提高，施工机械能顺利通行的季节施工。
淤泥质软土地区敷管的工程措施主要是改善土层结构，提高地基承载能力，常用的方法是：
（1）在软土不太厚的情况下（小于2m）应将湿软土全部清除，将管道埋设在较硬的土层上，四川一般水稻田均采用此法。
（2）换土，在湿软土较厚而无法清除时，采用砂、砾石、块石或矿渣等换土，加强地基。
（3）用砂桩加固软土，在Ⅰ、Ⅱ型淤泥质软土区采用砂桩固土，可使土壤承载力增大到0．1～0．2MPa，可以大大减少管线的沉降量。
（4）在Ⅲ型淤泥质软土地区，可采用在地面铺层厚度为15～25cm的芦苇、树枝、竹片等，每层应相互交叉90°，然后在上面填土，用拖拉机压实，形成一条承载力较大的管线带，将管线埋设在土堤中。
在流塑性较强的淤泥质软土地段，特别是地表有水地段，还应防止管线漂浮，可采用锚杆、加重块或分段压块石加重的方法进行稳管。
上述敷设方案的选择，应根据土的承载力、管线允许沉降量，结合当地材料来源经计算分析后确定。
3．冻土
（1）冻土的特征凡温度等于或低于O℃，并含有固体水（冰）的土称为冻土。
只是温度低于0℃而不含固体水（冰）的土称为寒土。
冻土分多年冻土和季节性冻土。
冻结状态能保持3年以上的冻土称多年冻土，随季节变化而融化和冻结的地表土称季节性冻土。
水在冻结时体积膨胀，其膨胀量为9％。
土在冻结时，在一定条件下，七中水分向冻结面转移，发生聚冰作用，其结果是土体强烈膨胀，称为冻胀，而当遇到地温大于0℃时，冰融化，水渗流又造成土体沉陷。
含水土的冻结和消融过程中因土的力学性质或形状变化对管道工程将产生危害。
由于土的成分、含水量的不同加上地形变化而产生不均匀冻胀，造成管线弯曲，严重时将产生断裂；相反当温度升高，冻土融化，水分渗流后造成土的不均匀沉陷，也将使管线产生弯曲，甚至破坏。
产生冻胀的条件是：
具有冻胀敏感的土（如细颗粒粘土、粉土）；具有一定量的初始水分和外量补给水分（如地下水、降水）；冻结温度和时间。
三者缺一不可。
了解了冻胀条件后即可以在工程中采取措施防治冻害。
（2）冻土地区天然气管道工程的技术要求天然气输气管道一般是输送干气，水露点低于管线经过地区最低土壤温度5℃以上，因此不会有水冻结而堵塞管道问题，主要是防止冻胀和热融沉陷给管线造成的危害。
在设计选定线路时，一是尽量将管线避开冻胀和热融沉陷厉害的地区；二是采用工程措施消除冻胀和热融的产生条件。
主要有：
1）线路走向应尽量选择在不冻胀或冻胀性较弱的地区，尽量避开冰锥、冰丘，带有饱含冰土和湿粉质土的斜坡。
一般岩石、碎石、砾石土、砂土等颗粒土基本不会发生冻胀，而冰锥、冰丘、饱合冰土等最容易发生融陷。
2）管线走向应选择地势高，地下水位低，土壤含水量低，地表排水良好的地段。
这些地区土壤含水量少，无补给水的条件，土壤不会发生冻胀或冻胀轻微。
3）在永冻土地区，管道埋设后应保持冻土的冻结状况，减少扰动。
当输送气体温度较高时，可采用管道保温，也可采用将天然气预冷却，防止管道周围冻土热融。
美国铺设在阿拉斯加永冻土地区的天然气管道，就采用将天然气冷却到0～-17℃后再进入管道，防止输送气体的热能造成冻土融陷而破坏管线。
4）合理选择冻土地区天然气管道的埋深。
目前国内天然气管道一般均埋设于冰冻线以下，在冻土深度小于1．5m，且冻土有较强的冻胀性的条件下是合适的。
但在冻结深度较深（大于1．5m），在一些砂土、砾石或土壤含水量低于12％的其他冻胀性较弱的土质，其管道可直接埋在冻土中。
因管内无水，勿需考虑管内冻结堵塞，而土的冻胀性较弱，也不会因冻胀造成管线破坏，这样可以减少土石方工程量。
5）采用管底基础换土处理，消除冻胀。
在冻土地区敷设管道（土堤敷设或沟埋敷设），如果管底基础土冻胀厉害，可采用换砂砾石或其他弱冻胀性的土做管底基础，厚度为0．2m，然后敷设管道。
这种方法在阿拉斯加天然气管道工程中被成功地采用，我国青藏铁路工程中给水管道也曾采用。
4．湿陷性黄土地区
（1）湿陷性黄土的特征黄土在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏而发生显著附加下沉的，称为湿陷性黄土。
在受水浸湿条件下，在上覆土的自重压力作用下就会发生湿陷的黄土称为自重湿陷性黄土，在大于上覆土自重压力下才发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土。
我国湿陷性黄土分布很广，华北、西北、东北地区均广泛分布。
湿陷性黄土地区的管道，常因地基土沉陷引起管道变形和断裂，而地基常是无任何先兆而突然大面积沉陷，造成管道、电缆等全部断裂，危害甚大。
为了防止湿陷性黄土给建筑物和管道工程带来的危害，在总结大量实践经验的基础上，国家制定了《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25—1990）。
规范中对于防止湿陷性黄土危害的措施主要是：
1）消除黄土湿陷性。
采用桩基、深基础或基础处理的方法消除黄土的湿陷性；
2）防水措施。
做好排水、防渗漏等措施，截断水源，使具有湿陷性的黄土不构成湿陷发生的条件。
3）结构措施。
使建构筑物的结构能适应黄土湿陷的条件，保证安全。
（2）湿陷性黄土地区天然气管道的敷设目前我国输气管道敷设，凡在湿陷性黄土地区，基本都参照《湿陷性黄土地区建筑规范》中的原则采取以下措施：
1）选择地势较高，排水条件好，地质条件稳定的黄土梁、黄土塬等，使管线起伏小，不易被雨水浸湿造成湿陷。
2）在自重湿陷性黄土地区，采用灰土进行管沟基础处理。
灰土基础是熟石灰与黄土按2：
8（体积比）加水混合均匀），然后铺在沟底夯实、厚度为20～25cm。
3）在非自重湿陷性黄土地区采用沟底素土挖松加水（含水量16％左右）分层夯实，厚度为20～30cm。
消除部分湿陷量。
4）地表砌筑排水沟、管沟顶采用灰土护坡防水，截断水源，防止地表水渗入沟底造成湿陷。
5）尽可能采用弹性敷设，使管道有一定的抗地基湿陷的能力。
对于输气管道，自身重量低于同体积黄土的重量，不会对黄土基础造成附加压力，而天然气管道自身又没有水，不会因管道漏水造成湿陷。
因此，对输气管道采用灰土基础防止湿陷作用不大，且工程量大，投资花费较多。
敷设长距离天然气管道，所经之处属于何种土壤、并未全部勘测，是自重还是非自重湿陷性黄土并不完全清楚。
在施工中必须防止地面水（工业排水、农业灌溉水、雨雪水等）流入管沟造成不均匀沉陷。
5．高烈度地震区
凡地震烈度大于6度的地区称为高烈度地震区。
在高烈度地震区敷设管道必须采取抗震措施。
（1）地震对管道工程的危害地震是地球的内力作用下引起的一种地质现象，主要是由于地壳运动而引起的。
它的特点是传播范围广，振动时间长而剧烈，往往造成突发的自然灾害。
地震对管道工程造成的危害如下。
1）因发生断层运动，引起地层拉伸或压缩，造成管道的断裂、扭曲和曲折。
2）因地基土质液化使埋设管线上浮造成管变形和断裂。
3）因与管道相连的设备摇动而使管道断裂。
4）因地震弹性波在地层传播过程中的拉伸与压缩作用，使管道接口断裂。
5）管道在地震力作用下因三通、弯头等管件造成应力集中而断裂。
6）由于管道断裂后引起火灾、中毒等次生灾害，或由于地震引起其他建构筑物倒塌而压坏管道。
地震对管道的危害程度与地震烈度大小、管道是否处在断层上、管道地基土的性质、埋深和管道结构有关。
对于地震烈度6度或低于6度区域内，管道损坏一般轻微，大于6度的区域内造成的损坏随烈度增大而逐渐加大。
地震烈度大小与管道损坏情况见表4-11。
表4-11地震烈度与破坏情况对照表
烈度
人的感觉
管道损坏情况
其他现象
Ⅰ
无感觉
无明显损坏
Ⅱ
个别人有感觉
Ⅲ
室内多数静止的人有感觉
门、窗轻微作响，悬挂物微动
Ⅳ
室内多数人有感觉，室外少数人有感觉，少数人梦中惊醒
门窗作响，悬挂物明显摆动，器皿作响
Ⅴ
多数人普遍有感觉或从梦中惊醒
门窗，屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落，抹灰出现微裂缝，不稳定器物翻倒
Ⅵ
惊展望失措，仓惶逃出
管架上的管道位移不明显，在土质条件不利地区支墩倾斜
房屋损坏，个别砖瓦掉落，墙体出现微细裂缝，河岸及松散土出现裂缝，出现喷砂，冒水，地面砖烟囱轻度裂缝，掉头
Ⅶ
大多数人仓惶逃出
个别地面管道纵轴了现明显弯曲，管架上管道位移，不利土质条件地区支墩位移，浅埋支架下陷，管道与设备连接处可能发生明显变形
房物轻度破坏或局部破坏、开裂，但不妨碍使用；河岸坍方，饱合砂层常见奔砂、冒水、松软土上地裂缝较多，大多数烟囱中等破坏
Ⅷ
摇晃颠簸，行走困难
埋地钢管损坏（管壁起皱）严重，土堤内管管可能拱出地面，管架支墩明显损坏，管架倒塌、倾斜，管子滑落，地面管道纵轴出现屈曲
房层中等破坏——结构受损，需修理，干硬土上亦有裂缝。
大多数因囱严重破坏
Ⅸ
坐立不稳，行人可摔跤
地上管道和支墩损严重，支架上下陷，倒塌，管子滑落，管子沿纵轴弯曲，埋地管道明显损的破坏
房屋严重破坏，墙体龟裂、局部倒塌，修复困难，干硬土上有许多裂缝，滑坡，坍方常见，砖烟囱倒塌
Ⅹ
骑车人会摔跤，下于不稳定的人摔出几迟远，有抛起感
地上管道大量破坏，地下管道破坏严重
房屋大部倒塌，不堪修复。
山崩和地震断裂出现，基岩上的拱桥破坏，大多数烟囱从根部破坏和倒毁
Ⅺ
地上管道完全破坡，地下管道大量破坏
房屋全部毁坏，地震裂缝延续很长，山崩常见，基岩上拱桥毁坏
Ⅻ
地上管道完全破坏，所有地下管道损坏和破坏
地面剧烈变化，山河改观
（2）震害对埋地管道破坏的特点
1）软弱地基和复杂地基中的管道比基岩地基中的埋地管线震害严重得多。
根据日本和美国对近几十年地震灾害调查表明。
地质土壤条件对地下管线震害危害程度，以基岩上最小，粘土与粉土等细颗粒土壤上危害最大。
2）在地变形与裂缝发育的地区地下管线震害最严重；在地堑、严重裂缝、不均匀沉陷、滑坡的地方地下管线破坏最厉害。
3）地下管线破坏是地基变形而引起的。
由于基岩或坚硬的地基中永久变形很小，故震害较轻，而软土地基容易产生永久变形，故震害也较严重。
4）地下管线抗震能力主要取决于其柔性和延性，特别是接头。
选用延性较好的管材，使管道系统具有较大柔性是抗震设计的关键。
5）地下管道在震害中，轴向变形影响大于弯曲变形。
（3）输气管道的抗震措施为了使管道在遇到低于设防烈度以下的地震灾害时，不致使人民生命和主要干线遭受严重危害，使震害被控制在局部范围内，尽量避免造成次生灾害，并便于抢修和迅速供气，国家有关抗震规范规定，凡在地震基本烈度大于6度的地区进行工程建设，必须进行抗震设防。
石油天然气行业已颁布《输油（气）埋地钢质管道抗震设计规范》（SYJ4050—1991）。
输气管道抗震措施如下：
1）选择对抗震有利的场地。
尽量避开高烈度地震区和地震断裂带避开松软的场地土，如饱和砂土、人工填土，选择基岩、坚实的碎石和硬粘土等坚硬的场地土，选择地势平坦、开阔、地形变化小的地区，避开陡坡、峡谷、孤立山丘等地质构造不稳定的场地。
2）在地震烈度7度及其以上的地区，输气管线应远离人口稠密区和重要工矿企业，并在其两侧设置紧急切断阀，以减少震灾后次生灾害的影响和便于迅速抢修恢复供气。
3）尽量减少架空敷设，尽量降低架设高度，提高管线整体的柔性。
管架上的管道两侧应设置挡板，防止甩动。
4）在软土地区，宜采用粗砂或碎石土进行回填，尽量减少地震时土的变形量。
5）管线穿过活动断层带时可以采用如下措施：
a．尽量选择地面敷设；如果埋设则应浅埋，管沟应宽大，沟壁带斜坡。
b．选择合适的通过方向，尽量减少管线受压缩，在通过逆冲活动断层时应斜交。
c．增加管道壁厚。
d．在断层过渡带内增设膨胀节，在过渡带内不得改变管径和壁厚，不得设置三通、阀门和固定墩等限制管子位移的设施。
6）管线通过沙土液化区时，应采用粘土、细砾石土等非液化土回填；管线直径较大，地震使土液化后可能使管线上浮的需要采用混凝土加重、抗浮桩等抗浮措施、稳定管线，防止变形和断裂。
7）管线通过河流、沟渠、陡坎等地形变化剧烈的地方，管线应降坡，其坡角一般不大于30°，以防止弯头角度太大，地震时管线变形破坏。
8）管线通过活动断裂带和9度区中软弱场地土的管线焊缝，应进行100％X射线探伤，焊缝质量应达到Ⅱ级标准。
以上措施应结合工程具体情况，经技术经济对比分析后确定选用。
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