城镇超高压天然气管道设计探讨

城镇超高压天然气管道设计探讨

张博

中国石油管道局工程有限公司天津分公司天津300457天津市大和劳务服务有限公司天津300457

摘要：随着天然气事业的发展，在进行超高压天然气管道选线时，穿越城镇、村庄等问题往往在所难免。本文对穿越城镇的超高压天然气管道设计的安全保证、设计要点、需注意的一些问题进行讨论。

关键词：天然气、超高压、设计要点

近年来，天然气管道行业实现了跨越式发展。"西气东输"，海上天然气利用，"俄罗斯天然气南输"以及广东，福建等地液化天然气等重点管道的进口已经完成并投入运行。在许多地区，有许多情况下管道铺设和组合运行。由于我国人口众多、地面建筑物较密集，尤其是在经济较发达的城乡一体化发展迅速的地区，在进行超高压（压力大于4.0MPa）天然气管道选线时，穿越城镇、村庄等问题往往在所难免。本文对穿越城镇的超高压天然气管道设计进行讨论。

1城镇超高压天然气管道的安全保证

天然气管道建设的安全保障有两个指导原则：一是控制管道本身的安全性，其原则是严格控制管道的强度和严密性。二是控制安全距离，主要是控制管道与周围建（构）筑物的距离，以此对周围建（构）筑物提供安全保证。

现行的《输气管道工程设计规范》采用前指导思想，即控制管道本身的安全，采用强度安全方法，根据人类活动增加管道自身的应力水平。适当增加管道的壁厚用于确保管道和管道周围结构的安全。《城镇燃气设计规范》是管道安全的综合指南。在吸收和引用国外发达国家的成果后，积极防止事故发生，并妥善控制管道与周围建筑物（结构）之间的距离。

城镇交通频繁，地下设施复杂，天然气管道压力很大。一旦被摧毁，损害非常严重。因此，适当控制高压管道与建筑物（结构）之间的距离是最小化恶性事故发生的有效手段。然而，实践表明，在许多地方，管道设计和施工根据安全距离进行，很难选择路由。随着我国城市化水平的快速提高，城市建设难以保证安全距离。综合考虑，笔者认为，城镇敷设超高压的管道设计宜按《输气管道工程设计规范》并参照《城镇燃气设计规范》高压A（4.0MPa）管道的有关规定执行，在控制管道自身安全的前提下，与周围建（构）筑物的距离在条件允许时要积极去实施，如果不允许条件，应采取额外的安全措施，以最大限度地提高城市管道的安全性[1]。

2城镇超高压天然气管道设计要点

2.1应符合管道保护的要求，并在设计中加强多重安全保护措施

由于城市管道外部环境比较复杂，为了维护公共安全，有必要在设计中进一步加强管道保护措施，建立更有效的管道安全系统。

国内外管道事故的主要原因是：外力破坏，管道，设备和焊接缺陷，管道腐蚀，操作失误等原因。城市管道设计可以从以下几个方面进行多重保护，以提高安全性[2]：

（1）降低允许应力值，强度设计系数应不大于0.3，增加管道壁厚，确保管道本身的安全性和强度；（2）应妥善控制管道与建筑物（结构）之间的距离，并在发生事故时减小冲击面；（3）采用优质钢管提高耐腐蚀水平；（4）可增加覆盖层的厚度或使用定向钻孔、挖掘铺设方法，或沿着天然气管道顶部设置钢筋混凝土板，以避免第三方损坏管道；（5）采用先进的自动控制系统，采用遥控、自动控制的分段阀室；（6）对管路截止阀进行适当加密设置，以最大限度地减少管道发生事故时释放的气体量，从而将危险降至最低[3]。

2.2管道设计应遵循节约用地和经济合理的原则

管道用地在运营期间长期占用的问题随着经济社会快速发展，城市建设用地迅速增加，城市土地资源紧张等问题日益突出。因此，城市管道设计应遵循节约用地的原则。

根据《石油天然气管道保护法》，管道经过集体所有的土地或者他人取得使用权的国有土地，影响土地的使用，管道企业应在管道施工期间根据土地使用情况进行补偿。管道土地利用应与土地价值相结合，综合考虑管道强度和安全距离，有利于合理利用城市土地资源，提高综合效益，制定经济合理的选线计划。

为了节省土地，可以在公路，市政道路，绿化带和市政走廊等地方上安排超高压管道。这样可以增加管道和建筑物之间的距离，并且对两侧的建筑用地的影响较小，也更经济合理。

2.3管道设计应与整体城市规划相协调，符合城市总体规划要求

由于超高压管道存在安全隐患，沿管道周边地块的开发和建设将更加严格，不利于城市土地的集中利用。规划如果只是从确保管道工程的安全和经济的角度设计，将干扰城乡规划的实施，甚至严重影响城镇的土地利用布局和经济发展。如何最大限度地减少对当地城乡规划，建设和土地利用的影响是城市超高压管道设计中应考虑的关键问题。

根据《油气管道保护法》的规定，管道施工路由选择的设计方案应符合城乡规划。在全面了解城市经济水平，土地资源，土地利用布局，交通规划等条件的前提下，制定合理的路线规划。同时，城乡规划应该将确定的管道计划纳入规划，以确保在管道布设土地和保证安全的情况下，确保城市建设的资源配置协调和建设过程规划的总体分配。

一般来说，超高压管道应该避开城镇的中心区域。特别是不应该集中经过城市建设，发展具有一定规模和重点城市开发区域，以避免这一地区的城区建设无法按计划实施。

2.4线路设计应与当地道路，河流，电力，市政管道和其他基础设施的特殊规划和行业管理规定相联系[5]

城市超高压管道经常遇到同道路，河流，电力，市政管道等基础设施交叉或并行安装。设计应充分掌握相关的专项规划和行业管理规定，进行综合研究，符合国家技术规范的强制性要求，尽可能避免交互使用。

城市道路下存在各种市政管道。有必要合理安排超高压管道的地下空间，从保护管道，便于管道建设和维护等方面考虑。应与地下市政管道并行采取适当的保护措施，并对设计中预见的其他管道系统进行合理的指定和连接，以减少未来其他管道建设期间对天然气管道的影响。

3城市超高压天然气管道设计中需要注意的其他问题

3.1加强与当地结合力度

超高压管道的设计是一项政策和技术工作，必须妥善处理与各地的关系。有必要详细了解管道各个领域的规划和规划实施，并尽快联系其他部门，及时解决。通过加强沟通，可以减少分歧，进一步保证设计质量，良好的信息沟通可以极大地方便管道设计，与当地项目的有效连接可以少走弯路。

3.2现场详细勘察

空中正射影像图用于管道设计是近年来逐步实施的相对先进的方法。沿管道的正射影像映射到航空摄影具有很强的真实性和准确性，但在航空摄影中，大型植被覆盖区域已经完成。待建项目，地下管线和结构等未在航拍图上显示。因此，设计师不应过多依赖航空正射影像图。有必要沿线进行深入勘探和调查，了解通过该区域的管道，待建项目和地下设施的地面状况，以提高线路位置的可行性[6]。

3.3图纸采用合适的坐标系统

由于天然气管道设计一般采用国家坐标系，局部工程施工通常采用局部独立坐标，高程参考有时不一致，软件转换的坐标有误差。为了便于管道的精确定位，协调实际周围结构（建筑物）之间的距离关系，并准确预留和控制。

4结语

合理的路线定位和优秀的设计方案，不仅可以减少大量的建设工程设计变更，同时也创造了控制该项目的投资和平稳运行创造有利条件。这是系统运行的可靠性，安全性和经济性的重要担保。

参考文献：

[1]刘俊.城市高压天然气管道的选线[J].《河南科技》，2009.

[2]孙雨丽.城市燃气管道安全管理研究[D].邯郸：河北工程大学，2011.

[3]赵冉，尼森.高压燃气管道的设计与施工[J].《中国科技博览》，2016.

[4]郝放，于建忠，赵国存.高压燃气管道设计与施工技术分析[J].《石化技术》，2016：1006-0235.

[5]程浩力，孙锐.油气管道与电力及通信线路的安全间距要求[J].《油气储运》，2017：1430-1435.

[6]崔宏亮.浅议建筑燃气工程技术设计研究[J].《建筑工程技术与设计》，2015：146.