城鎮(zhèn)燃氣管道跨越設(shè)計的探討

/城鎮(zhèn)燃氣管道跨越設(shè)計的探討舉薦到首頁□楊青《科技經(jīng)濟市場》2007年第01期

［摘要］本文簡要介紹了燃氣管道跨越設(shè)計所需遵守的規(guī)范;對如何進行穿、跨越方案的比選進行了闡述;對跨越設(shè)計中的跨距計算、水紋補償器的補償量的計算進行敘述。

［關(guān)健詞］跨越規(guī)范設(shè)計原則穿、跨越比較跨越的主要方式跨越的計算

一、前言

城鎮(zhèn)燃氣管道工程在建設(shè)過程中經(jīng)常會遇到管道須要穿跨越的工程，特殊是珠三角地區(qū)，河流星羅密布，燃氣管道穿跨越的設(shè)計是城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)設(shè)計中的一個重要組成部分。燃氣管道穿跨越的方式有很多種，屬于穿越的有大開挖敷設(shè)、頂管敷設(shè)、定向鉆敷設(shè)等，屬于跨越的有隨橋敷設(shè)、管道自跨、桁架敷設(shè)、拱管敷設(shè)等等，燃氣管道跨越設(shè)計在此占了很大的比重。

在進行燃氣管道穿跨越障礙的設(shè)計中，燃氣管道是接受跨越還是接受穿越的形式？如接受跨越形式應(yīng)接受何種跨越方式？是擺在我們設(shè)計人員面前的一個課題。隨著跨越的技術(shù)在燃氣行業(yè)的廣泛應(yīng)用，燃氣管道跨越設(shè)計也應(yīng)是從事燃氣設(shè)計的人員必備的技能。下面就對如何進行燃氣管道跨越設(shè)計作些初步探討。

二、燃氣管道跨越設(shè)計遵循的主要規(guī)范

1、《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》（GB50028-2006）

2、《城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范》(CJJ33-2005)

3、《石油自然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第1部分:A級鋼管》(GB/T9711.1-1997)

4、《原油和自然氣輸送管道穿跨越工程設(shè)計規(guī)范跨越工程》(SY/T0015.2-98)

5、《石油自然氣管道穿跨越工程施工及驗收規(guī)范》(SY0470-2000)

6、《涂裝前鋼材表面預(yù)處理規(guī)范》(SY/TO407-97)

7、《鋼質(zhì)管道熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層技術(shù)標準》SY/T0315-1997

8、《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50235-1997）

9、《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》(GB50236-98)

10、《鋼熔化焊對接接頭射線照像和質(zhì)量分級》（GB3323-2005）

三、穿跨越工程設(shè)計的原則

1、穿（跨）越工程應(yīng)遵循SY/T0015—98《原油和自然氣輸送管道穿（跨）越工程設(shè)計規(guī)范穿越工程跨越工程》及GB50028-2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》。

2、將穿（跨）越工程的平安牢靠性放在首位。力求節(jié)約投資，便利施工和維護管理。

3、穿越管段設(shè)計埋深必需滿足河道航運長遠規(guī)劃要求，削減或避開對航道產(chǎn)生不利影響。

4、穿(跨)越工程必需滿足防洪要求，確保堤岸平安。和已建和規(guī)劃中的水工構(gòu)筑物、碼頭或橋梁保持規(guī)范要求的平安距離。

5、燃氣管道隨橋敷設(shè)時，其管道的輸送壓力不應(yīng)大于0.4Mpa。

四、穿、跨越的比較和選擇

燃氣管道穿跨越河流主要有如下方式：

1、大開挖穿越方式；

2、定向鉆穿越方式；

3、桁架敷設(shè)、拱管敷設(shè)及自行跨越過河方式；

4、隨橋跨越的方式。

四種敷設(shè)方式優(yōu)缺點比較如下：

通過上述對比分析，跨越大型河涌首選隨橋跨越的方式,當沒有隨橋跨越條件時，由于目前國內(nèi)定向鉆穿越施工工藝已較成熟，有管道平安牢靠性高，施工對環(huán)境及通航影響小，受外部因素制約少，施工季節(jié)適應(yīng)性強，投資較省等優(yōu)越性。因此，本著平安、經(jīng)濟、滿足工藝要求的原則，依據(jù)目前國內(nèi)施工的技術(shù)水平，舉薦接受定向鉆穿越方式穿越河流。對于眾多的小型河流的穿越方式，首選隨橋跨越的方式或自跨越過河方式。對少數(shù)水上交通不常見的河流，視具體狀況可接受大開挖溝埋穿越施工。

燃氣管道桁架敷設(shè)、拱管敷設(shè)由于對城市景觀影響較大,在廣州市已比較少接受。

五、跨越的方式

1、附橋架設(shè)法。隨橋敷設(shè)：主要有牛腿敷設(shè)、橋梁人行道板下敷設(shè)、橋邊預(yù)埋鋼板敷設(shè)、橋邊搭設(shè)支架敷設(shè)、橋梁底吊架敷設(shè)、由中間綠化帶敷設(shè)等多種方式。此種方法最簡便易行，投資省，施工進度快。但須要經(jīng)過政府主管部門及橋梁設(shè)計單位的同意。隨橋敷設(shè)管道施工時往往需協(xié)作施工，否則燃氣管道施工會有很大的難度，一些已建的橋梁就很難實現(xiàn)隨橋敷設(shè)。圖1為燃氣管道埋設(shè)在人行道的敷設(shè)方式，圖2為在橋邊搭設(shè)支架敷設(shè)燃氣管道。這兩種方式是在廣州市最常見的燃氣管道附橋架設(shè)的方法。

2、管橋法。管橋穿跨越即桁架或兩邊設(shè)支墩自行跨越河流，這兩種跨越方式在跨度上有確定的局限性，自行跨越跨距應(yīng)按表1執(zhí)行，即只適用于中、小河涌。桁架對周邊景觀影響較大，且跨距也有確定的限制。

六、跨越的計算

1、跨距的計算。燃氣管道穿越江、河時，不論是附橋架設(shè)或是構(gòu)筑管橋，首先要確定允許跨距。架空管道允許跨距的大小，取決于管材的強度、管道截面剛度、外荷載的大小、管道允許的最大撓度和管道坡度等。由強度計算跨距可按下式：

架空燃氣管道的設(shè)計應(yīng)考慮冷凝水的排出，因此不能水平安裝而需保持不小于3‰的坡度。為此，需依據(jù)計算的跨距按下式計算管道的坡度：

綜合以上兩個公式進行計算以及參考管道支架設(shè)計手冊等書籍，得出燃氣管道最大允許跨距的舉薦值見下表：

2、水紋補償器的選用計算。由于陽光的照射，管道表面溫度變更大，使管道軸向長度發(fā)生變更，并產(chǎn)生拉(壓)應(yīng)力。兩端固定的鋼管由于伸縮而產(chǎn)生附加應(yīng)力，假如附加應(yīng)力超過了許用應(yīng)力，鋼管就有被破壞的緊急，以致發(fā)生燃氣泄漏事故。為此，當管道上的位移量ΔX不能自然補償時，就必需接受補償器來補償。補償器也叫膨脹節(jié)。通?？煞譃榛卣蹚澥窖a償器、波形補償器和填料函式補償器三種。由于填料函式補償器一般不用于燃氣鋼管上，故本文不作介紹。燃氣管道最常接受的是水紋補償器調(diào)整、補償由溫度變更而引起管道長度的伸縮。補償量可按下式計算：

ΔL=α（Tmax-Tmin）L

為運用補償器處于一個良好的工作位置和削減管架受力可對補償器安裝前進行“預(yù)變形”,軸向水紋補償器的軸向預(yù)變形量ΔX按下式計算：

ΔX=ΔL[0.5-（T0-Tmin）/（Tmax-Tmin）]

以上兩式中：α——管道線性膨脹系數(shù)㎝/（m.℃）

Tmax——管道計算最高溫度，考慮到太陽直曬一般取58℃；

Tmin——管道計算最低溫度，廣州地區(qū)一般取0℃

L——管道計算長度（m）

T0——管道的安裝溫度（℃）

當ΔX為正值時，表示“預(yù)拉”；ΔX為負值時，表示“預(yù)壓”。

在隨意直管段兩個固定架之間，只能安裝一個軸向型水紋補償器。固定架和導向管架的分布按下圖確定：

七、其他平安防護措施及防腐：

1）設(shè)于橋梁上的燃氣管道應(yīng)接受加厚的無縫鋼管或焊接鋼管，盡量削減焊縫，并對焊縫進行100%無損探傷，Ⅱ級合格。

2）跨越通航河流的燃氣管道管底標高，應(yīng)符合通航凈空的要求。

3）確定管道位置時，和隨橋敷設(shè)的其它管道的間距應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《工業(yè)企業(yè)煤氣平安規(guī)程》GB6222支架敷管的有關(guān)規(guī)定。

4）管道應(yīng)設(shè)置必要的補償和減震措施。當跨度大于60m時，宜接受水紋補償器。

5）跨越河流的燃氣管道應(yīng)接受熱噴鋅或熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層防腐。埋地鋼管和隨橋敷設(shè)的管道之間應(yīng)設(shè)置絕緣接頭，對于中、小型跨越管道應(yīng)對絕緣接頭進行搭接。

6）跨越河流的燃氣管道支座（架）應(yīng)接受不燃燒的材料制作。

八、結(jié)束語

依據(jù)實際狀況，選擇最適合的跨越的方式，設(shè)計人員計算出最大的溫差位移量，依據(jù)計算出的位移補償量，推斷是否須要加補償器。綜合考慮各因素選用管道補償器，最終比照標準系列數(shù)據(jù)細致制作和安裝，嚴把質(zhì)量關(guān)，這樣才能確保我們的管道平安運行。

參考文獻：

[1]呂國良，王淮，邵榮，等．供熱管網(wǎng)補償方式的選擇[J]．煤氣和熱力，2001，21(1)：58—60．

[2]李衛(wèi)東，趙建波．水紋管補償器和鼓形補償器的比較[J]．煤氣和熱力，2001，21(4)：：353、358．

[3]曲昭嘉編《管道支架設(shè)計手冊》中國建筑工業(yè)出版社工程管路系統(tǒng)設(shè)計由于受到各方面的制約是相當困難的。但是，任何困難的管系都可以通過固定管架的設(shè)置，使其分成若干形態(tài)的相對簡潔的單獨管段。如：直線型，L、Z、∏型管段等。再依據(jù)這些相對簡潔的管段來確定管系的變形補償來選擇補償器。

膨脹節(jié)的種類很多，正確的選型特殊重要。管系設(shè)計一起先既在管系走向，支撐體系（包括固定管架，導向管架等）設(shè)計的同時，就要綜合考慮補償器的選型和配置，只有這樣才能保證管系的設(shè)計平安，合理、牢靠和經(jīng)濟。

以水紋管為核心撓性元件的補償器，在管線上可作軸向，橫向和角向三個方向的補償。內(nèi)壓補償器從其性能上看可以作三個方向的位移，但由于受到套管等附件的限制，往往只