输油管道穿越南水北调干渠渠底的安全措施分析

2012-11-25于怀涛

水科学与工程技术 2012年1期

于怀涛

（河北省南水北调工程建设管理局，石家庄050035）

1 概述

石家庄至邯郸成品油管道工程，起点为石家庄炼厂输油站，终点为邯郸分输站，全线总长210km。本管道在邯郸市邯郸县郭河村西北（G309国道北侧）与南水北调干渠交叉，交叉位置在南水北调总干渠河北段累计里程52＋067，交叉角为51°。此段管道规格准323.9×7.9L415 3PE防腐，输送油品为汽油和柴油，已投产运行。

由于该段干渠上方有高压线经过，导向信号偏差，导致此处成品油管道第一次埋深较浅（见图1），为防止成品油管道影响南水北调干渠施工和运行，在原有管道两侧重新选线定向钻穿越南水北调干渠，深度在渠底10m以下。

干渠范围内的原有管道进行拆除。

图1 原有石油管道埋设深度示意图

2 输油管道线路改线方案优选

为使石油管道与南水北调总干渠交叉角度尽可能垂直和满足管道工程设计规范要求，在保证干渠施工和运行安全及管道运行安全的前提下进行线路选择。

方案1：在原有管道介质流向（由北向南）右侧穿越干渠。经现场勘察，此处已有一新建厂房，根据GB/50253—2003《输油管道工程设计规范》，不能满足石油管道运行安全要求，同时与南水北调干渠交叉角度较小，因此，该路方案不可取。

方案2：在原有管道介质流向（由北向南）左侧穿越干渠。此处没有地面附着物，满足石油管道运行安全。管道埋设深度在渠底以下10m，管道穿越部位地下水属第四系孔隙潜水，主要赋存于上更新统砂层中，地下水位埋深13m左右，对工程施工无影响，满足渠道施工和运行安全。所以优选方案2，穿越位置选择南水北调干渠河北段累计里程52＋037，交叉角为56°。

3 交叉位置工程地质条件

该区域地质结构类型为土、弱膨胀土（岩）双层结构，上覆松散层为粘性土，下部基岩主要为N1粘土岩和砂岩。N1和Q1粘土、粘土岩部分具有弱～强膨胀潜势，应采取必要的保护措施。

地下水属第四系孔隙潜水，主要赋存于上更新砂层中。地下水埋深对工程施工无影响。

4 交叉施工技术参数

管道采用埋地敷设的方式，根据管道稳定要求，为避免南水北调干渠过水对管道安全运行的影响和管道泄露故障对渠道水质的影响，管线埋设深度不低于渠底高程以下10m。

对于与南水北调干渠交叉工程，综合考虑管道埋设深度和宽度要求，均采用国内外技术成熟的水平定向钻方式穿越。定向钻穿越干渠时，穿越管道的入土点和出土点设置在南水北调工程管理范围以外，即入土点和出土点距离南水北调管理范围边线不小于80m。定向钻的主要设计参数如下：入土角为13°，出土角为17°，曲率半径Re＝480m，参数选择均满足SY/T0015.1—98《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范》中相关要求。

5 管道采取的安全措施

5.1 管道材料的选择

本工程采用高强度管线钢，以达到压力和管材的匹配，满足工艺计算和节约投资的要求，选用L415等级的钢材。

输油管道一般地段采用准323.9×6.4直缝电阻焊钢管，本穿越渠段采用准323.9×7.9直缝电阻焊钢管，提高了管道的安全系数，确保了管道安全。

施工过程中加强质量控制和焊接检验，采用独立试压和双百探伤检验，保证管道的整体施工质量。

5.2 管道防腐

该穿越管道采用近年广泛应用的3层PE防腐，其防腐效果是传统环氧煤沥青的2～3倍，能充分保证管道的防腐效果和寿命。管道的PE保护层具有很高的强度，确保管道在施工过程中防腐层不被破坏。

同时，管道全线采用外加电流阴极保护方式对管道实施联合保护，保护管线不受腐蚀影响。

5.3 管道穿越

采用定向钻穿越方式，管道出、入土点均在南水北调干渠管理范围80m以外，穿越干渠处管顶高程距渠底10m以下。出、入土点附近管道周围采取三七灰土密实回填等防渗漏措施，回填长度大于2m。

5.4 管道监控系统

该管道采用全线密闭输送工艺，并采用目前世界上先进的SCADA自控系统对输油管道和全线站场系统的生产过程进行数据采集、监视、控制、联锁保护等任务。在SCADA自控系统中已融入国际上先进的控制软件，利用管道运行实时采集的数据，测定流量和压力的变化情况，对管道泄露进行准确报警和定位，可以确保管道和渠道交叉位置的安全运行。