城镇燃气管道跨越设计的探讨

/城镇燃气管道跨越设计的探讨举荐到首页□杨青《科技经济市场》2007年第01期

［摘要］本文简要介绍了燃气管道跨越设计所需遵守的规范;对如何进行穿、跨越方案的比选进行了阐述;对跨越设计中的跨距计算、水纹补偿器的补偿量的计算进行叙述。

［关健词］跨越规范设计原则穿、跨越比较跨越的主要方式跨越的计算

一、前言

城镇燃气管道工程在建设过程中经常会遇到管道须要穿跨越的工程，特殊是珠三角地区，河流星罗密布，燃气管道穿跨越的设计是城镇燃气管网设计中的一个重要组成部分。燃气管道穿跨越的方式有很多种，属于穿越的有大开挖敷设、顶管敷设、定向钻敷设等，属于跨越的有随桥敷设、管道自跨、桁架敷设、拱管敷设等等，燃气管道跨越设计在此占了很大的比重。

在进行燃气管道穿跨越障碍的设计中，燃气管道是接受跨越还是接受穿越的形式？如接受跨越形式应接受何种跨越方式？是摆在我们设计人员面前的一个课题。随着跨越的技术在燃气行业的广泛应用，燃气管道跨越设计也应是从事燃气设计的人员必备的技能。下面就对如何进行燃气管道跨越设计作些初步探讨。

二、燃气管道跨越设计遵循的主要规范

1、《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）

2、《城镇燃气输配工程施工及验收规范》(CJJ33-2005)

3、《石油自然气工业输送钢管交货技术条件第1部分:A级钢管》(GB/T9711.1-1997)

4、《原油和自然气输送管道穿跨越工程设计规范跨越工程》(SY/T0015.2-98)

5、《石油自然气管道穿跨越工程施工及验收规范》(SY0470-2000)

6、《涂装前钢材表面预处理规范》(SY/TO407-97)

7、《钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术标准》SY/T0315-1997

8、《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235-1997）

9、《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB50236-98)

10、《钢熔化焊对接接头射线照像和质量分级》（GB3323-2005）

三、穿跨越工程设计的原则

1、穿（跨）越工程应遵循SY/T0015—98《原油和自然气输送管道穿（跨）越工程设计规范穿越工程跨越工程》及GB50028-2006《城镇燃气设计规范》。

2、将穿（跨）越工程的平安牢靠性放在首位。力求节约投资，便利施工和维护管理。

3、穿越管段设计埋深必需满足河道航运长远规划要求，削减或避开对航道产生不利影响。

4、穿(跨)越工程必需满足防洪要求，确保堤岸平安。和已建和规划中的水工构筑物、码头或桥梁保持规范要求的平安距离。

5、燃气管道随桥敷设时，其管道的输送压力不应大于0.4Mpa。

四、穿、跨越的比较和选择

燃气管道穿跨越河流主要有如下方式：

1、大开挖穿越方式；

2、定向钻穿越方式；

3、桁架敷设、拱管敷设及自行跨越过河方式；

4、随桥跨越的方式。

四种敷设方式优缺点比较如下：

通过上述对比分析，跨越大型河涌首选随桥跨越的方式,当没有随桥跨越条件时，由于目前国内定向钻穿越施工工艺已较成熟，有管道平安牢靠性高，施工对环境及通航影响小，受外部因素制约少，施工季节适应性强，投资较省等优越性。因此，本着平安、经济、满足工艺要求的原则，依据目前国内施工的技术水平，举荐接受定向钻穿越方式穿越河流。对于众多的小型河流的穿越方式，首选随桥跨越的方式或自跨越过河方式。对少数水上交通不常见的河流，视具体状况可接受大开挖沟埋穿越施工。

燃气管道桁架敷设、拱管敷设由于对城市景观影响较大,在广州市已比较少接受。

五、跨越的方式

1、附桥架设法。随桥敷设：主要有牛腿敷设、桥梁人行道板下敷设、桥边预埋钢板敷设、桥边搭设支架敷设、桥梁底吊架敷设、由中间绿化带敷设等多种方式。此种方法最简便易行，投资省，施工进度快。但须要经过政府主管部门及桥梁设计单位的同意。随桥敷设管道施工时往往需协作施工，否则燃气管道施工会有很大的难度，一些已建的桥梁就很难实现随桥敷设。图1为燃气管道埋设在人行道的敷设方式，图2为在桥边搭设支架敷设燃气管道。这两种方式是在广州市最常见的燃气管道附桥架设的方法。

2、管桥法。管桥穿跨越即桁架或两边设支墩自行跨越河流，这两种跨越方式在跨度上有确定的局限性，自行跨越跨距应按表1执行，即只适用于中、小河涌。桁架对周边景观影响较大，且跨距也有确定的限制。

六、跨越的计算

1、跨距的计算。燃气管道穿越江、河时，不论是附桥架设或是构筑管桥，首先要确定允许跨距。架空管道允许跨距的大小，取决于管材的强度、管道截面刚度、外荷载的大小、管道允许的最大挠度和管道坡度等。由强度计算跨距可按下式：

架空燃气管道的设计应考虑冷凝水的排出，因此不能水平安装而需保持不小于3‰的坡度。为此，需依据计算的跨距按下式计算管道的坡度：

综合以上两个公式进行计算以及参考管道支架设计手册等书籍，得出燃气管道最大允许跨距的举荐值见下表：

2、水纹补偿器的选用计算。由于阳光的照射，管道表面温度变更大，使管道轴向长度发生变更，并产生拉(压)应力。两端固定的钢管由于伸缩而产生附加应力，假如附加应力超过了许用应力，钢管就有被破坏的紧急，以致发生燃气泄漏事故。为此，当管道上的位移量ΔX不能自然补偿时，就必需接受补偿器来补偿。补偿器也叫膨胀节。通常可分为回折弯式补偿器、波形补偿器和填料函式补偿器三种。由于填料函式补偿器一般不用于燃气钢管上，故本文不作介绍。燃气管道最常接受的是水纹补偿器调整、补偿由温度变更而引起管道长度的伸缩。补偿量可按下式计算：

ΔL=α（Tmax-Tmin）L

为运用补偿器处于一个良好的工作位置和削减管架受力可对补偿器安装前进行“预变形”,轴向水纹补偿器的轴向预变形量ΔX按下式计算：

ΔX=ΔL[0.5-（T0-Tmin）/（Tmax-Tmin）]

以上两式中：α——管道线性膨胀系数㎝/（m.℃）

Tmax——管道计算最高温度，考虑到太阳直晒一般取58℃；

Tmin——管道计算最低温度，广州地区一般取0℃

L——管道计算长度（m）

T0——管道的安装温度（℃）

当ΔX为正值时，表示“预拉”；ΔX为负值时，表示“预压”。

在随意直管段两个固定架之间，只能安装一个轴向型水纹补偿器。固定架和导向管架的分布按下图确定：

七、其他平安防护措施及防腐：

1）设于桥梁上的燃气管道应接受加厚的无缝钢管或焊接钢管，尽量削减焊缝，并对焊缝进行100%无损探伤，Ⅱ级合格。

2）跨越通航河流的燃气管道管底标高，应符合通航净空的要求。

3）确定管道位置时，和随桥敷设的其它管道的间距应符合现行国家标准《工业企业煤气平安规程》GB6222支架敷管的有关规定。

4）管道应设置必要的补偿和减震措施。当跨度大于60m时，宜接受水纹补偿器。

5）跨越河流的燃气管道应接受热喷锌或熔结环氧粉末外涂层防腐。埋地钢管和随桥敷设的管道之间应设置绝缘接头，对于中、小型跨越管道应对绝缘接头进行搭接。

6）跨越河流的燃气管道支座（架）应接受不燃烧的材料制作。

八、结束语

依据实际状况，选择最适合的跨越的方式，设计人员计算出最大的温差位移量，依据计算出的位移补偿量，推断是否须要加补偿器。综合考虑各因素选用管道补偿器，最终比照标准系列数据细致制作和安装，严把质量关，这样才能确保我们的管道平安运行。

参考文献：

[1]吕国良，王淮，邵荣，等．供热管网补偿方式的选择[J]．煤气和热力，2001，21(1)：58—60．

[2]李卫东，赵建波．水纹管补偿器和鼓形补偿器的比较[J]．煤气和热力，2001，21(4)：：353、358．

[3]曲昭嘉编《管道支架设计手册》中国建筑工业出版社工程管路系统设计由于受到各方面的制约是相当困难的。但是，任何困难的管系都可以通过固定管架的设置，使其分成若干形态的相对简洁的单独管段。如：直线型，L、Z、∏型管段等。再依据这些相对简洁的管段来确定管系的变形补偿来选择补偿器。

膨胀节的种类很多，正确的选型特殊重要。管系设计一起先既在管系走向，支撑体系（包括固定管架，导向管架等）设计的同时，就要综合考虑补偿器的选型和配置，只有这样才能保证管系的设计平安，合理、牢靠和经济。

以水纹管为核心挠性元件的补偿器，在管线上可作轴向，横向和角向三个方向的补偿。内压补偿器从其性能上看可以作三个方向的位移，但由于受到套管等附件的限制，往往只