管道科技中心開展臨近地鐵的油氣管道鋪設(shè)施工處理標(biāo)準(zhǔn)研究

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管道科技中心開展臨近地鐵的油氣管道鋪設(shè)施工處理標(biāo)準(zhǔn)研究

地鐵施工對油氣管道主要影響包括：（1）地鐵施工引起油氣管道的水平位移及垂直位移（沉降）；（2）地鐵供電采用直流供電，產(chǎn)生的雜散電流會嚴(yán)重腐蝕地下金屬管道；（3）施工中常采用爆破施工，爆破產(chǎn)生的沖擊波會引起管道振動，造成管道的破壞。針對以上問題，為保證地鐵建設(shè)對管道影響降到最低，應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行考慮：（1）針對地鐵建設(shè)及后期運(yùn)行過程中引起的沉降及管道變形進(jìn)行控制；（2）針對爆破、防止沉降、雜散電流防護(hù)等均需要足夠的安全間距；（3）針對地鐵建設(shè)及后期運(yùn)行過程中引起的沉降以及管道位移進(jìn)行監(jiān)測；（4）對管道采取足夠的防位移穩(wěn)定措施；（5）采取直流雜散電流控制措施。以下是針對各項措施對比國內(nèi)外相關(guān)油氣管道和地鐵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，得出的相關(guān)建議。

1 沉降及位移

涉及到沉及位移監(jiān)測的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)主要有：（1）上海市《地鐵基坑工程施工規(guī)程》明確了周邊環(huán)境設(shè)施的保護(hù)要求，對不同地基等級的地面最大沉降量及圍護(hù)墻水平位移控制要求，和相關(guān)環(huán)境保護(hù)要求做出了明確定義；（2）Q/SY 1487《采空區(qū)油氣管道安全設(shè)計與防護(hù)技術(shù)規(guī)范》對采空區(qū)油氣管道線路選擇、安全設(shè)計、變形要求等進(jìn)行了規(guī)定；（3）德國地鐵施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管線允許的變形量。

由于管道直徑、土體彈性模量、粘聚力、內(nèi)摩擦角、隧道開挖順序、隧道開挖進(jìn)尺、隧道與管道相對位置等因素對隧道施工中的垂直和水平位移有較大影響，應(yīng)充分考慮這些因素后確定地鐵及隧道垂直間距、水平間距、位移監(jiān)測等。同時根據(jù)上海市《地鐵基坑工程施工規(guī)程》，管道應(yīng)屬于二級基坑的環(huán)境保護(hù)要求范圍。對于管道變形量的控制德國標(biāo)準(zhǔn)要求較為嚴(yán)格，建議參考借鑒德國標(biāo)準(zhǔn)。

建議針對地面沉降和管道位移補(bǔ)充以下條款：（1）確定管道與地鐵隧道安全距離時，應(yīng)充分考慮管道直徑、土體彈性模量、土體粘聚力、土體內(nèi)摩擦角、隧道開挖順序、隧道開挖進(jìn)尺、隧道與管道相對位置等因素的影響。（2）地鐵施工時，地面最大沉降量不應(yīng)大于0.2%H（H應(yīng)為基坑開挖深度及隧道地板深度）最大水平位移不應(yīng)大于0.3%H，抗隆起安全系數(shù)不應(yīng)小于2.0。（3）根據(jù)德國地鐵施工標(biāo)準(zhǔn)，地下管線水平變形允許值為0.6mm/m，傾斜變形允許值為1-2mm/m。

2 安全間距

涉及到地鐵與油氣管道安全間距的標(biāo)準(zhǔn)主要有：（1）GB 50253第4.1.6條要求“輸油管道與鐵路并行敷設(shè)時，管道應(yīng)敷設(shè)在鐵路用地范圍邊線3m以外，且原油、成品油管道距鐵路線不應(yīng)小于25m、液化石油氣管道距鐵路線不應(yīng)小于50m；（2）GB50028規(guī)定地下燃?xì)夤艿琅c建筑物、構(gòu)筑物或相鄰管道之間的垂直凈距要求，高壓A/B地下燃?xì)夤艿琅c建筑物外墻面之間的水平凈距不應(yīng)小于30 m/15m, (當(dāng)管道壁厚不小于9.5mm或?qū)θ細(xì)夤艿啦扇∮行У谋Ｗo(hù)措施時，不應(yīng)小于15 m/10m);（3）上海地方標(biāo)準(zhǔn)DGJ 08-102-2003《城鎮(zhèn)高壓、超高壓天然氣管道工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定了高壓和超高壓輸氣管道與其他建（構(gòu)）筑物的水平間距根據(jù)管徑不同在25-30m之間；（4）《北京地鐵工程監(jiān)控量測設(shè)計指南》據(jù)基坑開發(fā)深度、隧道地板埋深對基坑和隧道影響范圍及安全分級進(jìn)行了劃分，同時對基坑周邊影響范圍進(jìn)行了安全分級；（5）SY/0325-2001《鋼質(zhì)管道穿越鐵路和公路推薦做法》規(guī)定穿越鐵路的輸送管，其最小覆蓋層厚度（從管頂至鐵路路基的距離），軌枕下不小于1.8m，鐵路界限范圍內(nèi)其他表面以下或距排水溝溝底的距離不小于0.9m，輸送易揮發(fā)液體的管線不小于1.2m。（6）GB 50423-2013規(guī)定油氣管道穿越鐵路時，套管頂部最小覆蓋層厚度，鐵路路肩以下不小于1.7m，自然地面或邊溝以下不小于1.0m。

綜合上述標(biāo)準(zhǔn)中值得借鑒之處，建議針對地鐵與管道間距補(bǔ)充以下內(nèi)容：（1）并行間距：①管道與地鐵站、地鐵隧道的水平間距應(yīng)充分考慮管道直徑、管道壓力、隧道深度、基坑深度以及土質(zhì)的影響后確定。②管道與地鐵站的水平間距不宜小于2H（車站基坑開挖深度），并不應(yīng)小于30m。對于安全間距不能滿足要求且采取有效措施后水平凈距可適當(dāng)縮小，但不應(yīng)小于1 H，且不應(yīng)小于10m。淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的軟弱地基處宜大于4H。③管道與地鐵隧道的水平間距不宜小于1.5Hi（隧道底板深度），并不應(yīng)小于30m。對于安全間距不能滿足要求且采取有效措施后水平凈距可適當(dāng)縮小，但不應(yīng)小于1 Hi，且不應(yīng)小于10m。淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的軟弱地基處宜大于4 Hi。（2）交叉間距：①管道與地鐵隧道的垂直間距應(yīng)充分考慮管道直徑、管道壓力、隧道深度以及土質(zhì)的影響后確定。②管道穿越露天輕軌時，其最小覆蓋層厚度（從管頂至鐵路路基的距離）不應(yīng)小于2.0m；穿越地下地鐵隧道時，與隧道拱頂距離不應(yīng)小于0.7Hi（Hi隧道底板深度）。當(dāng)安全距離無法滿足時，應(yīng)采取足夠的防護(hù)措施并充分論證后，可適當(dāng)縮短。③地表變形穩(wěn)定性分級及管體變形容許值可按《采空區(qū)油氣管道安全設(shè)計與防護(hù)技術(shù)規(guī)范》（Q/SY1487）執(zhí)行。

3 防護(hù)措施

涉及到防護(hù)措施的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)主要有：（1）GB 50299-2003《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》對地鐵施工方法及相關(guān)的防護(hù)措施進(jìn)行了規(guī)定，包括沖擊沉樁、靜力壓樁、振動沉樁、鉆孔灌注樁等基坑支護(hù)；（2）Q/SY 1487《采空區(qū)油氣管道安全設(shè)計與防護(hù)技術(shù)規(guī)范》對采空區(qū)油氣管道線路選擇、安全設(shè)計、變形要求等進(jìn)行了規(guī)定。

應(yīng)根據(jù)不同方法的特點(diǎn)對管道采取相應(yīng)的防護(hù)措施。在實(shí)際操作中，首先應(yīng)綜合考慮管道直徑、土體彈性模量、土體粘聚力、土體內(nèi)摩擦角、隧道開挖順序、隧道開挖進(jìn)尺、隧道與管道相對位置等因素的影響，充分論證后選用合適的施工方法。

建議針對管道沉降及位移的防護(hù)措施補(bǔ)充以下條款：（1）地鐵施工前應(yīng)充分考慮管道直徑、土體彈性模量、土體粘聚力、土體內(nèi)摩擦角、隧道開挖順序、隧道開挖進(jìn)尺、隧道與管道相對位置和間距等因素，選擇合適的施工方法、施工順序、開發(fā)步距、支護(hù)方式及防護(hù)措施，將對管道的影響降低到最低；（2）在地鐵建設(shè)過程中，應(yīng)該通過各種手段提高管線自身穩(wěn)定性及周圍地層的承載能力。（3）地鐵隧道開挖至距離管道20m時，應(yīng)結(jié)合土質(zhì)情況進(jìn)行超前支護(hù)；（4）其他管道防護(hù)措施可參考Q/SY1487《采空區(qū)油氣管道安全設(shè)計與防護(hù)技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行；（5）管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測量。

4 沉降及位移監(jiān)測

涉及到沉降及位移監(jiān)測的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)主要有：（1）Q/SY 1672-2014《油氣管道沉降監(jiān)測與評價》對長輸油氣管道沉降風(fēng)險識別、沉降監(jiān)測、沉降安全評價以及相關(guān)數(shù)據(jù)采集及要求進(jìn)行了規(guī)定。（2）上海市《地鐵基坑工程施工規(guī)程》規(guī)定應(yīng)根據(jù)基坑擋墻外側(cè)地下管線的功能、管材、接頭型式、埋深等條件，在開挖前布設(shè)好管線的沉降觀測點(diǎn)；并對地鐵車站兩端附近的地下管線加強(qiáng)監(jiān)測和跟蹤注漿。（3）上海市地方標(biāo)準(zhǔn)SZ-08-2000《地鐵基坑工程施工規(guī)程》規(guī)矩應(yīng)沿管線每6m布置一量測點(diǎn)，每天至少觀測一次。（4）《北京地鐵工程監(jiān)控量測設(shè)計指南》規(guī)定地下管線監(jiān)測項目包括管線沉降和管線水平位移，基坑、隧道強(qiáng)烈影響區(qū)的各類管線應(yīng)進(jìn)場沉降監(jiān)測，有壓管線應(yīng)進(jìn)行管頂沉降監(jiān)測，當(dāng)支護(hù)體系發(fā)生較大變形或土體出現(xiàn)坍塌、地面出現(xiàn)裂縫跡象時，應(yīng)對管線進(jìn)行水平位移監(jiān)測。

綜合上述標(biāo)準(zhǔn)中值得借鑒之處，建議針對沉降及位移監(jiān)測進(jìn)行以下要求：（1）與地鐵相交或并行的管道，應(yīng)采取應(yīng)變監(jiān)測、地表位移監(jiān)測和可燃?xì)怏w監(jiān)測等措施；（2）應(yīng)變監(jiān)測應(yīng)同時對管道進(jìn)行直接監(jiān)測并對周圍土體進(jìn)行間接監(jiān)測；對開挖段兩側(cè)管道的管頂和地基沉降觀測點(diǎn)應(yīng)每天至少觀測一次；（3）地下管線沉降監(jiān)測精度1.0mm，水平位移監(jiān)測精度1.0mm，并分為黃色（雙指標(biāo)均達(dá)到70%-85%或單指標(biāo)達(dá)到85%-100%）、橙色（雙指標(biāo)均達(dá)到85%-100%或單指標(biāo)達(dá)到限值）、紅色三級預(yù)警，在發(fā)生黃色預(yù)警時，應(yīng)對管線進(jìn)行檢查和處理；（4）可燃?xì)怏w監(jiān)測可在與地鐵施工垂直交叉的位置及其左右兩側(cè)安裝；（5）在開挖前布設(shè)好管線的沉降觀測點(diǎn)；對于重點(diǎn)保護(hù)的管線，應(yīng)在開挖前設(shè)計并敷設(shè)好跟蹤注漿管及注漿設(shè)備，以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)跟蹤注漿，調(diào)整管線變形曲率。

5 直流雜散電流干擾

涉及到直流雜散電流干擾的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)主要有：（1）CJJ-92《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)的基本原則為減小雜散電流、制雜散電流向地鐵外部的擴(kuò)散，并建議地鐵附近的地中金屬管線結(jié)構(gòu)，應(yīng)單獨(dú)采取有效的防蝕措施。（2）SYT0017《埋地鋼制管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對埋地管道直流排流點(diǎn)選擇、排流方式選擇、排流保護(hù)參數(shù)計算以及效果評定等內(nèi)容作出了較為全面的規(guī)定。

對地鐵直流雜散電流的防護(hù)應(yīng)當(dāng)包括地鐵雜散電流源頭控制及對管道采取排流防護(hù)措施。管道防護(hù)措置可執(zhí)行SY/T 0007。對于源頭控制可執(zhí)行CJJ-92《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》。建議針對地鐵雜散電流防護(hù)補(bǔ)充以下條款：（1）地鐵應(yīng)設(shè)計相關(guān)設(shè)施限制雜散電流向地鐵外部擴(kuò)散，防止對附近管道造成直流雜散電流干擾；（2）地鐵附近的管線應(yīng)單獨(dú)采取有效的直流雜散電流排流措施，可參照執(zhí)行SY/T 0007；（3）干擾源可以通過同步監(jiān)測法測定；（4）地鐵附近管道應(yīng)提供足夠的陰保電流；（5）管道應(yīng)設(shè)極性排流器等防逆流裝置減輕雜散電流倒流入管道。

姚學(xué)軍 吳張中 標(biāo)準(zhǔn)化所