中緬天然氣管道的雙管同橋跨越

武曉麗 四川科宏石油天然氣工程有限公司

1 國內、外管道橋梁的跨越現狀

根據調研統計結果，目前國內最大跨度的懸索跨越為澀寧蘭黃河跨越，跨度為300m；最大跨度的斜拉跨越為魏荊輸油管線的漢江跨越，總跨度為500m；最大管徑的跨越為西氣東輸黃河跨越、川氣東送野三河跨越和中石化普光氣田的后河跨越，管徑均為DN1 016mm輸氣管道。澀寧蘭黃河跨越主跨300m，2001年建成且運營狀況良好。在西方，特別是美國管道跨越發(fā)展迅速，建造了大量的管道橋，其中懸索、斜拉索居多。近20多年來，隨著非開挖技術發(fā)展，特別是定向鉆技術的發(fā)展，管道跨越方式應用逐漸減少，僅在一些高山峽谷地區(qū)采用跨越方式通過江河、山谷。自90年代以后，北美管道采用跨越方式過江河的越來越少了。主要原因有兩個：一是90年代后定向鉆技術迅速發(fā)展，而北美地區(qū)地質、地形相對較適合該技術，所以只要不是地質地形限制，一般都采用定向鉆穿越河流；二是北美地區(qū)槍支彈藥管理相對較松，第三方破壞的可能性增加了。

2 油氣雙管同橋布置的安全性

（1）根據國內、外標準規(guī)范及工程實例，對國內、外雙管或者多管同橋進行了安全性分析。根據概率分析，氣管失效而引起的江面上油管失效的頻率為1.0×10-5次/（千米·年），通過分析認為，從風險角度，油氣管道共用跨越采取足夠的安全措施后，可以保證管道泄漏概率在10-5級別，為可接受風險。美國、澳大利亞甚至伊朗等國家均有多管同橋跨越的工程。同橋敷設從技術、經濟上具有較大優(yōu)勢，且環(huán)境影響小，因此設計中緬管道時考慮采用油氣雙管同橋跨越。

（2）設計階段，根據油氣雙管或多管同橋敷設特點，設計計算荷載效應組合按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行各階段（施工、試壓、運營）工況組合，承載力極限狀態(tài)用于強度計算，正常使用極限狀態(tài)用于變形驗算，并按最不利組合進行設計。另外從結構設計、管材、壁厚選擇、防腐陰保、閥室、防雷等方面均考慮了安全設計措施。運營階段，通過對澀寧蘭跨越、忠武線跨越、漢江斜拉索跨越、國外紅河、阿查法拉亞河、庫沙河等河跨越運營安全措施調研，提出中緬跨越設置6人的專人24 h值守，同時設置跨越應力應變監(jiān)測系統和攝像監(jiān)控系統，實現技防和人防相結合的安全保衛(wèi)方案。

3 跨越風動力影響

考慮怒江跨越、瀾滄江跨越均位于峽谷地區(qū)，風場復雜，因此進行了首次多管、大跨度管橋風動力試驗和影響分析，分別做了主梁節(jié)段模型風洞試驗、橋塔風洞試驗、全橋模型風洞試驗（在目前亞洲最大風洞試驗室，建立了1∶20比例的最大的全橋風洞試驗模型）。根據試驗結果，分析了顫振穩(wěn)定性、靜風穩(wěn)定性及主橋風致內力響應，運營期間渦激振動根據。通過動力影響分析，得出如下初步結論：

（1）節(jié)段模型在均勻流場中進行渦振與顫振試驗，完成了三種攻角試驗工況，分別為-5°、0°、+5°，試驗風速從2m/s開始，間隔為1m/s，直至12m/s。整個試驗過程未發(fā)現明顯的渦振，在換算到實橋60m/s最高風速時，也未發(fā)現氣動失穩(wěn)現象，遠高于顫振檢驗風速47m/s。

（2）節(jié)段模型在紊流度為6%的紊流場完成了攻角為-3°、0°、+3°試驗工況，除了抖振響應相對高于均勻流場外，渦振與顫振試驗結果基本相似。為了研究篦子板形式對氣動性能的影響，又封閉了部分篦子板，在均勻流場完成了-5°、-3°、0°、+3°、+5°試驗工況，同樣也未發(fā)現渦振，換算到實橋60m/s最高風速時，也未發(fā)現氣動失穩(wěn)現象。

（3）懸索跨越，抗風纜對側向剛度影響較大，對豎向和扭轉影響很小。無油狀態(tài)，由于結構相對較輕，扭彎比較小、抗風性能稍差于滿油狀態(tài)。成橋狀態(tài)，各攻角沒有發(fā)現明顯的豎向和扭裝渦激振動。

（4）全橋氣動模型試驗結果。在各種工況下，氣流無論是均勻流還是紊流，在風速0~53m/s期間均未發(fā)生顫振、弛振、靜風失穩(wěn)等振幅發(fā)散的氣動失穩(wěn)現象，模型主梁在橫向、豎向及扭裝方向均未發(fā)生明顯的渦激現象。

（5）清管動力響應與清管速度有關，按現有模型獲得的結構動力響應較小，對結構不會構成威脅。

（6）懸索拉索發(fā)生風雨振的可能性很小，地震引起的結構內力、位移和加速度響應較小，對結構不會構成破壞。

4 跨越定量環(huán)境風險評價

考慮怒江和瀾滄江均為國際河流，與國外知名公司合作完成了兩條油氣管道跨越的定量環(huán)境風險評價?？缭焦こ痰湫托孤﹫鼍暗氖鹿矢怕实燃墳椤皹O少”，事故環(huán)境后果等級為“重大”，項目的環(huán)境風險屬于可接受區(qū)域。應根據現場情況制定有效的項目風險管理政策方案及事故應急響應方案，并在經濟技術可行的前提下應采取適當的風險防范措施進一步降低風險水平?？缭焦こ痰木C合風險損失為26.73萬元/年，風險效益分析表明，該項目的綜合風險損失是可以接受的。

5 建議

項目實施及運營階段應認真考慮并落實項目設計及運行建議，盡可能降低管道失效概率，從源頭上控制住項目的環(huán)境風險；評審、完善細化并定期更新應急響應計劃，及時有效地開展應急計劃的宣傳和培訓，定期組織實施應急演習，及時控制管道失效事故發(fā)生后對周圍生態(tài)環(huán)境造成的影響；定期開展安全生產大檢查、項目運行合規(guī)性審核、安全評價及環(huán)境風險評價工作，做到及時發(fā)現風險隱患并消除。