油气输送管道穿越工程设计规范（GB50423-2007）

来源：www.dzslgd.cn 发布人：非开挖公司

油气输送管道穿越工程设计规范（GB50423-2007）

3.1 基础资料

3.1.1 穿越工程设计前，应取得所输介质物性资料及输送工艺参数。其要求应按现行国家标准《输油管道工程设计规范》GB 50253和《输气管道工程设计规范》GB 50251的规定执行。

3.1.2 穿越工程设计前，应根据有关部门对管道工程的环境影响评估报告、灾害性地质评估报告、地震安全评估报告及其他涉及工程的有关法律法规，合理地选定穿越位置。穿越有防洪要求的重要河段，应根据水务部门的防洪评价报告，选定穿越位置及穿越方案。

3.1.3 选定穿越位置后，应按照国家现行标准《长距离输油输气管道测量规范》SY/T 0055和《油气田及管道岩土工程勘察规范》SY/T 0053，根据设计阶段的要求，取得下列测量和工程地质所需资料：

    1 工程测量资料，包括1:200～1:2000，平面地形图(大、中型工程)与断面图；

    2 工程地质报告，包括1:200～1:2000地质剖面图、柱状图、岩土力学指标、地震、水文地质及工程地质的结论意见。

3.1.4 应根据下列钻孔布置要求获取地质资料：

    1 挖沟埋设穿越管段，应布置在穿越中线上。

    2 水平定向钻、顶管或隧道敷设穿越管段，应交叉布置在穿越中线两侧各距15～50m处。在岩性变化多时，局部钻孔密度孔距可布置为20～30m。

3.1.5 根据现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306，位于地震动峰值加速度a≥0.19地区的大中型穿越工程，应查清下列四种情况，并取得量化指标：

    1 有无断层及断层活动性质、一次性最大可能错动量。

    2 地震时两岸或水床是否会出现开裂或错动。

    3 地震时是否会发生基土液化。

    4 地震时是否会引起两岸滑坡或深层滑动。

3.1.6 穿越管段应有防腐控制的设计资料。

3.2 材料

3.2.1 穿越工程用于输送油气的钢管，应符合现行国家标准《石油天然气工业  输送钢管交货技术条件  第1部分：A级钢管》GB/T 9711.1或《石油天然气工业  输送钢管交货技术条件  第2部分：B级钢管》GB/T 9711.2的规定，并应根据所输介质、钢管直径、钢管壁厚、使用应力与设计使用温度等补充有关技术条件要求。对于管径小于DN300，设计压力小于6.4MPa的输油钢管或设计压力小于4.0MPa的输气钢管，可采用符合现行国家标准《输送流体用无缝钢管》GB/T 8163、《高压化肥设备用无缝钢管》GB 6479及《高压锅炉用无缝钢管》GB 5310有关技术条件要求的钢管。

3.2.2 穿越工程所用的建筑材料，均应符合国家现行有关标准。

3.2.3 结构工程所用钢材应符合国家现行有关标准的规定，其许用拉应力和许用压应力不应超过其最低屈服强度的60%，许用剪应力不应超过其最低屈服强度的45%，支承应力(端面承压)不应超过其最低屈服强度的90%。

3.2.4 符合本规范第3.2.1条的钢管，其许用应力应按下式计算。

    输油    [σ]=FΦσs     (3.2.4-1)

    输气    [σ]=FΦtσs    (3.2.4-2)

式中 [σ]——输送油气钢管许用应力(MPa)；

    σs——钢管规定屈服强度(MPa)；

Φ——钢管焊缝系数，符合本规范第3.2.1规定的钢管，Φ取1.0；

t——温度折减系数，当温度小于120℃时，t值取1.0；

F——强度设计系数，按表3.2.4取值。

     

穿越管段类型

     

输气管道地区等级

     

输油管道

     

一

     

二

     

三

     

四

     

Ⅲ、Ⅳ级公路有套管穿越

     

0.72

     

0.6

     

0.5

     

0.4

     

0.72

     

Ⅲ、Ⅳ级公路无套管穿越

     

0.60

     

0.5

     

0.5

     

0.4

     

0.6

     

Ⅰ、Ⅱ级公路、高速公路、铁路有套管穿越

     

0.60

     

0.6

     

0.5

     

0.4

     

山地隧道、冲沟穿越

     

0.60

     

0.5

     

0.5

     

0.4

     

水域小型穿越

     

0.72

     

0.6

     

0.5

     

0.4

     

0.72

     

水域大、中型穿越

     

0.60

     

0.5

     

0.4

     

0.4

     

0.6

    注：1 穿越渡槽、桥梁司视其重要性按水域芽越取用设计系数。

        2 输气管道地区等级划分应符合现行国家标准《输气管道工程设计规范》GB 50251的规定。

3.2.5 穿越管段的钢管壁厚应按下式计算，且选用钢管的径厚比不应大于100。

    式中δ——钢管计算壁厚(mm)；

    P——输送介质设计内压力(MPa)；

    Ds——钢管外直径(mm)；

    [σ]——输送钢管许用应力(MPa)。

    若管段未采取防腐蚀控制措施，钢管壁厚应考虑腐蚀裕量，按使用年限与腐蚀速率计算。

3.3 水域穿越

3.3.1 水域穿越工程设计应符合《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国防洪法》和《中华人民共和国水土保持法》等相关法律法规的规定。

3.3.2 水域穿越工程应通过水文部门或调研(试验)获得设计所必需的水文资料；其上游建有对工程有影响的水库时，应取得通过水库防洪调度后的设防洪水及水库下游对工程所在位置的冲刷资料。

3.3.3 选择的穿越位置应符合线路总走向。对于大、中型穿越工程，线路局部走向应按所选穿越位置调整。

3.3.4 水域穿越工程应按表3.3.4划分工程等级。并应采用与工程等级相应的设计洪水频率。

    桥梁上游300m范围内的穿越工程，设计洪水频率不应低于该桥梁的设计洪水频率。

          表 3.3.4 水域穿越工程等级与设计洪水频率

工程等级	穿越水域的水文特征		设计洪水频率
	多年平均水位的水面宽度(m)	相应水深(m)
大型	≥200	不计水深	1% (100年一遇)
	≥100～＜200	≥5
中型	≥100～＜200	＜5	2% (50年一遇)
	≥40～＜100	不计水深
小型	＜40	不计水深	5% (20年一遇)

    注：1 对于季节性河流或无资料的河流，水面宽度可按河槽宽度选取(不含滩地)。

        2 对于游荡性河流。水面宽度可按深泓线摆动范围选取；若无资料，可按两岸大堤间宽度选取。

        3 若采用裸管敷设或管沟埋设穿越，当施工期流速大于2m/s时，中、小型工程等级可提高一级。

        4 有特殊要求的工程，可提高工程等级；有特殊要求的大型工程可称为特殊的大型工程。设计洪水频率不变。

3.3.5 水域穿越管段可采用挖沟埋设、水平定向钻敷设、隧道敷设等形式。大、中型穿越工程宜作方案比选。

3.3.6 水域穿越长度和埋深应符合下列要求：

    1 两岸设有防洪堤坝，穿越的入出土点及堤下埋深应满足国家有关规定。

    2 在河中设有高出一般冲刷线的稳管工程，应考虑洪水的局部冲刷；穿越管段应埋设在一般冲刷加局部冲刷深度以下的安全深度。

    3 工程建在水库泄洪影响范围内，穿越管段埋深应考虑泄洪时的局部冲刷及经常泄水的清水冲刷。

3.3.7 水域穿越管段与桥梁间的最小距离应根据穿越形式确定，并应符合下列要求：

    1 采用开挖管沟埋设时，管段距离特大、大、中型桥不应小于100m；管段距离小桥不应小于50m。若采用爆破成沟时，应计算确定安全距离。

    2 采用水平定向钻机敷设时，穿越管段距离桥梁墩台冲刷坑边缘外不宜小于10m，并不应影响桥梁墩台安全。

    3 采用隧道穿越时，隧道的埋深及边缘至墩台的距离不应影响桥梁墩台安全。

3.3.8 水域穿越管段与港口、码头、水下建筑物或引水建筑物等之间的距离不宜小于200m。

3.3.9 采用水平定向钻或隧道穿越河流堤坝时，应根据不同的地质条件采取措施控制堤坝和地面的沉陷，防止穿越管道处发生管涌，不得危及堤坝的安全。水平定向钻入出土点距大堤坡脚宜大于50m。

3.3.10 水域穿越的输油气管段，不应敷设在水下的铁路隧道和公路隧道内。

3.3.11 穿越通行船舶的水域，管段的埋深应防止船锚或疏浚机具对管段的损伤。两岸应按现行国家标准《内河交通安全标志》GB 13851的规定设置标志。

3.3.12 生活水源保护地、水域大型穿越工程，输油管道两岸应设置截断阀室。截断阀室应设置在交通方便、不被设计洪水淹没处。穿越生活水源保护地，应按相关标准要求作保护设计。输气管道在穿越处不因事故造成次生灾害或水体污染，可不设截断阀室。

3.3.13 水域穿越位置应选在岸坡稳定地段。若需在岸坡不稳定地段穿越，则两岸应做护坡、丁坝等调治工程，保证岸坡稳定。

3.3.14 水域穿越位置不宜选在地震活动断裂带的断层上。

3.3.15 水域穿越宜与水域正交通过。若需斜交时，交角不宜小于60°。

3.3.16 采用挖沟埋设的穿越管段，不宜在常水位浸淹部位设置固定墩和弯管；弯管和固定墩宜设在常水位水边线50m以外。确需要在常水位范围内设弯管和固定墩时，则必须将其埋设在洪水冲刷线下稳定层中。

3.3.17 地震时易发生土壤液化的穿越地段，不宜将穿越管段沟埋在液化层内。确需埋入液化层中，应采取换土或桩柱稳管措施，不应采用压重块稳管。

3.3.18 穿越沼泽地区，应根据不同的沼泽类别采用支架法、换土法、砂桩加固法、填石法、预压法或筑堤法等敷设穿越管段。

3.4 山地、冲沟穿越

3.4.1 山地隧道设计应根据《中华人民共和国环境保护法》与《中华人民共和国水土保持法》的规定处理弃物、弃碴。

3.4.2 在山地采用隧道形式穿越应满足输送工艺要求。

3.4.3 管道需要穿越泥石流沟时，应选择在泥石流稳定的堆积区内埋设，且埋在堆积区原地层下不小于1.Om。完工后必须恢复地貌。

3.4.4 选择冲沟(含黄土冲沟)穿越位置时，不应选在因施工而诱发滑坡的地段。

3.4.5 穿越湿陷性黄土冲沟，应做沟顶的截、排、导水工程，沟坡的防护稳定工程，沟底的稳管工程。导水沟宜将水导入天然泄水沟中。

3.4.6 因黄土冲沟深陡，施工扫线破坏原地貌时，穿越冲沟管段的设计应考虑施工扫线时形成的新纵断面。施工回填后，应根据水土保持部门要求恢复地貌，做水土保持工程。

3.4.7 管道不宜从土层未固结稳定的淤土坝穿越，当必须穿越时，应对土层厚度、固结程度等地质条件作勘察评价，并采取安全保障措施。

3.5 铁路(公路)穿越

3.5.1 管道穿越铁路(公路)应符合国家有关规定。

3.5.2 管道穿越铁路(公路)应符合铁路或公路规划的要求。

3.5.3 管道穿越铁路(公路)应保持铁路或公路排水沟的通畅。穿越处应设置标志桩。

3.5.4 管道穿越铁路(公路)应避开高填方区、路堑、路两侧为同坡向的陡坡地段。

3.5.5 在穿越铁路(公路)的管段上，不应设置水平或竖向曲线及弯管。

3.5.6 穿越铁路或二级及二级以上公路时，应采用在套管或涵洞之内敷设穿越管段。穿越三级及三级以下公路时，管段可采用挖沟直接埋设。当套管或涵洞内充填细土将穿越管段埋入时，可不设排气管及两端的严密封堵。当套管或涵洞内穿越输气管段是裸露时，应设排气管且两端严密封堵。

3.5.7 采用有套管的穿越管段，对管道阴极保护形成屏蔽作用时，可采用带状或镯式牺牲阳极保护。

3.5.8 新建铁路(公路)与已建管道交叉时，应设置涵洞保护管道，洞内宜回填细土，可不另设排气管。

3.5.9 采用无套管的穿越管段，距管顶以上500mm处应设置警示带。

3.5.10 采用无套管明挖沟埋穿越管段，回填土必须压实或夯实，防止沉降危害管道。路面恢复应按公路管理部门要求，达到国家现行标准《公路工程质量检验评定标准》JTJF 80/1的要求。

3.6 隧道穿越位置的选择

3.6.1 隧道位置的选择应符合下列要求：

    1 隧道穿越位置应符合管道线路总走向，线路局部走向可根据穿越点位置进行调整。

    2 隧道位置应选择在稳定的地层中，不应穿越工程地质、水文地质极为复杂的地质地段。当必须通过时，应采取工程措施。

    3 地质条件复杂的隧道，平面位置的选择应在地质测绘和综合地质勘探的基础上确定隧道走向，并应根据合理工期，对施工方案、施工方法进行方案比选。

    4 对可能穿越的垭口，拟定不同的越岭高程及其相应的展线方案，应通过区域工程地质调查、测绘，结合线路条件以及施工、使用条件等进行全面技术经济比选确定。

    5 隧道位置的选定应考虑洞口地形、地质条件、相关工程和环境要求的影响；

    6 对需设置辅助坑道和使用通风设施的隧道，应考虑其设置条件和要求。

3.6.2 隧道洞口位置应符合下列要求：

    1 隧道洞口位置应根据地形、地质、水文条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工条件、使用要求，通过综合分析比较确定。

    2 隧道应早进洞，晚出洞；隧道洞口宜选择在坡面稳定、地质条件较好、无不良地质现象处，并考虑施工出碴条件，少占农田。

    3 隧道进出口应高于山沟设计泄洪水位。在泥石流处应防止泥石流堵塞隧道进出口。

    4 竖井位置宜选择在50m范围内无永久性架空线路，30m范围内无永久性建(构)筑物且不因竖井施工而影响周围建(构)筑物基础稳定的地方。

5.1 敷设要求

5.1.1 采用水平定向钻穿越时，宜选择在较为稳定的地层内，两侧应有足够布设钻机、泥浆池、材料堆放和管道组焊的场地。

5.1.2 采用弹性敷设时，穿越管段曲率半径不宜小于1500Ds，且不应小于1200Ds。

5.1.3水平定向钻敷设穿越管段的入土角宜为8°～18°，出土角宜为4°～12°，应根据穿越长度、管段埋深和弹性敷设条件确定。

5.1.4 穿越管段的埋深除应根据地质条件与冲刷深度确定外，还应在水床中钻孔护壁泥浆压力下，不出现泥浆外冒。最小埋深应大于设计洪水冲刷线以下6m。

5.1.5 穿越管段两端地面，应根据地基土层的稳定性和密实性采取措施防止塌陷。

5.1.6 在水平定向钻穿越的管段上，不应有任何附件焊接于管体上。若需设止水环时，可在回拖完成后按要求的结构型式设置止水环。

5.1.7 不宜将整个穿越管段用水平定向钻敷设于卵石层中，若仅穿越两岸有一定厚度的卵石层时，宜采取套管、固结、开挖等措施实现水平定向钻敷设管段。

5.1.8 采用管段充水的回拖方法时，应采取措施，防止回拖至入土端上抬时，管内出现真空，造成钢管屈曲失稳。

5.1.9 水平定向钻穿越宜采用环保泥浆或对泥浆进行处理，防止泥浆污染环境。

5.2 管段计算

5.2.1 水下穿越管段采用水平定向钻敷设达到本规范第5.1.4条要求时，可不核算管段的水下稳定。

5.2.2 管段承受的荷载与组合宜按本规范第4.3节的规定，根据实际可能发生的条件选取。

5.2.3 钢管壁厚应进行强度核算。强度要求应按本规范式(4.4.2-5)、(4.4.2-6)和式(4.4.3)核算。

5.2.4 穿越管段回拖时，最大回拖力应按下式计算值的1.5～3.O倍选取。

    管段不充水回拖时：

 式中F——穿越管段回拖力(kN)；

    L——穿越管段长度(m)；

    f——摩擦系数，一般取0.1～O.3；

    D——穿越管段的管身外径(m)；

    Ds——穿越管段的钢管外径(m)；

    ds——穿越管段的钢管内径(m)；

    γ1-——泥浆密度，一般为1.15～1.2；

    γs——钢材密度，78kN/m3；

    K——粘滞系数，一般取0.01～0.03。

5.2.5 穿越管段在扩孔回拖时，应核算空管在泥浆压力下的径向屈曲失稳。按下列公式进行核算：

 式中Ps——泥浆压力，可按1.5倍泥浆静压力或回托施工时的实际动压力选取(MPa)；

σs——钢管屈服强度(MPa)；

Fd——穿越管段设计系数，按0.6选取；

Pyp——穿越管段所能承受的极限外压力(MPa)；

Pcr——钢管弹性变形临界压力(MPa)；

Es——钢管弹性模量，2.1×105(MPa)；

δ——钢管壁厚(mm)；

Ds——钢管外径(mm)；

μ——泊桑比，0.3；

f0——钢管椭圆度(%)；