管道并行敷设设计规定+条文20090430.doc

CDPCDP 油气储运项目设计标准油气储运项目设计标准 CDP G XX XX XXX ACDP G XX XX XXX A 油气管道并行敷设设计规定油气管道并行敷设设计规定 Provision for Parallel Pipelines Design 2009 03 062009 03 06 发布发布 2009 03 062009 03 06 实施实施 中国石油天然气股份有限公司天然气与管道分公司 发布 I 前前 言言 为了规范并行管道敷设的设计 施工和运行维护 特制定本标准 本规定总结了中国石油近十年来在油气管道并行敷设的建设经验 在西气东输二线管道工程 设计联合体 2008 年 7 月至 2009 年 3 月完成的 并行敷设管道关键技术研究 并行管道的间距及安 全措施研究子课题研究成果的基础上 由中国石油天然气管道工程有限公司编制而成的 本规定分为 7 章 个附录 第 1 章 范围 第 2 章 规范性引用文件 第 3 章术语和定义 第 4 章 总则 第 5 章 一般规定 第 6 章 线路设计 第 7 章 施工要求 附录 规定了确定管道并 行间距的一般流程 附录 对管道运行提出了要求 附录 是条文说明 本规定在执行过程中 希望各单位结合工程实践 认真总结经验 注意积累资料 并请将意 见和有关资料提供给编制单位 以便修订时参考 本文件由中国石油天然气股份有限公司天然气与管道分公司提出并归口管理 本文件由中国石油天然气管道工程有限公司 负责解释 本文件主要起草人 史航 王贵涛 余志峰 吴文 黄留群 孙立刚 陈文国 张振永 CDP G XX XX XXX A 油气管道并行敷设设计 规定 II 目目录录 前言 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 总则 2 5 一般规定 2 6 线路设计 2 6 1 线路选择 2 6 2 并行间距 2 6 3 钢管和检验 5 6 4 强度设计 5 6 5 防腐设计 5 6 6 水工保护 5 6 7 管道标志 6 7 线路施工 6 附录 A 确定并行管道最小间距的一般流程 7 附录 B 运行要求 11 附录 C 条文说明 12 管道工程设计规定 CDP 1 1 范围范围 本标准规定了同期建设和不同期建设油气输送管道并行敷设的一般规定 以及设计 施工 运 行的基本要求 本标准只适用于相邻管道间距在 50m 以内的陆上油气输送管道 不包括油气田内部集输管道 和城镇燃气管道 2 规范性引用文件规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件 其随后所 有的修改单 不包括勘误的内容 或修订版均不适用于本标准 然而 鼓励根据本标准达成协议的 各方研究是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件 其最新版本适用于本标准 GB 50251输气管道工程设计规范 GB 50253输油管道工程设计规范 GB 50423油气输送管道穿越工程设计规范 GB 50459油气输送管道跨越工程设计规范 GB 21447钢质管道外腐蚀控制规范 GB 50470 油气输送管道线路工程抗震技术规范 3 术术语语和和定定义义 3 1 并行管道 Parallel Pipelines 以一定间距相邻敷设的管道 3 2 并行间距 Spacing between the Two Adjacent Parallel Pipelines 相邻敷设管道的净间距 3 3 同沟敷设 Pipelines Laid in the Same Trench 管道共用一条管沟敷设 3 4 在役管道 In Service Pipeline 已投入运营的管道 CDP G XX XX XXX A 油气管道并行敷设设计 规定 2 4 总总则则 4 1 为了保证并行敷设地段管道安全 节约用地 便于施工和运行管理制定本标准 4 2 并行管道设计除了满足本标准的规定之外 还应符合国家及行业现行标准规范的相关要求 5 一般规定一般规定 5 1 并行管道的设计应结合地方规划 考虑安全 环保 水土保持等方面的要求 综合进行设计布 局 优化线路 穿跨越 截断阀室的布置 5 2 当同一管廊内有规划管道与之并行时 设计中应考虑规划管道的位置预留 站场扩建等因素 为规划管道的建设创造有利条件 5 3 在线路走向相同的情况下 多条管道宜并行敷设 以合理利用土地资源 减少对自然的破坏和 节省投资 5 4 并行管道的设计应充分考虑每条管道的特点 保证正常的维护检修间距及施工所需的空间 5 5 新建管道施工过程中凡是可能影响到在役管道的标志 光缆 水工保护 伴行路等设施 应征 得在役管道运营单位的许可 5 6 并行管道通过活动断裂带时 不宜采用同沟敷设 并行间距不得小于管道可能发生的最大位移 值 5 7 并行敷设管道阀室宜相邻建设 共用供电 通信等设施 5 8 并行敷设管道应加强运行管理 并遵循附录 B 的要求 6 线路设计线路设计 6 1 线路选择线路选择 线路选择除了要满足设计规范的要求外 还应根据并行管道的特点 注意以下事项 a 选定线时应准确掌握在役管道及相关设施的位置 b 应考虑并行管道的敷设要求 c 选定线应考虑不同地段管道敷设的并行间距要求 6 2 并行间距并行间距 6 2 1 一般规定 a 管道并行间距的确定应考虑输送介质的特征 压力 管径 土壤性质等参数 同时应满足 施工和运行的要求 b 不受限制地段的并行间距一般不应小于 10m 不同期建设的石方地段 并行间距不宜小于 管道工程设计规定 CDP 3 20m 6 2 2 在基本农田保护区 林区 规划区等区段的并行管道 应缩小并行间距 当并行管道同期建 设时 并行的输油管道可同沟敷设 并行的油气管道在特殊情况下 经技术经济比较 并采取必要 的技术安全措施后可考虑同沟敷设 6 2 3 受地形条件限制的复杂山区 同期建设并行管道通过的地段在满足地质条件稳定的前提下 经复核并采取必要的措施后 可缩小间距或采用同沟敷设 同期建设的并行管道 在设计 施工 运行管理三方面采取必要措施 确保管道安全的情况下 可共用同一隧道 涵洞或跨越管桥 6 2 4 对于受限制的土方地段 最小并行间距应符合下列规定 6 2 4 1 当油气管道并行敷设时 由输气管道的相关参数决定并行间距 当输气管道并行敷设时 并行间距由压力高 管径大的输气管道参数决定 最小并行间距应满足该管道失效而不造成其他并 行管道破坏的要求 一般地 可以参考附录 A 给出的流程进行分析计算 6 2 4 2 当并行的油气管道或输气管道的间距不能满足 6 2 4 1 条规定时 经技术经济比较 并采取 必要的技术安全措施后 同期建设的管道可考虑同沟敷设 不同期建设时 并行埋地管道的最小间 距如表 1 所示 表 1 不同期建设的并行管道的最小间距要求 最小间距 m 新建管道管径 mm 土壤类型 DN300 以下DN300 650 DN700 1200 中密的沙土2 83 54 中密的碎石类土 充填物为沙土 2 52 83 5 硬塑的粉土22 53 中密的碎石类土 充填物为粘性土 222 5 硬塑的粉质粘土 粘土1 51 52 老黄土1 51 52 软土 经井点降水 2 534 注 a 对于加热输送管道 弹性敷设段以及存在较大应力的其他地段 需进行土体稳定性的校核 b 特殊地段长度较短 200m 的范围内 采取适当的防护措施后可再减小其并行间距 c 本表适用于管顶埋深小于 1 5m 坡顶无动载情况 6 2 4 3 同期建设的输油并行管线可同沟敷设 不同期建设的输油并行管线应考虑施工期间的互相 影响 最小并行间距应符合表 1 的规定 CDP G XX XX XXX A 油气管道并行敷设设计 规定 4 6 2 5 对于石方地段 应遵循以下规定 a 同期建设管道应合理安排开挖管沟的时间 同时爆破一条管沟或并行爆破多条管沟 b 对于不同期建设管道 应满足下列要求 1 应尽量保持 20m 以上间距 新建管道爆破管沟形成的振动波到达在役管道处的最大垂 直振动速度应不大于 10cm s 2 当并行间距小于 20m 时 可通过采取技术措施 控制单次齐爆药量和爆破方式 使爆破 管沟形成的振动波到达在役管道处的最大垂直振动速度小于 10cm s 并保证邻近管道 的安全 3 不同间距下 石方管沟爆破的单次齐爆药量应满足公式 1 1 3 3 3 max K V RQ 式中 max 单次齐爆药量 kg R 并行间距 m V 最大垂直振动速度 cm s K 炸药对施爆介质的破坏作用系数 应通过爆破试验确定 如无资料可参考表 2 爆破振动波在传播媒介中的衰减指数 应通过爆破试验确定 如无资料可参考表 2 表2 破坏作用系数和衰减指数与距离的关系 间距 R m衰减指数 破坏作用系数 K 5 R 201 4100 R 201 3110 4 并行间距不宜小于 5m 当并行间距小于 5 m 时 必须采用非爆破开挖方式 5 新建管道爆破管沟时 应保证在设计的并行间距内飞石不破坏邻近管道的地面建筑物 6 2 6 在穿越地段 管道的并行间距应满足下列要求 a 并行管道顶管穿越公路时 套管净间距一般应大于 10m 当空间受限 经核算采用的顶管 方式对邻近套管及路基无影响时 最小净距应大于 5m 并应符合公路管理部门的规定 b 同期建设并行管道在大开挖穿越河流 渠道时 采取安全技术措施后可同沟敷设 不同期 管道工程设计规定 CDP 5 建设时 应根据新建管道的埋深进行计算 并使在役管道位于施工影响范围以外 c 定向钻穿越河流等障碍物时 并行管道穿越轴线相距应大于 10m 钻机入土段和光缆套管 穿越除外 d 同期建设并行管道采用山体隧道或盾构隧道穿越时 在设计 施工 运行管理三方面采取 必要措施 确保安全的情况下可考虑共用一条隧道 不同期建设的并行管道 首先应考虑 利用在役管道山体隧道或盾构隧道的可行性 否则按新建设计 e 同期建设并行管道采取必要技术安全措施后可采用同一涵洞穿越铁路 两管道净间距不小 于 0 5m 不同期建设的并行管道 首先应考虑利用在役管道涵洞的可行性 如果新建穿越 涵洞 则应离开在役管道涵洞 10m 以上 并应符合铁路管理部门的规定 6 2 7 同沟敷设地段 当管径小于等于 650mm 并行间距不小于 0 6m 当管径大于 650mm 并行间 距不小于 1m 6 2 8 隧道 涵洞或跨越段管道 并行间距应不小于 0 5m 6 3 钢管和检验钢管和检验 当并行管道间距不能满足 6 2 2 1 规定时 以及同沟敷设段 共用隧道 涵洞或跨越段管道 钢管在工厂的水压试验压力要求达到 95 s 6 4 强度设计强度设计 6 4 1 油气并行地段或输气管道并行地段 起决定性作用的输气管道的强度设计应根据 GB 50251 的 5 1 2 执行 在局部范围内并行间距不能满足本标准 6 2 2 1 规定的要求时 应核算用管壁厚或 提高一级强度设计等级 6 4 2 输油管道并行地段 输油管道的强度设计应根据 GB 50253 的第 5 章执行 6 4 3 隧道内和跨越段并行管道强度设计应符合 GB 50423 和 GB 50459 的规定 6 5 防腐设计防腐设计 6 5 1 同期建设的并行管道宜选择同种类型和级别的防腐涂层 管道外防腐层的设计应符合 GB 21447 的要求 6 5 2 阴极保护 6 5 2 1 同沟敷设的并行管道应采用联合阴极保护 非同沟敷设的并行管道宜分别实施阴极保护 6 5 2 2 对于与高压输电线路长距离并行 与电气化铁路并行或多次交叉的多条管道 不宜采用联 合保护 6 5 2 3 并行管道采用联合阴极保护时 宜在通电点及其它适当位置设置跨接线 CDP G XX XX XXX A 油气管道并行敷设设计 规定 6 6 5 2 4 非联合保护的并行管道 阳极地床方式或位置应当能够避免管道之间的干扰 6 6 水工保护水工保护 6 6 1 并行管道的水工保护措施应统筹考虑 结构形式应基本保持一致 6 6 2 不同期建设并行管道 如果后建管道扰动在役管道水工保护设施或者对在役管道的水工保护 设施的功能发挥造成影响时 应采取措施给予补救 如果后建设管道没有扰动在役管道水工保护设 施时 应根据现场实际情况对先后建设的水工保护设施进行连接处理 以适应当地的水文和地质条 件 6 6 3 新建管道在施工期间扰动在役管道的水工保护设施时 应采取临时防护措施 保证在役管道 的安全 6 7 管道标志管道标志 并行管道的标志桩 警示牌等标识应分别设置 标志桩位置必须准确 标识应清晰 醒目 对 于同沟敷设段 穿跨越段的标志 宜设置在同一地点 7 线路施工线路施工 7 1 新建管道施工过程中不应对在役管道的运行构成不良影响和破坏 7 2 新建管道施工前应获得在役管道运营单位的许可 并签署安全生产管理协议 运营单位可以派 人到现场监督 对于需要进行爆破的石方地段 在爆破前还应向在役管道的运营单位提交专项爆破 方案 获得批准后方可实施 7 3 新建管道施工应严格按照设计要求的间距进行 并查清在役管道的位置 并加以标识 7 4 施工扫线时 应注意保护在役管道的设施 对损坏的在役管道设施应予以修复 7 5 新建管道的施工队伍应编制详细的施工组织设计 应包括在役管道的定位 施工方案 组织机 构 施工计划 HSE 管理 应急预案 对在役管道的保护措施等方面内容 以保证在役管道的安全 7 6 对于非石方段 在在役管道两侧 5m 范围内施工 应采用人工开挖 并对挖出的地下设施给予 必要的保护 7 7 施工单位负责组织有相应资质并具有丰富业绩的爆破施工单位进行爆破作业 严格审查爆破作 业人员资质和业绩 加强对爆破作业的现场监控 并对单孔 装药量 起爆时差等工序进行认证 履行签字手续 确保过程受控 7 8 当并行管道的间距不满足 6 2 2 1 条的规定时 以及同沟 共用隧道 管桥 涵洞等地段 应加 强新建管道的施工质量控制及管理 环焊缝应采用超声波和射线 100 探伤 并满足相应工程的无 管道工程设计规定 CDP 7 损检测标准 7 9 新建管道的施工作业带布置要避免对在役管道造成不利影响 在役管道应位于管沟开挖土石方 堆放侧 防止重型施工设备频繁碾压在役管道 当施工车辆需要经过在役管道时 应采取相应的安 全措施 并报在役管道运营单位审批 方可通过 CDP G XX XX XXX A 油气管道并行敷设设计 规定 8 附录附录 A 确定并行管道最小间距的一般流程确定并行管道最小间距的一般流程 资料性附录 A 1 当气管道发生破裂泄漏 首先需要校核破裂引起的地面压力是否会引起邻近管道的径向屈曲失 稳 破裂引起的地面压力由式 A 1 确定 邻近管道径向屈曲失稳的校核公式采用 GB 50423 的 公式 5 2 5 1 5 2 5 3 A 1 cUP ss 式中 气管道破裂引起的作用在 邻近管道上的地面压力 s P 气管道场地土的密度 s 破裂引起的压力波在土壤中的传播速度 c 破裂压力波引起的土质点峰值振动速度 U A 2 如果邻近管道能保证径向稳定 则需要判断在泄漏的高压气流作用下是否使其失去覆盖层 暴 露在泄漏形成的土坑中 通常采用 Gasunie 弹坑模型进行土坑大小的计算 并给出是否暴露的结论 弹坑的断面形状假设为如图A 1所示的椭圆状 弹坑的断面尺寸可以完全由宽度W 深度D 和 弹坑壁的倾角 来确定 同样 由于弹坑被假设为椭圆状 也可以由弹坑壁与地面交点的斜率 tan 1 在一半深度处的弹坑壁的斜率tan 2和弹坑深度来定义弹坑的断面 在图A 1中的参数a b 分别为这一假定的椭圆的短半轴和长半轴的长度 图图A 1A 1 弹坑断面示意图弹坑断面示意图 假定土壤 包括含水量 是均匀的 对小的断裂长度 弹坑假定是圆形的 即长轴等于短轴 管道工程设计规定 CDP 9 计算步骤如下 模型的输入是 管道直径 Dp 管道压力 p0 从地面到管道中心的埋深 Dc 和 管道周围土壤类型的定性描述 对顶部破裂 基于观察 管道底部的土壤很少或不会被吹走 弹坑深度由下列公式得到 D Dp Dc 对剪切破裂 弹坑深度还是土壤类型和含水量的函数 这可以由参数w来描述 如表A 1所示 表表 A 1A 1 参数 参数 w w 和弹坑倾角与土壤类型的函数关系 和弹坑倾角与土壤类型的函数关系 土壤类型w 无量纲 1 角度 2 角度 非常干的砂0 756029 砂和干混的土壤1 16535 混合土壤或砂砾1 757045 潮湿的混合土壤 粘土或岩石2 77557 重粘土58073 弹坑深度为土壤参数w的函数 可以由下列公式计算 为了便于使用 土壤参数的函数 R w 定义如下 R w 0 28 0 62 5 w 0 07 25 w2 当 0 28 R w 1 3 如果w 0 6 c DDD p 3 4 如果0 6 w 2 c D DpwR D 3 0 如果w 2 c DDD p 2 2 弹坑的倾角由下列经验公式确定 当可以获得更多的数据时 可以对它进行修正 1tan 1 1 w 1 10 5 08 2 tan 1 2 w w CDP G XX XX XXX A 油气管道并行敷设设计 规定 10 基于弹坑是椭圆一部分的假定 如已知深度D 和弹坑的倾角 1和 2 通过下列方程组求出a 和b 1tan 2 1 Db b a b 1 5 0 tan 2 2 Db b a b 弹坑宽度W可以由下式得到 2 2 12 b Db aW A 3 如果管道在泄漏形成的土坑之外 还应考虑施工和运行管道的要求 这样就可以得出较为合理 的并行间距 A 4 确定并行管道最小间距的一般流程如图 A 2 所示 管道工程设计规定 CDP 11 开始 计算P1破裂后传播到 距离d处的地面压力 计算P2的临界外压 P1破裂在d处的地面压力 小于P2的临界压力 P2可能因外压失效 间距d不可用 间距d可用 计算P1破裂形成的弹坑宽度 P2在弹坑外 间距满足施工运行要求 间距d不可用 间距d不可用 是 否 是 否 是 否 是 图图 A 2 确定并行管道最小间距的一般流程确定并行管道最小间距的一般流程 P1 为失效管道 P2 为邻近管道 CDP G XX XX XXX A 油气管道并行敷设设计 规定 12 附录附录 B 运行要求运行要求 B 1 当有条件时 并行管道宜由一家运营单位统一管理 当不是一家运营单位管理的 相互之间应 密切协作 签订共同管理的协议 B 2 并行管道巡线时 应兼顾多条并行管线 并互通信息 相互支持 相互配合 以提高管道运行 的安全 B 3 对于同沟 共用隧道 管桥上的管道应制订专门的巡检与维护方案 切实加强维护管理 对任 何异常迹象要及时查明 排除隐患 B 4 维修管理过程应采用措施防止车辆或设备直接作用在并行管道上 B 5 运营单位应制定事故应急预案 防止扩大事故 管道工程设计规定 CDP 13 附录附录 C 资料性附录 资料性附录 条文说明条文说明 C 1 1 范围 本规定的 油气输送管道并行 包括输油管道之间并行 输气管道之间并行以及输油 管道和输气管道并行 随着我国管道建设又一个高潮的到来 管道建设进入了快速发展的阶段 西气东输 陕京二线 冀宁联络线 甬沪宁原油管道 西南成品油管道 兰成渝成品油管道 西部原油及成品油管道等一 批大型管道工程建设投产 在管道局部或全程都会出现并行敷设的问题 如果在在役管道两侧 50m 以内敷设新的管道 往往会由于在役管道的运行管理要求 而使新建管道的建设增加了很多的制约 条件和难度 但是对于很多受限地段 50m 的间距一般很难达到 况且管道以合理的间距并行敷设 具有节约用地 共享资源等优点 所以 设计单位 建设单位一般会考虑并行间距尽量小 为了协 调上述矛盾 西气东输二线管道工程开展了并行敷设管道关键技术研究 经过课题研究 认为只要 措施得当在 50m 以内建设新管道一般不会影响到已建管道 所以 把并行管道的范围规定为 50m C 2 6 2 1 一般规定 并行管道相互影响的距离需考虑管道输送介质 压力 周围土壤的情况等因素 另外 还应兼顾施工效率和维抢修便利等因素 根据西气东输二线课题的研究 并行敷设的高压天 然气管道 P1 和 P2 为避免 P1 事故对 P2 造成破坏 间距应在 25feet 8m 以上 考虑到并行管道 的施工 已建管道的保护 维护管理等因素 建议在不受限制的地区 并行管道保持 10m 以上的 间距 在石方段 如不同期建设 尽量保持 20m 以上的间距 C 3 6 2 2 6 2 4 对于受限的地段 如基本农田保护区 林区 规划区 地形复杂山区等 要保持在 10m 或 20m 以上的间距往往是很难达到的 所以 要求并行间距尽可能地近 甚至同沟敷设 但 是距离过近时 如果一条管道失效 尤其是气管道失效 可能对相邻管道造成破坏 甚至引起二次 事故 根据课题以及委托 ADVANTICA 公司进行的的研究 可以定量地分析两条管道不互相影响 的最小间距 因此在 6 2 4 1 中规