中緬油氣管道工程技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

中國石油管道建設(shè)項目經(jīng)理部

中緬油氣管道工程技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

高東方中國石油管道建設(shè)項目經(jīng)理部

中緬油氣管道是我國第四大能源通道的收官工程，是保證國家能源供應(yīng)安全的戰(zhàn)略通道。該工程針對管道敷設(shè)所經(jīng)過的滇、黔、桂的地形、地貌、地理、地質(zhì)、地災(zāi)和地震原生特點(diǎn)，以及相應(yīng)高地震烈度、高地應(yīng)力、高地?zé)?，活躍的新構(gòu)造運(yùn)動、活躍的地?zé)崴h(huán)境、活躍的外動力地質(zhì)條件、活躍的岸坡再造過程等不良地質(zhì)活動特點(diǎn)，結(jié)合管道同溝、同橋、同隧穿跨越以及油氣合建站的新要求，在技術(shù)方面做了先導(dǎo)性的創(chuàng)新工作并加以工程化實(shí)施。

油氣管道；高地震烈度；高地應(yīng)力；高地?zé)?；地質(zhì)活躍；創(chuàng)新

1 項目概況

中緬油氣管道工程是國家能源戰(zhàn)略通道的重要組成部分，作為國家發(fā)展及推動西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展橋頭堡戰(zhàn)略的重要項目之一，是國家四大能源通道的收官工程，是保證國家能源供應(yīng)安全的戰(zhàn)略通道[1]。

中緬天然氣管道工程是全國天然氣主干管網(wǎng)的一部分[2]。管道穿越我國云南、貴州、廣西等長輸天然氣管道的空白地區(qū)，并與中貴聯(lián)絡(luò)線、西氣東輸二線聯(lián)網(wǎng)，形成西南地區(qū)與東南地區(qū)天然氣輸送的快速聯(lián)絡(luò)通道。

2 技術(shù)創(chuàng)新工作及特點(diǎn)

中緬油氣管道途徑橫斷山脈、云貴高原、喀斯特地區(qū)等復(fù)雜地貌單元，81%為山區(qū)地貌；沿線滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，地震活躍、巖溶發(fā)育、礦區(qū)密布，具有“三高四活躍”的不良地質(zhì)特點(diǎn)。

2.1 管道線位受沿線地理和社會環(huán)境制約

管道沿線81%為山區(qū)，近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，平坦的地帶大多被城鎮(zhèn)占據(jù)，規(guī)劃范圍大，山多地少，基本農(nóng)田分布廣泛；基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)活動多，高速公路、鐵路等線形工程與管道頻繁交叉；山區(qū)有限的有利地形與城鎮(zhèn)規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的矛盾突出，嚴(yán)重制約了管道線位。

通過GIS平臺以及高分辨率遙感數(shù)據(jù)獲取困難地段實(shí)施航測后的航攝資料，進(jìn)行選線、工程量統(tǒng)計及成果輸出工作，大大地提高了線路工程設(shè)計效率和質(zhì)量。

2.2 管道沿線具有不良的地質(zhì)特點(diǎn)

管道途徑橫斷山脈、云貴高原、喀斯特地區(qū)等復(fù)雜地貌單元，具有高地震烈度、高地應(yīng)力、高地?zé)?，活躍的新構(gòu)造運(yùn)動、活躍的地?zé)崴h(huán)境、活躍的外動力地質(zhì)條件、活躍的岸坡再造過程等不良地質(zhì)特點(diǎn)，表現(xiàn)為滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，地震活躍、巖溶發(fā)育、礦區(qū)密布。復(fù)雜的地質(zhì)條件為設(shè)計、施工、運(yùn)行帶來了挑戰(zhàn)。

鑒于中緬油氣管道在地質(zhì)災(zāi)害極端發(fā)育地區(qū)敷設(shè)，在管道全線開展了系統(tǒng)、全面的地質(zhì)災(zāi)害識別、評價和專項治理設(shè)計；對重大風(fēng)險地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測。

針對跨越兩側(cè)山體地震斷裂、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、災(zāi)害頻發(fā)的特點(diǎn)，進(jìn)行岸坡穩(wěn)定性專項評價及地質(zhì)災(zāi)害專題治理設(shè)計。

為保證管道安全，首次在地震九度區(qū)、活動地震斷裂帶穿越、地質(zhì)災(zāi)害影響段采用X70級大變形鋼管。

2.3 沿線地震活動頻繁，地震烈度高

云南省地處著名的歐亞地震帶，是我國地震最活躍的地區(qū)之一，沿線斷裂帶密布，管道穿越活動斷裂帶5條，在地震加速度0.3g地段敷設(shè)184km，0.4g地段敷設(shè)56km，為國內(nèi)在0.4g以上地區(qū)敷設(shè)長度最長的管道。

在長輸管道建設(shè)上系統(tǒng)進(jìn)行了多專業(yè)抗震專題設(shè)計。針對高地震烈度區(qū)跨越，適當(dāng)提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，采用抗震設(shè)計及數(shù)值模擬；采用隔震方案進(jìn)行九度區(qū)內(nèi)站場建筑抗震設(shè)計；并且結(jié)合地方強(qiáng)震臺網(wǎng)強(qiáng)震觀測現(xiàn)狀及油氣管道站場閥室的分布情況，大規(guī)模地應(yīng)用管道抗震監(jiān)測，與地方地震臺網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。

2.4 沿線地形起伏劇烈

落差超過1000m以上的地形有10段，最大落差達(dá)到1500m。大落差工藝系統(tǒng)設(shè)計及試壓設(shè)計難度較大[3]。

對大落差管道可能發(fā)生的腐蝕問題進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明沒有出現(xiàn)明顯的腐蝕現(xiàn)象。依據(jù)維搶修允許帶壓施焊壓力進(jìn)行大落差地段的閥室布置，控制相鄰閥室間的高差。為解決一般性擋土墻無法滿足落差大、坡度陡的邊坡治理難題，水工保護(hù)設(shè)計中首次采用實(shí)體護(hù)面墻的結(jié)構(gòu)形式。

為解決大落差地段試壓分段多、試壓施工難度大的問題，首次采用系統(tǒng)試壓的理念，進(jìn)行原油管道試壓段落劃分，節(jié)省了投資，縮短了工期。

2.5 管道大量采用山體隧道穿越方式

全線隧道穿越64座，隧道總長占山區(qū)線路長度的5%，其中60%為Ⅴ、Ⅵ級圍巖，50%的隧道為強(qiáng)富水隧道，72%的隧道處于高地應(yīng)力區(qū)，66%的隧道處于地震Ⅶ度區(qū)以上，斷層破碎帶最長占隧道長度的29%，5處隧道發(fā)現(xiàn)巖溶現(xiàn)象，9條隧道穿越煤層區(qū)。隧道地質(zhì)條件異常復(fù)雜、風(fēng)險大，是國內(nèi)最復(fù)雜的管道隧道工程。

首次采用了長輸原油、天然氣、成品油管道“三管同隧”的設(shè)計[4]；在管道隧道中對Ⅵ級圍巖采用了公路、鐵路對圍巖較差地段的曲墻仰拱斷面形式；對隧道采用錨噴襯砌的支護(hù)形式，以有效縮短建設(shè)工期，降低工程投資。

2.6 管道多處采用跨越方式通過

首創(chuàng)國內(nèi)管橋跨越主跨最長、多管同跨、荷載最大、橋隧直連、地質(zhì)條件最復(fù)雜、跨越國際河流等多項之最。

在確定總體線路走向后，按照以橋定線的設(shè)計理念，開展了跨越選址工作。

在受地形、地貌限制的情況下，首次開展了長輸原油、天然氣、成品油管道“三管同跨”設(shè)計；針對江河跨越兩岸地勢陡峭，首次在管道建設(shè)上實(shí)現(xiàn)了“橋隧直連”設(shè)計，即跨越與隧道直接相連；并在選址勘察中，應(yīng)用了平硐勘察、無人機(jī)航測等多種勘察測量方法。

在跨越安全設(shè)計中采用主動安全措施和被動安全措施相結(jié)合的方法確保結(jié)構(gòu)的本質(zhì)安全。首次系統(tǒng)的對管道跨越進(jìn)行動力影響分析，包括試壓、清管、地震作用下的動力影響分析；為了應(yīng)對瀾滄江跨越等復(fù)雜風(fēng)環(huán)境的影響，首次在管道建設(shè)上開展了跨越管橋全尺寸模型風(fēng)洞試驗(yàn)，并在管道跨越上設(shè)置了頻率干擾索。

首次采用了長輸管道跨越健康（監(jiān)測）診斷系統(tǒng)方案及在長輸管道跨越上采用了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控圖像遠(yuǎn)傳技術(shù)是實(shí)現(xiàn)技防與人防相結(jié)合的安全保衛(wèi)方案。

2.7 沿線生態(tài)與環(huán)保要求嚴(yán)格

管道途經(jīng)地域山高林密、環(huán)境優(yōu)美，環(huán)境保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、水源地等多有分布；管道穿跨越瑞麗江、瀾滄江、怒江等多條國際河流。這種環(huán)境特點(diǎn)給管道建設(shè)提出了更高的環(huán)保要求。

對于怒江、瀾滄江等國際性河流環(huán)保要求高的特質(zhì)，首次引入了基于風(fēng)險的設(shè)計理念，開展了環(huán)境定量風(fēng)險評價。

在初步設(shè)計階段對全線隧道和站場棄渣場進(jìn)行選址、報批、勘察、設(shè)計工作，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，預(yù)防水土流失。

2.8 管道沿線交通依托條件相對較差

現(xiàn)有道路狹窄，路況很差，線形指標(biāo)不合理、橋涵設(shè)計荷載低，不能滿足管道施工和運(yùn)營的要求，伴行道路設(shè)計、施工難度大。

首次借鑒地方道路建設(shè)理念，在云南省昆明以西段管道伴行道路上采用彈石路面。

對14座站場的高陡邊坡進(jìn)行專題設(shè)計，高差最大的某一油氣合建站相對高差約70m，創(chuàng)造國內(nèi)油氣管道站場高陡邊坡治理之最。

為了更合理地解決復(fù)雜山區(qū)站場邊坡治理，首次對管道站場高陡邊坡進(jìn)行專項治理。

3 結(jié)語

針對中緬管道敷設(shè)所經(jīng)過的滇、黔、桂的地形、地貌、地理、地質(zhì)、地災(zāi)和地震原生特點(diǎn)，以及相應(yīng)高地震烈度、高地應(yīng)力、高地?zé)幔钴S的新構(gòu)造運(yùn)動、活躍的地?zé)崴h(huán)境、活躍的外動力地質(zhì)條件、活躍的岸坡再造過程等不良地質(zhì)活動特點(diǎn)，結(jié)合管道同溝、同橋、同隧穿跨越以及油氣合建站的新要求，在技術(shù)方面做了先導(dǎo)性的創(chuàng)新工作并加以工程化實(shí)施。

[1]蒲明．2010年我國油氣管道新進(jìn)展[J]．國際石油經(jīng)濟(jì)，2011，27（3）：27-28.

[2]田瑛，甄建超，孫春良，等．我國油氣管道建設(shè)歷程及發(fā)展趨勢[J]．石油規(guī)劃設(shè)計，2011，22（4）：4-8.

[3]張楠，宮敬，閔希華，等．大落差對西部成品油管道投產(chǎn)的影響[J]．油氣儲運(yùn)，2008，27（1）：5-8.

[4]王乾坤，張爭偉，石悅，等．埋地油氣管道并行敷設(shè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J]．油氣儲運(yùn)，2011，30（1）：1-4.

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.051