高速路穿越专项设计说明要点.doc

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1、西宁东线环城高压管网及调压站工程高压燃气管道涉路工程专项设计方案西宁中油城市燃气工程设计咨询有限公司二一三年五月目 录一、工程概述1二、设计依据1三、涉路段燃气管道工艺设计2四、穿越段施工要求5五、跨越段施工要求8六、工程施工及安全的对策与措施8 附图：附图一：燃气管道穿越宁大高速公路平面布置图附图二：燃气管道顶管法穿越宁大高速公路断面布置图附图三：燃气管道定向钻穿越宁大高速公路断面布置图附图四：燃气管道穿越丹拉高速公路祁家城立交桥平面布置图附图五：燃气管道顶管法穿越祁家城立交桥断面图附图六：兰西高速公路改移段燃气管道平面布置图附图七：燃气管道套管做法图附图八：燃气管道外保温防护做法图一、工程

2、概述由于西宁市天然气用户的快速发展，现有的供气管网在冬季采暖高峰期已超负荷运行，市区局部街区出现供气压力不足现象，无法满足“十二五”期间的正常供气；西宁市机械装备园区、青海教育园区、北川工业园区及周边区域的规划建设，对北川地区的天然气供给提出了新的要求，为了配合以上园区及周边的天然气工程建设，提高西宁市区的天然气供应保障能力，西宁中油燃气有限责任公司筹划建设西宁东线环城高压管网及调压站工程。本工程主要内容为一条30Km的高压输气管道和3座燃气调压站，其中高压燃气管道走向为：高压燃气管道自城东门站引出途径贵南路、八一路、互助路穿越平西高速、兰青铁路沿北山消防通道穿越大寺沟至本工程五一路调压站沿北

3、山消防通道燃气管道穿越电沟渠横穿朝阳水电厂沿电沟渠至穿越祁家城立交桥沿电沟渠至兰新铁路施工便道穿越宁大高速公路、北川河、宁大公路沿宁馨路北侧至设计终点装备制造园区门站。工程中燃气管道穿跨越高速公路的共计三处：1、北山段韵家口泵站处跨越兰西高速公路一次，跨越处管道里程为K6+323.43至K6+378.43，跨越长度为50m。2、丹拉高速公路祁家城立交桥处穿越路基一次，管道里程为K19+226.05至K19+280.05，穿越长度为57m。3、双庙村处穿越宁大高速公路一次，管道里程为K25+193.07至K25+248.07，穿越长度为62m。二、设计依据1 西宁东线环城高压管网及调压站工程可行

4、性研究报告（重庆市川东 燃气工程设计研究院）2011年8月2 西宁东线环城高压管网及调压站工程地质灾害危险性评估报告3 西宁市东线环城高压管网红线图4 安评报告5 西宁中油燃气有限责任公司提供的其它资料6 城镇燃气设计规范（GB50028-2006）7 城镇燃气输配工程施工及验收规范(CJJ33-2005)8 油气输送管道穿越工程设计规范（GB50425-2007）9 油气输送管道跨越工程设计规范（GB50460-2008）10. 给水排水工程顶管技术工程（CECS246.2008）11. 给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）12. 油气输送管道穿越工程施工规范GB 50

5、424-200713. 油气输送管道跨越工程施工规范GB 50460-200814. 石油天然气工业 管线输送系统用钢管GB/T9711-201115.顶进施工法用钢筋混凝土排水管JC/T640-201016.金属熔化焊焊接接头射线照相GB/T3323-200517.钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准(SY/T0414-2007)18.埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准SY0413-200219.埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范SY/T0019-199720.工业金属管道工程施工质量验收规范（GB50184-2011）21.现场设备、工业管道焊接工程施工规范（GB50236-2011）三、涉

6、路段燃气管道工艺设计 1、穿、跨越方式的选择根据本工程的地勘报告及会同施工单位到现场的勘察情况，燃气管道穿越宁大高速处，可采用顶管方式穿越或定向钻穿越，穿越位置及长度详见附图一至附图五；穿越丹拉高速公路祁家城高架桥处，采用顶管方式穿越；燃气管道与平西高速公路交叉处采用桁架式跨越，跨越越位置及长度详见附图六。2、管材、管径、壁厚的选择根据城镇燃气设计规范（GB50028-2006）中6.4.4内容，涉路段高压燃气管道采用材质为L360的螺旋缝埋弧焊钢管。钢管制造应符合石油天然气工业 管线输送系统用钢管GB/T9711-2011标准。本工程燃气管道所输送的天然气为净化气，计算温度按管道所处埋地地温

7、为5-15，本工程高压燃气管道设计压力为4.0MPa，起点压力按城东门站出站最小工作压力4.0MPa进行计算，经城镇燃气设计规范（GB50028-2006）中6.2.6-1和6.2.6-2计算公式进行水力计算高压燃气管道管径采用DN450。根据城镇燃气设计规范（GB50028-2006）第6.4.3条内容规定本案三处涉路段均属于二级地区，在该地区燃气管道的强度设计系数为0.6，在此系数下根据城镇燃气设计规范（GB50028-2006）中6.4.6计算公式计算得到穿越段燃气管道的壁厚为6mm。因考虑高速公路的安全运营三处穿跨越高速公路处燃气管道均采用壁厚为12mm的管道。3、管道的强度校核埋地燃

8、气管道必须进行当量应力校核。埋地直管段轴向应力与环向应力组合的当量应力，应小于管子的最小屈服强度s的90%。根据输气管道工程设计规范GB50251第5.1.2相关内容经过计算校核，管道的最大当量应力值emax0.9s ，满足强度要求。具体计算结果见下表。管道强度校核计算结果一览表管径D（mm）壁厚(mm)管材钢级设计压力（MPa）环向应力h轴向应力当量应力e比较0.9s45712L3604.00.075-61.477561.55253244、管道及管件的防腐燃气管道采用三层加强级PE防腐层加牺牲阳极进行保护。燃气管道焊口经无损检测合格后，进行管道防腐补口，现场补口采用带底漆辐射交联聚乙烯热收缩

9、套。管体及补口处除锈均应达到涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级（GB/T8923-88）中规定的 Sa2.5 级或St3级的要求。对三层 PE 防腐层管段的损伤，对涂层的小面积非穿透性损伤，可采用 PE 补伤棒修补。损伤处直径30mm 时，采用辐射交联聚乙烯补伤片；直径30mm 的损伤，先用补伤片进行补伤，然后采用热收缩带包覆，热收缩带的宽度应比补伤片外缘宽50mm。管道的防腐补口、补伤应严格按图纸要求和相关规范，以及生产厂家的技术说明进行。施工和验收严格执行埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准（SY/T04132002）的有关规定。管道回填前应对防腐层及补口处进行100%的电火花检测。检测电压为2

10、5KV。牺牲阳极保护法是由一种比被保护金属电位更低的金属或合金与被保护金属电连接所构成，在电解液中，牺牲阳极因比较活泼而优先溶解，释放出电流供被保护金属阴极极化，进而实现保护。本工程中牺牲阳极采用高电位棒状镁牺牲阳极，根据埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范SY/T00191997相关内容计算得，市区内每300米设一组，其它地段每500米设一组（每组2只14公斤镁阳极，阳极型号MG-14），埋设出现困难时可以左右适当移动，以不影响保护电位为原则，本设计规定埋设位置移动范围为10m。与高速公路平行敷设段采用加密型阴极保护，镁阳极按市区段进行埋设。5、燃气管道的焊接管道焊接可采用焊条电弧焊+自保护

11、药芯焊丝半自动焊工艺，根焊焊条采用焊材标准AWS A5.1;焊材型号E6010 焊材规格3.2mm。填充盖面采用焊材标准AWS A5.29；焊材型号E71T8-Ni1J；焊材规格2.0mm。本工程也可采用钨极氩弧焊+焊条电弧焊工艺，根焊焊丝采用焊材标准GB/T 8110；焊材型号ER50-6；焊材规格2.5mm。填充盖面采用焊材标准GB/T 5117；焊材型号E5015；焊材规格3.2mm。焊接施工执行标准钢质管道焊接与验收SY/T4103-2006，焊接中对管材和防护层的保护以及焊前预热等按照现场设备、工业管道焊接工程施工规范GB50236-2011要求执行。管道焊接完成后，强度试验及严密性

12、试验之前，必须对所有焊缝进行外观检查和对焊缝内部质量进行检验，外观检查应在内部质量检验前进行。其外观质量不得低于现行国家标准现场设备、工业管道焊接工程施工规范GB50236要求的级质量要求。管道焊缝进行100%的射线探伤检验，不低于现行国家标准金属熔化焊焊接接头射线照相GB/T3323-2005中的级质量要求为合格，穿越工程管道进行100%射线探伤检验后，再进行100%的超声波探伤检验复检，超声波检验不得低于现行国家标准钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB11345中的级质量要求。检验出现不合格焊缝时，对不合格焊缝进行返修，并按原探伤方法进行检验。同一焊缝的返修的次数不应超过2次。其它未

13、尽事宜，按照城镇燃气输配工程施工与验收规范CJJ33-2005执行。6、燃气管道的吹扫与试压管道清扫推荐采用清管球，吹扫压力不得超过0.3Mpa。以开口端不再排出杂物为合格，其它未尽事宜详见城镇燃气输配工程施工及验收规范(CJJ33-2005)。吹扫合格后的管道及设备应进行强度试验和严密性试验。a穿跨越高速公路段燃气管道进行单独压力试验。b管道试验用压力计及温度记录仪表均不少于两块，分别安装在试验管道的两端，试验用压力计的量程应为试验压力的1.5-2倍，精度为0.4级。c高压燃气管道强度试验介质为清洁水，试验压力为6MPa。进行强度试验时，压力应逐步缓升，首先升至试验压力的50%，进行初检，如

14、无泄漏、异常，继续升压至试验压力，然后稳压1h，观察压力计不应少于30min，无压力降为合格。d严密性试验应在强度试验后进行，试验介质为洁净空气，高压燃气管道严密性试验压力为4.6MPa。严密性试验稳压的持续时间应为24h，每小时记录不应少于1次，修正压力降小于133Pa为合格。其它未尽事宜应严格按照城镇燃气输配工程施工及验收规范(CJJ 33-2005)执行。e清管、试压结束后应进行干燥。本工程管道采用干燥气体（压缩空气或氮气）吹扫法进行干燥。干燥气体吹扫时，应在管道末端配置水露点分析仪，干燥后排出气体水露点应连续4h比管道输送条件下最低环境温度至少低5、变化幅度不大于3为合格。四、穿越段施

15、工要求 1、顶管穿越法施工要求 （1）套管的选用根据城镇燃气设计规范（GB50028-2006）第6.3.9条规定的第三项内容穿越段保护套管可采用钢套管和钢筋混凝土管，本案选用管径为DN800、壁厚为80mm的钢筋混凝土套管，制造应符合顶进施工法用钢筋混凝土排水管JC/T640-1996的级管标准要求，钢筋混凝土管强度不低于C50，且具有抗腐蚀性，抗渗等级不应低于S8，钢筋混凝土保护套管土抗压强度校核按照 GB 11837 进行。 （2）工作井施工要求a 工作井的平面布置及竖向布置见穿越段平面布置图和断面图。b 工作井、接收井及顶管后座墙均由施工单位根据自己施工设备和机具可自行确定，但不可自行

16、更改顶管起点及终点位置，且工作井应选用钢板桩，井壁需要采取支护措施。（3）顶管管节设计最大顶力根据给水排水工程顶管技术规程(CECS246-2008)中第8.1.1计算公式计算得DN800管的管节设计最大顶力为919KN，当施工时估算总顶力大于管节允许顶力设计值或工作坑的允许顶力设计值时，管外注入触变泥浆。（4）燃气管道如与通信电缆、电力电缆、给排水管道相交时，施工单位在施工前应探明相交管线并及时与有关单位沟通处理。管道交叉位置的水平及垂直间距应严格遵照城镇燃气设计规范（GB50028-2006）和给水排水工程顶管技术工程（CECS246.2008）。（5） 钢筋混凝土顶管管接头采用钢承口。密

17、封圈材料应符合现行行业标准橡胶密封件给、排水管及污水管道用接口密封圈材料规范HG/T3091。钢筋混凝土管道传力面上均应设置环形木垫圈，并用胶粘剂粘在传力面上，与橡胶密封圈槽口平齐，内径比管道内径大20mm，木垫圈的压缩模量不应大于140MPa。钢承口接头的钢套管与混凝土的接缝应用弹性密封填料勾缝。 图4.4 钢承口接头（6）顶管施工造成的公路地面沉降量不应超过20mm，地面隆起最大极限为+30mm。（7）如施工过程中路面沉降量超过10mm时，应钻孔取样检查土体孔隙比变化。（8）掘进过程中应严格量测监控，实施信息化施工，确保开挖掘进工作面的土体稳定和土(泥水)压力平衡；并控制顶进速度、挖土和出

18、土量，减少土体扰动和地层变形。（9）如采用敞口式顶管机顶进施工时，在正常顶进过程中，管下部135度范 围内不得超挖，管顶以上超挖量不得大于15mm。（10）顶管结束后应用水泥砂浆加固减阻泥浆和顶管空隙。（11）顶管轴线允许偏差：上下4050mm，左右:50mm。（12）顶管施工完成后燃气管道安装时，先将燃气管道组装好，再通过聚乙烯滑架拖入钢筋混凝土保护套管内，套管两端采用柔性防腐材料密封且要设置检漏井。做法详见：附图九。（13）要求施工单位根据本设计文件及给水排水工程顶管技术工程（CECS246.2008）、给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）编制详细的施工组织设计。 2

19、、定向钻穿越法施工要求 （1）定向钻穿越段平面位置与顶管穿越时的位置相同，穿越段断面示意图详见附图三。燃气管道穿越道路的敷设期限、程序以及施工组织方案，应征得相关产权单位管理部门的同意。（2）定向钻穿越前的地质基础资料的准备应符合油气输送管道穿越工程施工规范GB 50423-2007中7.1.6和城镇燃气输配工程施工及验收规范CJJ 33-2005中9.3.1中的要求。（3）穿越段燃气管道施工时与建筑物、构筑物或相邻管道间的水平间距和垂直净距，应按城镇燃气设计规范GB50028-2006中表6.3.3-1和6.3.3-2相关内容执行。（4）定向钻穿越段的燃气管道焊接、焊接质量检测、吹扫试压应遵

20、照本方案第三章第5和第6条的相关内容执行。（5）穿越段燃气管道外防腐等级应为三层PE特加强级，管道穿越前，在补口套两端均应加强一圈密封带来加强牢度，防止补口套脱开。穿越管段两端加设阴极保护，且穿越管段的一端应设置阴极保护的测试点。（6）穿越段燃气管道敷设的曲率半径应满足管道强度要求，且曲率半径不得小于管道外径的1500倍。钢管的回拖力要求按油气输送管道穿越工程设计规范GB 50423-2007中5.2执行。（7）根据地质条件和管径的大小来确定入、出土角，且在保证图中A、B点深度的前提下入土角控制在8-18度，出土角出控制在4-12度 。（8）当穿越两岸有一定厚度的卵石层时，宜采取套管、开挖等措

21、施实现水平定向钻敷设管段。当穿越段地质层为铁板砂、中等硬度岩石、卵砾石等难穿地层或者是地质条件很复杂的地段，不能采用定向钻穿越。（9）未尽事宜详见城镇燃气输配工程施工及验收规范CJJ 33-2005、油气输送管道穿越工程施工规范GB 50424-2007中相关条款。五、跨越段施工要求根据城镇燃气设计规范（GB50028-2006）第6.3.15条和油气输送管道跨越工程设计规范（GB50459-2009）第3.1、3.2、3.3和3.4条规定：1.本次跨越属于小型跨越工程。2.跨越段燃气管道材质、管径、壁厚遵照本方案第三章第2条的内容执行。3.跨越段的燃气管道焊接、焊接质量检测、吹扫试压应遵照本

22、方案第三章第5和第6条的相关内容执行。4.跨越段燃气管道应加设外保温层，做法详见燃气管道外保温防护做法图。5.未尽事宜详见油气输送管道跨越工程施工规范GB 50460-2008中相关条款。六、工程施工及安全的对策与措施1.设计选用质量可靠的管材，并且管道壁厚都有额外的附加，保证管道带压运行安全。2.管道采用防腐材料和阴极保护结合的方式，以防止管道被腐蚀。3.地下燃气管道的地基宜为原土层，凡可能引起管道不均匀沉降的地段，其地基应进行处理,埋地管道在不同地段应达到规范规定的深度，遵守防腐、焊接程序，管道穿越道路所加设得套管必须符合相关的规范要求。4.现场施工安装过程中的对策与措施严格挑选施工队伍，

23、管道施工单位应持有劳动行政部门颁发的压力管道安装许可证。从事管道焊接以及无损检测的检测人员，必须按相关规定持证上岗。严格遵守施工规范，并有严格的施工监理制度，应由有资格的监理单位对施工质量进行监督、检查。对工程中所使用的设备及附件，应严格进行施工安装前的质量检验，检验合格后方可进行施工安装。施工过程应由工程建设主管部门委托有关单位对管道的施工质量进行监督检验。工程管理人员应在施工前掌握工程特点、危险因素及预防措施，并向全体施工人员进行安全技术交底。施工机械对管道产生临时负荷时，应对管道进行强度核算。当强度不够时，应采取相应措施。其他未尽事宜必须遵照石油企业工业动火安全规程SY 5858-93中的规定并结合工程具体特点，制定相应的技术组织措施。