油气管道穿越普速铁路方案研究

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　　摘  要：油气管道难免要与普速铁路交叉。文章结合工程实例，研究了管道穿越铁路营业线的模式选取以及方案设计，为今后油气管道穿越铁路的管理工作提供一定的参考。
　　关键词：油气管道;普速铁路;穿越工程
　　中图分类号：TE973         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）16-0060-02
　　Abstract： Oil and gas pipelines will inevitably cross with the general speed railway. Based on an engineering example， this paper studies the mode selection and scheme design of the pipeline crossing the railway business line， so as to provide some reference for the management of oil and gas pipelines crossing the railway in the future.
　　Keywords： oil and gas pipeline; general speed railway; crossing project
　　1 研究背景
　　随着我国国民经济的快速发展，特别是进入“十三五”计划以来，对石油、天然气等自然石化资源的消耗需求也日益增长。而国内的石化资源分布以及进口能源储备的布局，决定了采取管道长距输送模式是较为经济且符合节能减排等环保要求的，使之成为现今能源运输的主要方式之一。
　　普速鐵路通常指的是时速低于160km/h的铁路系统，包含线路、站场、桥涵、通信、信号、接触网、电力等综合专业设备的运输管理体系。虽然高速铁路在我国得到了迅猛的发展，但普铁营业线在国家铁路网系统中仍占有重要比重。
　　油气管道敷设受沿途地区的地形、地貌、地质、水文等自然条件的限制，必定会与普铁营业线进行交叉。在确保营运安全和施工便利的前提下，通过技术经济比较和综合分析，确定管道线路走向。
　　2 穿越铁路模式选择
　　现阶段，在我国经常采用的油气管道穿越铁路营业线的方式，如图1所示。
　　 2016年1月1日开始实施的，由国家能源局、国家铁路局联合印发的《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）第二章第五条 管道与铁路交叉位置选择应符合的规定[1]中：4.管道宜选择在铁路桥梁、预留管道涵洞等既有设施处穿越，尽量减少在路基地段直接穿越。
　　油气管道穿越既有铁路时，该规定推荐采用桥下盖板涵（或套管）和预留涵洞下穿模式，且宜采用垂直交叉或大角度斜交方式。从安全管理的角度考虑，推荐的几种穿越方式对既有铁路的影响最小：其一，管道穿越施工不用中断铁路运行或不需要向铁路管理部门申请“天窗”点来施工，仅须在铁路监管部门的监督下实施;其二，不会造成路基、道床等铁路既有设备沉降从而危害铁路运输安全，仅须在管道线位影响范围内采取注浆加固等加固措施;其三，尽可能地垂直交叉，使管线施工对铁路的桥下墩台、涵洞边墙等结构物的影响风险降到最低。
　　桥下穿越和预留涵洞穿越的模式对油气管道的线位颇有要求，需要管道先绕行至穿越点附近才能从铁路桥下或预留涵洞下穿通过，增加了管道的投资，经济性较差。这时，可选择在规划管道线路与既有铁路路基段交叉处，采用顶进套管或箱涵模式下穿通过。因铁路运输安全系数对路基、道床等设备的沉降控制要求十分严格，因此，向铁路管理部门报批管道下穿顶进施工时，如何严格控制工程质量，如何严格控制沉降量以及采取何种加固防护措施是铁路管理部门关注的重点所在。穿越处的地质状况、路基土体开挖振动大小、沉降管控是否严格有效等，均须进行详细论证和安全评估。在得出确保铁路运营安全的结论后，铁路管理部门方才会批复是否同意油气管道采用顶进下穿的方式通过铁路。
　　此外，油气管道下穿铁路路基段时，还可采用定向钻或隧道方式。此两种模式穿越铁路十分少见，受到如下几个因素的制约：（1）投资，这两种方式单体投资大，经济性差;（2）工期，虽然这两种方式施工技术已经成熟，但其施工周期长，工期十分不易受控;（3）受穿越点地质状况影响较大，沉降不可控，对路基安全性的影响难以预测，往往成为铁路管理部门拒绝批复的缘由。因此，除非特殊情况以及采取其他穿越模式十分困难等，一般不推荐采用定向钻或隧道下穿方式。
　　3 实例分析
　　3.1 工程概况
　　某市城西配气站-城东配气站燃气管道，为该市缓解用气短缺、满足城镇基本用气需求而新建的次高压输气管线。管线起于该市城西配气调压站，东北向沿外环路（含广青公路）进行敷设，止于城东调压站。管线总长6.36km，管径273mm，设计工作压力1.6MPa。
　　输气管道在皂角镇鼓林村穿越广岳铁路，穿越处紧邻广青公路，交通便利。穿越工作区属四川盆地亚热带湿润气候区，地势开阔平缓，地形微有起伏。穿越铁路地段地层岩性主要有第四系全新统人工堆积素填土、第四系全新统河流冲积的砂砾石层。工区地下水位较高。
　　3.2 穿越方案研究
　　3.2.1 上跨、下穿方案比较
　　根据规划管道的线路走向，跨越铁路通道处有现状公路上跨铁路桥。若管道以上跨方式通过铁路，将有两种选择即：新建上跨管道天桥和占用现状公路桥空间随桥敷设。这两种方案选择皆有弊端：新建上跨管道天桥，需在两侧增建加（减）压站，大大地增加了管道投资，另外铁路上有接触网高压电力线，安全性很差;随桥敷设也因挤占车辆、行人交通空间和防范车辆撞击带来的事故隐患而导致安全风险不可控。而采用下穿方式穿越铁路，则不会有上述安全风险。故该处输气管道穿越铁路的方案惟有下穿方式可行。 　　3.2.2 垂直交叉和斜交比选
　　管道规划沿道路敷设，在铁路穿越地段的两侧均紧邻广青公路。若以90°角交叉穿越则需将铁路南侧的输气管向北改线，形成“之”字形走位，且需增设开关阀（站），增长了管线，输集气也由此不够顺畅，加大了工程投资。
　　采取管道与公路桥并行的方式下穿铁路，首先节约了建设用地，响应国家有效利用土地资源的相关政策;其次减少了管线长度，使输气得以通畅，并节约投资，提高了建设资金的利用效率;第三，斜交布局合理避开了涵洞、信号机、接触网杆等铁路既有设备，将对铁路的影响降至最低。
　　因此，在广岳线K21+172.5处，管道采用60°斜交下穿铁路。
　　3.2.3 顶进钢筋混凝土箱涵或套管选择
　　该处采用顶进箱涵或者套管方案均可行，但建设场地的工程地质条件给箱涵顶进下穿带来了诸多不利：（1）工区地表大部为水田，局部低洼处积水，地下水发育。钢筋砼箱涵自重较大，顶推过程中易发生栽头下挫现象，且工后沉降较难受控;（2）根据《油气输送管道与铁路交汇工程技术及管理规定》，结合规划输气管结构类型而确定的下穿箱涵的最小结构尺寸为1.8m（高）×1.3m（宽）。箱涵尺寸较大，端头封闭的密闭性较差，易造成涵内进水浸泡，从而引起管道老化损坏;（3）斜交顶进时，铁路边坡土体受影响面积较大，稳定性更差。
　　而采用钢筋砼套管方案，因其可选的结构尺寸更小，路基稳定性更好，自重较轻，刚度较好，端头封闭性能更好，更适合本項工程。因此，根据《铁路工程设计防火规范》的要求[2]，输气管道下穿铁路应设专用套管，设计套管为直径100cm的钢筋砼圆管，总长30m，每节长2m。套管端口与输气管之间的环形空间在留出检查排气孔后其余用砖、沥青麻丝、防渗材料封闭。设计方案如图2所示。
　　3.2.4 加固防护措施
　　施工进场前应先与铁路设备管理相关部门签订施工安全协议[3]，配合调查施工地段的铁路通信、信号、接触网、电力等设备情况，并根据现场情况对相关管线进行必要的迁改防护。套管施工采用预制顶进施工，铁路加固采用1-16mD型钢便梁，在便梁支撑桩施工前，先用3-3-3-3P50旧钢轨吊轨加固线路。顶进施工期间，设置临时机车鸣牌，完工后恢复既有机车鸣牌。
　　3.3 问题和建议
　　管道穿越的营业线多为电气化铁路，路基上方有高压接触网线，对下方通过的输油、气管存在着交流电干扰，应采取排流防护措施，确保运营安全。
　　4 结束语
　　油气管道作为主要的能源输送系统之一，经常需要下穿通过普速铁路，其穿越方案的选择应因地制宜，详细分析影响因素。经过安全性综合分析与技术经济比较，确定安全可靠的技术方案，确保油气管道和铁路两个系统的运营安全。
　　参考文献：
　　[1]国家能源局，国家铁路局.油气输送管道与铁路交汇工程技术及管理规定[S].2015-10-28.
　　[2]TB10063-2016，铁路工程设计防火规范[S].
　　[3]中国铁路总公司.铁路技术管理规程（普速铁路部分）[S].2014.
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