管道科技中心开展临近地铁的油气管道铺设施工处理标准研究



管道科技中心开展临近地铁的油气管道铺设施工处理标准研究

地铁施工对油气管道主要影响包括：（1）地铁施工引起油气管道的水平位移及垂直位移（沉降）；（2）地铁供电采用直流供电，产生的杂散电流会严重腐蚀地下金属管道；（3）施工中常采用爆破施工，爆破产生的冲击波会引起管道振动，造成管道的破坏。针对以上问题，为保证地铁建设对管道影响降到最低，应从以下几个方面进行考虑：（1）针对地铁建设及后期运行过程中引起的沉降及管道变形进行控制；（2）针对爆破、防止沉降、杂散电流防护等均需要足够的安全间距；（3）针对地铁建设及后期运行过程中引起的沉降以及管道位移进行监测；（4）对管道采取足够的防位移稳定措施；（5）采取直流杂散电流控制措施。以下是针对各项措施对比国内外相关油气管道和地铁设计标准相关要求，得出的相关建议。

1 沉降及位移

涉及到沉及位移监测的国内外标准主要有：（1）上海市《地铁基坑工程施工规程》明确了周边环境设施的保护要求，对不同地基等级的地面最大沉降量及围护墙水平位移控制要求，和相关环境保护要求做出了明确定义；（2）Q/SY 1487《采空区油气管道安全设计与防护技术规范》对采空区油气管道线路选择、安全设计、变形要求等进行了规定；（3）德国地铁施工标准规定管线允许的变形量。

由于管道直径、土体弹性模量、粘聚力、内摩擦角、隧道开挖顺序、隧道开挖进尺、隧道与管道相对位置等因素对隧道施工中的垂直和水平位移有较大影响，应充分考虑这些因素后确定地铁及隧道垂直间距、水平间距、位移监测等。同时根据上海市《地铁基坑工程施工规程》，管道应属于二级基坑的环境保护要求范围。对于管道变形量的控制德国标准要求较为严格，建议参考借鉴德国标准。

建议针对地面沉降和管道位移补充以下条款：（1）确定管道与地铁隧道安全距离时，应充分考虑管道直径、土体弹性模量、土体粘聚力、土体内摩擦角、隧道开挖顺序、隧道开挖进尺、隧道与管道相对位置等因素的影响。（2）地铁施工时，地面最大沉降量不应大于0.2%H（H应为基坑开挖深度及隧道地板深度）最大水平位移不应大于0.3%H，抗隆起安全系数不应小于2.0。（3）根据德国地铁施工标准，地下管线水平变形允许值为0.6mm/m，倾斜变形允许值为1-2mm/m。

2 安全间距

涉及到地铁与油气管道安全间距的标准主要有：（1）GB 50253第4.1.6条要求“输油管道与铁路并行敷设时，管道应敷设在铁路用地范围边线3m以外，且原油、成品油管道距铁路线不应小于25m、液化石油气管道距铁路线不应小于50m；（2）GB50028规定地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的垂直净距要求，高压A/B地下燃气管道与建筑物外墙面之间的水平净距不应小于30 m/15m, (当管道壁厚不小于9.5mm或对燃气管道采取有效的保护措施时，不应小于15 m/10m);（3）上海地方标准DGJ 08-102-2003《城镇高压、超高压天然气管道工程技术规程》规定了高压和超高压输气管道与其他建（构）筑物的水平间距根据管径不同在25-30m之间；（4）《北京地铁工程监控量测设计指南》据基坑开发深度、隧道地板埋深对基坑和隧道影响范围及安全分级进行了划分，同时对基坑周边影响范围进行了安全分级；（5）SY/0325-2001《钢质管道穿越铁路和公路推荐做法》规定穿越铁路的输送管，其最小覆盖层厚度（从管顶至铁路路基的距离），轨枕下不小于1.8m，铁路界限范围内其他表面以下或距排水沟沟底的距离不小于0.9m，输送易挥发液体的管线不小于1.2m。（6）GB 50423-2013规定油气管道穿越铁路时，套管顶部最小覆盖层厚度，铁路路肩以下不小于1.7m，自然地面或边沟以下不小于1.0m。

综合上述标准中值得借鉴之处，建议针对地铁与管道间距补充以下内容：（1）并行间距：①管道与地铁站、地铁隧道的水平间距应充分考虑管道直径、管道压力、隧道深度、基坑深度以及土质的影响后确定。②管道与地铁站的水平间距不宜小于2H（车站基坑开挖深度），并不应小于30m。对于安全间距不能满足要求且采取有效措施后水平净距可适当缩小，但不应小于1 H，且不应小于10m。淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的软弱地基处宜大于4H。③管道与地铁隧道的水平间距不宜小于1.5Hi（隧道底板深度），并不应小于30m。对于安全间距不能满足要求且采取有效措施后水平净距可适当缩小，但不应小于1 Hi，且不应小于10m。淤泥、淤泥质土或其他高压缩性土构成的软弱地基处宜大于4 Hi。（2）交叉间距：①管道与地铁隧道的垂直间距应充分考虑管道直径、管道压力、隧道深度以及土质的影响后确定。②管道穿越露天轻轨时，其最小覆盖层厚度（从管顶至铁路路基的距离）不应小于2.0m；穿越地下地铁隧道时，与隧道拱顶距离不应小于0.7Hi（Hi隧道底板深度）。当安全距离无法满足时，应采取足够的防护措施并充分论证后，可适当缩短。③地表变形稳定性分级及管体变形容许值可按《采空区油气管道安全设计与防护技术规范》（Q/SY1487）执行。

3 防护措施

涉及到防护措施的国内外标准主要有：（1）GB 50299-2003《地下铁道工程施工及验收规范》对地铁施工方法及相关的防护措施进行了规定，包括冲击沉桩、静力压桩、振动沉桩、钻孔灌注桩等基坑支护；（2）Q/SY 1487《采空区油气管道安全设计与防护技术规范》对采空区油气管道线路选择、安全设计、变形要求等进行了规定。

应根据不同方法的特点对管道采取相应的防护措施。在实际操作中，首先应综合考虑管道直径、土体弹性模量、土体粘聚力、土体内摩擦角、隧道开挖顺序、隧道开挖进尺、隧道与管道相对位置等因素的影响，充分论证后选用合适的施工方法。

建议针对管道沉降及位移的防护措施补充以下条款：（1）地铁施工前应充分考虑管道直径、土体弹性模量、土体粘聚力、土体内摩擦角、隧道开挖顺序、隧道开挖进尺、隧道与管道相对位置和间距等因素，选择合适的施工方法、施工顺序、开发步距、支护方式及防护措施，将对管道的影响降低到最低；（2）在地铁建设过程中，应该通过各种手段提高管线自身稳定性及周围地层的承载能力。（3）地铁隧道开挖至距离管道20m时，应结合土质情况进行超前支护；（4）其他管道防护措施可参考Q/SY1487《采空区油气管道安全设计与防护技术规范》执行；（5）管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量。

4 沉降及位移监测

涉及到沉降及位移监测的国内外标准主要有：（1）Q/SY 1672-2014《油气管道沉降监测与评价》对长输油气管道沉降风险识别、沉降监测、沉降安全评价以及相关数据采集及要求进行了规定。（2）上海市《地铁基坑工程施工规程》规定应根据基坑挡墙外侧地下管线的功能、管材、接头型式、埋深等条件，在开挖前布设好管线的沉降观测点；并对地铁车站两端附近的地下管线加强监测和跟踪注浆。（3）上海市地方标准SZ-08-2000《地铁基坑工程施工规程》规矩应沿管线每6m布置一量测点，每天至少观测一次。（4）《北京地铁工程监控量测设计指南》规定地下管线监测项目包括管线沉降和管线水平位移，基坑、隧道强烈影响区的各类管线应进场沉降监测，有压管线应进行管顶沉降监测，当支护体系发生较大变形或土体出现坍塌、地面出现裂缝迹象时，应对管线进行水平位移监测。

综合上述标准中值得借鉴之处，建议针对沉降及位移监测进行以下要求：（1）与地铁相交或并行的管道，应采取应变监测、地表位移监测和可燃气体监测等措施；（2）应变监测应同时对管道进行直接监测并对周围土体进行间接监测；对开挖段两侧管道的管顶和地基沉降观测点应每天至少观测一次；（3）地下管线沉降监测精度1.0mm，水平位移监测精度1.0mm，并分为黄色（双指标均达到70%-85%或单指标达到85%-100%）、橙色（双指标均达到85%-100%或单指标达到限值）、红色三级预警，在发生黄色预警时，应对管线进行检查和处理；（4）可燃气体监测可在与地铁施工垂直交叉的位置及其左右两侧安装；（5）在开挖前布设好管线的沉降观测点；对于重点保护的管线，应在开挖前设计并敷设好跟踪注浆管及注浆设备，以根据监测数据跟踪注浆，调整管线变形曲率。

5 直流杂散电流干扰

涉及到直流杂散电流干扰的国内外标准主要有：（1）CJJ-92《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》规定地铁杂散电流腐蚀防护的基本原则为减小杂散电流、制杂散电流向地铁外部的扩散，并建议地铁附近的地中金属管线结构，应单独采取有效的防蚀措施。（2）SYT0017《埋地钢制管道直流排流保护技术标准》对埋地管道直流排流点选择、排流方式选择、排流保护参数计算以及效果评定等内容作出了较为全面的规定。

对地铁直流杂散电流的防护应当包括地铁杂散电流源头控制及对管道采取排流防护措施。管道防护措置可执行SY/T 0007。对于源头控制可执行CJJ-92《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》。建议针对地铁杂散电流防护补充以下条款：（1）地铁应设计相关设施限制杂散电流向地铁外部扩散，防止对附近管道造成直流杂散电流干扰；（2）地铁附近的管线应单独采取有效的直流杂散电流排流措施，可参照执行SY/T 0007；（3）干扰源可以通过同步监测法测定；（4）地铁附近管道应提供足够的阴保电流；（5）管道应设极性排流器等防逆流装置减轻杂散电流倒流入管道。

姚学军 吴张中 标准化所