油氣管道與基礎(chǔ)設(shè)施之間安全距離的探討

張俊斌

(安徽省特種設(shè)備檢測院，安徽 合肥 230051)

隨著我國人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加快，以滿足人們對(duì)鐵路、公路、住房等基礎(chǔ)設(shè)施日益增長的需求。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止2019年，鐵路營業(yè)里程增長率為13.98萬km，公路里程501.25萬km，管道里程達(dá)到12.66萬km。在增長如此快速的情況下，基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃和建設(shè)時(shí)，其與油氣管道的交叉難以避免。當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管道建設(shè)矛盾時(shí)，我們應(yīng)依照法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)來保證油氣管道的安全運(yùn)行及基礎(chǔ)設(shè)施的順利建設(shè)。本文將圍繞基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)油氣管道的影響及其與油氣管道的安全距離兩方面進(jìn)行闡述。

1 地面建筑物

1.1 地面建筑物對(duì)管道的危害

由于城鎮(zhèn)人口及工業(yè)用地需求的不斷增長，原有的建筑用地和工業(yè)用地已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人口和企業(yè)的發(fā)展，導(dǎo)致大批企業(yè)和建筑用房向郊區(qū)轉(zhuǎn)移，原本荒涼的地區(qū)已是高樓林立。建筑物建立在管道上方，會(huì)形成占?jí)?，產(chǎn)生巨大的安全隱患。占?jí)汗艿罆?huì)加大了管道上方載荷，使管道下沉，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致管道破裂。若管道破裂引起燃?xì)庑孤┘盎馂?zāi)爆炸，會(huì)造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。有些企業(yè)安全意識(shí)薄弱，直接將建筑物建立在管道之上，并且進(jìn)行危險(xiǎn)操作，從而導(dǎo)致管道事故。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，2007年北京市天然氣管道共存在占?jí)弘[患695處，其中建筑物占?jí)赫?6.5%，為主要占?jí)侯愋汀?014年中石化集團(tuán)公司的臨邑-滄州原油管道，發(fā)現(xiàn)全線占?jí)?61處，其中正壓192處，安全距離不足69處，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局要求此線停輸[1-3]。

1.2 確定管道與地面建筑物之間安全距離的國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

為保證管道和周圍建筑物的安全，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管道與地面建筑物之間的安全距離均做出了規(guī)定。國外標(biāo)準(zhǔn)中，美國標(biāo)準(zhǔn)ASME B31.8 《輸氣和配氣管道系統(tǒng)》、加拿大標(biāo)準(zhǔn)CSA Z662-2007《油氣管道系統(tǒng)》沒有對(duì)安全距離提出具體要求，而是將管道沿線分為不同地區(qū)等級(jí)，針對(duì)不同等級(jí)的地區(qū)采取不同的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定見表1。

表1 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于管道與地面建筑物之間安全距離的規(guī)定

2 地下構(gòu)筑物

2.1 地下構(gòu)筑物對(duì)管道的影響

地下構(gòu)建物一般包括埋地通信電纜、污水排放管道、自來水管道等其他用途的埋地管道，如果不能保證地下構(gòu)筑物與管道的安全距離，一旦油氣管道泄漏引發(fā)火災(zāi)爆炸，將帶來極其嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[4-5]。同時(shí)，還可能導(dǎo)致油氣管道的腐蝕加速，從而加大事故發(fā)生的概率。2013年11月22日，在山東省青島的中石化東黃輸油管道泄漏原油進(jìn)入市政排水暗渠，在暗渠的密閉空間內(nèi)油氣積聚遇火花發(fā)生爆炸，造成62人死亡、136人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失75172萬元。事故調(diào)查報(bào)告指出事故直接原因是輸油管道與排水暗渠交匯處的管道腐蝕減薄導(dǎo)致管道破裂，原油泄漏后流入排水暗渠并反沖到路面。原油泄漏后，現(xiàn)場處置人員采用液壓破碎錘在暗渠蓋板上打孔破碎，撞擊產(chǎn)生火花，引發(fā)暗渠內(nèi)油氣爆炸。從事故調(diào)查報(bào)告中還可以了解到事故管段在排水暗渠內(nèi)懸空架設(shè)，為原油泄漏進(jìn)入排水暗渠帶來風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)由于排水暗渠內(nèi)隨著潮汐變化海水倒灌，管道長期處于干濕交替的海水及鹽霧腐蝕環(huán)境中，加快了管道的腐蝕。

2.2 確定管道與地下構(gòu)筑物之間安全距離的國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)管道與地下構(gòu)建物之間的安全距離，國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做出了明確規(guī)定。國外標(biāo)準(zhǔn)中，美國聯(lián)邦法規(guī)49 CFR《管道安全法天然氣部分》的第192.325條明確規(guī)定：輸氣管道與任何其他與本輸氣管道無關(guān)的地下結(jié)構(gòu)之間的間距必須至少達(dá)到305 mm，在保持305 mm間距不現(xiàn)實(shí)的地方，如果采取適當(dāng)措施，則該間距也可以進(jìn)一步縮小。美國ASME B31.8-2007《輸氣和配氣管道系統(tǒng)》的第841.143(a)條規(guī)定：任何埋地管線與任何不用于同該管線相接的其他地下構(gòu)筑物之間，若有可能，至少有152 mm的間距。加拿大CSA Z662-2007《油氣管道系統(tǒng)》規(guī)定：埋地管道附近鋪設(shè)有地下電纜、導(dǎo)體、導(dǎo)管、其他管線或其它地下結(jié)構(gòu)時(shí)，管線與這些物體的最小間距為300 mm，與排水瓦管最小距離為50 mm。如果采取措施能夠避免這些物體對(duì)管道造成破壞，可適當(dāng)減小間距。澳大利亞/新西蘭AS/NZS 4853-2000《金屬管道上的電危害》規(guī)定如果沒有相關(guān)部門的允許，金屬管道與其他管道、電力和通信電纜之間的水平距離至少為600 mm。荷蘭NEN 3650-1-A1 《管道系統(tǒng)的要求》中規(guī)定：在兩條并行的地下管道之間必須保持至少0.4 m的間距。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定見表2。

表2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于管道與地下構(gòu)筑物之間安全距離的規(guī)定

3 架空輸電線路和交流接地體

3.1 架空輸電線路和交流接地體對(duì)管道的影響

隨著企業(yè)快速發(fā)展及對(duì)電力需求的不斷增加，電力建設(shè)工程不斷增加，而我國管道建設(shè)工程也在快速發(fā)展，新建管道或已建成管道與架空輸電線路的交叉不可避免。其中，高壓輸電線路與管道交叉的情況較多，例如忠武輸氣管道的部分管線與三峽及葛洲壩兩座大型水電站外輸?shù)亩鄺l500 kV高壓輸電線路在多處地段存在交叉和近距離并行現(xiàn)象。在高交流干擾電壓長期作用下，埋地金屬管道會(huì)發(fā)生交流腐蝕，引起管道氫脆、防腐層剝離，從而降低管道陰極保護(hù)的保護(hù)度，嚴(yán)重時(shí)引起陰極保護(hù)設(shè)備無法正常工作甚至損壞。對(duì)于犧牲陽極保護(hù)，過高的交流電壓會(huì)使鎂陽極性能下降，甚至極性逆轉(zhuǎn)，從而加速管道腐蝕[6-8]。

3.2 確定架空輸電線路、交流接地體與管道之間的安全距離的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

架空輸電線路、交流接地體與管道之間的安全距離是保護(hù)管道的第一步防護(hù)措施。國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)均做出了相應(yīng)安全距離的規(guī)定。國外標(biāo)準(zhǔn)中，加拿大標(biāo)準(zhǔn)CAN/CSA-C22.3N06-M91《管道與電力供應(yīng)線之間協(xié)調(diào)性原則及做法》中規(guī)定: 在管道與電力線共用走廊或相鄰時(shí)，二者距離應(yīng)盡可能大，減少管道上的感應(yīng)電壓的最好方法是增加與管道與電力線的距離，除非管道與電力線雙方協(xié)商一致，建議管道與桿塔接地體以及其他地下排流措施之間的間距大于10 m。澳大利亞/新西蘭標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS4853:2000《金屬管道上的電危害》中規(guī)定：架空管線與金屬管道之間的最小距離為5 m。德國標(biāo)準(zhǔn)DVGW/VDE《關(guān)于在三相高壓電力系統(tǒng)和單線鐵道牽引系統(tǒng)附近的管道設(shè)備和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：在線路平行的情況下，電壓≥110 kV的輸電線路邊導(dǎo)線的垂直投影與管道中心的距離至少為10 m；在線路平行的情況下，電壓<110 kV的輸電線路邊導(dǎo)線的垂直投影與管道中心的距離至少為4 m；在線路平行的情況下，鐵道架空牽引電力導(dǎo)線的垂直投影與管道中心的距離至少為6 m；在線路平行的情況下，引入線的垂直投影與管道中心的距離至少為4 m。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定見表3。

表3 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于架空輸電線路、交流接地體與管道之間安全距離的規(guī)定

4 鐵路、公路

4.1 鐵路、公路對(duì)管道的影響

鐵路、公路是我國的主要運(yùn)輸方式，我國鐵路及公路的建設(shè)近年來發(fā)展迅速。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，截止2019年鐵路營業(yè)里程增長率為13.98萬km，公路里程為501.25萬km。鐵路、公路與管道的交叉現(xiàn)象也日益增多。鐵路對(duì)相鄰管道的影響主要為增加管道上方的載荷、加快管道的電化學(xué)腐蝕。而管道一旦發(fā)生泄漏，會(huì)對(duì)鐵路及公路的通行產(chǎn)生嚴(yán)重影響甚至發(fā)生交通事故[9]。

4.2 鐵路公路與管道之間安全距離的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

公路、鐵路與管道的合理設(shè)計(jì)，不僅保證了各方面的安全，同時(shí)也給維修維護(hù)帶來方便。國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相關(guān)安全距離均做出了規(guī)定。國外標(biāo)準(zhǔn)中，澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS 4799-2000 《鐵路邊界內(nèi)地下共用設(shè)施和管道的安裝》中規(guī)定：設(shè)施或者管道至少應(yīng)當(dāng)在3 m范圍內(nèi)沒有任何鐵路結(jié)構(gòu)、攔牛柵欄、管溝、標(biāo)志樁、架空橋、電線桿、地下電纜、建筑物、穿越點(diǎn)、橋以及涵洞等。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO13623《石油和天然氣工業(yè)—管道輸送系統(tǒng)》中規(guī)定：管道穿越公路時(shí)，與道路并行鋪設(shè)的管道宜鋪設(shè)在道路路權(quán)邊界線以外。穿越鐵路時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中給出的環(huán)向應(yīng)力設(shè)計(jì)系數(shù)和埋深作為最低要求，適用于鐵路路權(quán)邊界以外5 m處，如果邊界沒有明確，則宜取距鐵軌10 m以外。與鐵路平行鋪設(shè)的管道宜鋪設(shè)在鐵路路權(quán)帶以外。對(duì)于開挖無法穿越的鐵路管道，其管頂距鐵軌頂部垂直距離宜最小為1.4 m，用鉆孔法或隧道法穿越時(shí)，該距離宜最小為1.8 m。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定見表4。

表4 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于鐵路公路與管道之間安全距離的規(guī)定

5 結(jié)論與建議

隨著城鎮(zhèn)化速度的加快，管道與公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)之間的矛盾逐漸凸顯，面對(duì)此類矛盾，要遵循相關(guān)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，確保基礎(chǔ)設(shè)施與管道的安全距離。在規(guī)劃建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，應(yīng)提前了解本區(qū)域中是否存在油氣管道，在設(shè)計(jì)階段充分考慮與油氣管道的安全距離。在無法保證安全距離情況下，應(yīng)對(duì)區(qū)域內(nèi)的油氣管道采取有效的安全保護(hù)措施。在建設(shè)施工時(shí)，應(yīng)注意機(jī)械振動(dòng)載荷對(duì)油氣管道的影響，施工方應(yīng)與及時(shí)與管道公司進(jìn)行溝通，共同確定施工方案，避免施工時(shí)管道事故的發(fā)生。在公共設(shè)施及油氣管道的使用階段，管道使用單位應(yīng)時(shí)刻關(guān)注管道周圍基礎(chǔ)設(shè)施的變化情況，一旦發(fā)生占?jí)夯蚴┕?，?yīng)及時(shí)采取措施防止事故發(fā)生。