浅谈天然气管道设计
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摘要：超高压天然气管道的设计合理与否，直接影响到居民的人身财产安全。作为天然气设计人员，必须有一份责任心，合理设计，保障人们人身安全。本文就天然气管道的设计要点以及所要注意的一些问题进行探讨。
关键词：天然气；管道设计
中图分类号：TU81文献标识码： A 文章编号：
燃气管道压力越高，一旦发生事故，危害性甚大。实践表明,许多地方按安全距离进行管道设计建设, 选线难度大, 且随着我国城镇化水平的迅速提高, 已建成的管道在城市建设发展中也很难保持安全距离。而控制管道自身安全是从积极的方面预防事故发生, 在系统各个环节都按要求做到的条件下可以保障管道安全。
一、城镇超高压天然气管道设计要点
(一)应当符合管道保护的要求, 设计中要加强多重安全防护措施。
由于城镇管道安全运行的外部环境更加复杂, 为了维护公共安全, 设计中有必要进一步强化管道保护措施, 建立更加有效的管道安全体系。
从国内和国外的实践看造成管道事故的主要原因是: 外力作用下的损坏, 管材、设备及焊接缺陷, 管道腐蚀, 操作失误及其他原因等。其中, 管道受第三方破坏近几年在燃气管道事故的比例高达 40% , 在城镇管道设计中尤其值得注意。城镇管道设计可从以下几个方面进行多重防护, 提高安全度:
①降低许用应力值, 强度设计系数取值不大于 0.3, 增加管道壁厚, 以强度确保管道自身的安全; ②管道到建(构) 筑物的距离予以适当控制, 当发生事故时降低影响面; ③采用优质钢管, 提高防腐等级;④增加覆盖层厚度或采用定向钻等非开挖敷设方式, 或沿燃气管道上方设置加强钢筋混凝土板, 尽量避免管道受第三方破坏; ⑤采用先进的自控系统, 分段阀门采用遥控或自动控制;适当加密线路截断阀的设置, 使管道发生事故时, 尽量减少气体向外释放量, 从而把危害降低到最低限度。
(二)管道设计应遵循节约用地和经济合理的原则。
管道设施必须依附于土地, 按照城镇超高压管道的使用性质和相关保护规定, 管道用地及国家技术规范强制性要求的间距范围内的用地在运营期间会长期占用, 而随着经济社会快速发展, 城镇建设用地增加较快, 城镇土地资源紧张、交通拥挤、开敝空间不足等问题日益突出, 因此城镇管道设计更应遵循节约用地的原则。
根据我国石油天然气管道保护法规定, 依法建设的管道通过集体所有的土地或者他人取得使用权的国有土地, 影响土地使用的, 管道企业应当按照管道建设时土地的用途给予补偿。城镇土地依据不同的用途,补偿标准会有所区别, 规定将管道用地与土地价值结合起来,在管材强度使用和安全距离上进行综合考虑, 更有利于实现城镇土地资源的合理利用, 提高综合效益, 做出经济合理的线路走向方案。
为更好节约用地, 超高压管道路由可尽量沿公路、市政道路、绿化带及市政走廊等公共线性地下空间布置, 这样可增加管道与建筑物的距离, 对两侧建设用地的影响较小, 也更经济合理。
(三)管道设计应与当地城镇总体规划相协调, 符合城镇总体规划要求。
由于超高压管道的不安全隐患, 管道沿线周边地块开发建设的限制性会增强, 土地产出率会大大降低, 不利于城镇土地的集约化使用, 且天然气管道规划的编制往往滞后于城镇总体规划, 若仅从保证管道工程安全性和经济性角度出发进行设计, 会对城乡规划实施造成干扰, 甚至严重影响城镇的用地布局及经济发展。如何尽量减少对地方城乡规划、建设及土地使用的影响是城镇超高压管道设计中需重点考虑的问题。
根据保护法规定, 管道建设选线设计方案应符合城乡规划, 经当地城乡规划主管部门审核通过的管道选线方案, 将依法纳入当地城乡规划中, 管道建设用地在规划实施中应予以控制预留。这项规定较好解决了超高压管道与当地城乡规划、发展的矛盾。管道设计应以总体规划所确定的框架作指导, 在全面掌握城镇经济水平、土地资源、用地布局、交通规划等资料条件下进行分析, 做出合理的线路走向方案; 同时, 城乡规划编制中要将确定的管道方案落实到规划中, 以便于在保证管道路由用地及安全的情况下对城镇各项建设进行资源配置协调及建设进程策划的总体控制性安排。
一般, 超高压管道应避开城镇中心区, 尤其不要穿过城镇建设密集、开发已具有一定规模的地区以及城镇重点发展地区, 以免造成这部分区域城镇建设无法按规划实施, 例如: 管线不宜穿过总体规划定位为高尚居住区的区域或选择在有人流较集中的大型服务设施周边等; 另外, 应尽量减少穿过城镇的超高压管线长度。
(四)线位设计应与当地道路、河道 、电力、市政管道等基础设施专项规划及行业管理规定衔接。
城镇超高压管道路由经常会碰到与道路、河道、电力、市政管道等基础设施交叉或并行敷设的情况。这些行业管理部门都有各自行业的发展建设规划及特殊的使用和安全要求,设计中应充分掌握相关专项规划及行业管理规定等, 进行综合研究, 满足国家技术规范的强制性要求, 尽量避免设计位置上的冲突, 减少使用中的相互影响。
管道与规划道路交叉时, 因考虑将来修路时碾压, 基本采用预埋套管的方式, 同时对套管底基础进行超挖并换填级配碎石处理。穿越河道需综合考虑河流通航、管线埋深、河底土质等因素, 一般采用顶管或定向钻的方式。
城镇道路下各类市政管线等基础设施较多, 要合理安排超高压管道的地下空间位置, 从保护管道、方便管道施工及维修等方面考虑, 满足必要的净距要求。与地下市政管线并行敷设段需采取适当的保护措施, 且设计中要为预见到的其它管线系统做合理的预留和衔接, 以有利于减少将来其它管线施工时对天然气管道的影响。由于外加电流阴极保护对邻近的金属管道干扰大, 为避免对其它管线的干扰, 缩小保护间距, 城镇中超高压管道宜采用牺牲阳极阴极保护防腐法。
二、城镇超高压天然气管道设计需注意的其它问题
(一)加强与当地结合力度
超高压管道设计是一项政策性和技术性很强的工作, 要正确处理与当地各方面的关系。应详细了解管线所经过地区的各级规划及规划实施情况, 涉及其他部门利益的, 应及早接触, 及时协商解决。通过增强沟通, 可减少分歧, 进一步保证设计质量, 且良好的信息沟通能够在很大程度上为管线设计提供便利, 与当地待建项目的有效衔接可使设计少走弯路。
(二)现场详细勘察
利用航拍正射影像图进行管道设计是近年逐步实行的较为先进的做法, 沿管线走向航拍的正射影像图具有很强的现实性和准确性, 但在航拍时大片植被覆盖区域、已完成设计的待建工程、地下管线及构筑物等, 航拍图上显示不出来。因此设计人员不宜过分依赖航拍正射影像图, 需沿线深入踏勘、调研, 详细了解管线经过区域的地面现状、待建项目及地下设施情况等, 以提高线位的可实施性。
(三)图纸采用合适的坐标系统、比例尺
由于输气管道设计一般采用国家坐标系( 如北京 54坐标系) , 地方各项工程建设通常采用地方独立坐标, 高程基准有时也不一致, 而通过软件转换坐标有误差, 有时误差还较大。为便于管道的准确定位, 协调与实际周边建(构) 筑物的间距关系, 做好相应准确预留、控制、衔接, 管道施工图设计宜采用地方独立坐标, 管线图成图尽量使用大比例尺地形图, 如 1:2000 以上。
三、结语
合理的线路走向、优秀的设计方案, 不但可以减少施工建设中大量的工程设计变更, 同时也可为控制投资和工程顺利投产创造良好的条件, 是系统运行可靠性、安全性和经济性的重要保证。