新建鐵路油氣管線遷改設計研究

王利鋒

(中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031)

1 概述

隨著油氣管網(wǎng)的規(guī)劃與建設，新建鐵路會與越來越多的油氣管線發(fā)生干擾，為了適應鐵路建設與石油、天然氣工業(yè)的正常發(fā)展，確保鐵路的安全建設與油氣管線正常運營，需合理處理好兩者之間的關系［1］。在鐵路工程建設中，常常對與鐵路不滿足安全距離要求的油氣管線進行遷改，以滿足鐵路安全施工與運營的要求，油氣管線遷改設計是鐵路工程建設中一項重要的內(nèi)容，油氣管線遷改有以下特點。

(1)工作量大。在鐵路設計階段，需加大力度開展現(xiàn)場調(diào)查，走訪多家單位;在實施階段，需要與線路、橋涵、路基等多個專業(yè)進行技術對接，而且需要與產(chǎn)權單位等多家部門展開技術交流。

(2)投資高。管線遷改工程包括開挖、鋪管、置換、停油(氣)、封堵、放空、切管、焊接、探傷等多個工序，需消防、救援等多家單位參與，遷改費用高。

(3)技術復雜。鐵路會對在其附近的油氣管線造成靜電腐蝕干擾，運營中彼此之間也會存在安全影響。關于鐵路與油氣管線相互關系，國務院、鐵道部、石油工業(yè)部(現(xiàn)已經(jīng)撤銷)等部門頒布過多個條例、規(guī)章、規(guī)范等，如何形成一個系統(tǒng)的、合理的技術措施來指導油氣管線遷改設計，是鐵路工程設計中一個重要內(nèi)容。

(4)對鐵路建設干擾大。在設計中，往往對不符合相關規(guī)范要求的油氣管道進行遷改，以順利推進鐵路建設，但是部分長大油氣管線，是區(qū)域的能源生命線，遷改管線會造成較大的經(jīng)濟損失與政治影響，管線能否遷改可能影響線路方案的可行性，甚至直接否決鐵路線路方案。

因此，油氣管線遷改設計是鐵路工程建設中不容忽視的一項設計內(nèi)容。

2 鐵路與油氣管線的關系

鐵路與油氣管線干擾方式主要有2種:平行和交叉。

鐵路與油氣管線平行，主要是指管道沿鐵路線并行鋪設。鐵路與油氣管線交叉，又可分為管線上跨鐵路和管線下穿鐵路2種。不管是何種干擾方式，鐵路與管道的距離越近干擾越大，因此兩者應盡量相互遠離避讓。

3 西南地區(qū)鐵路沿線油氣管線統(tǒng)計分析

目前，西南地區(qū)川、渝、滇、黔、桂五省市涉及油氣管線遷改的鐵路項目共計42個，現(xiàn)收集油氣管線數(shù)量共計1 553處，影響管線遷改的主要參數(shù)有:產(chǎn)權單位、輸送介質(zhì)、管徑、壓力以及鐵路與管線之間的關系等。

3.1 產(chǎn)權單位

西南地區(qū)鐵路沿線油氣管線產(chǎn)權單位達150多家，主要有地方天然氣公司、西南油氣田分公司以及中石化、機場等其他產(chǎn)權單位。

(1)地方天然氣公司

新建鐵路途徑城市區(qū)段往往容易與地方城市天然氣管線發(fā)生干擾，這類管線數(shù)量較多，計747處，約占總數(shù)的48%，但遷改難度相對較小。

(2)西南油氣田公司

西南油氣田公司管線在鐵路沿線分布較多，計370處，約占總數(shù)的24%。該公司的管徑一般在108～529 mm，多為油氣輸送干管，遷改難度較大。成綿樂、成昆二線、成渝、渝黔、渝萬等成渝地區(qū)鐵路均與該公司的管線發(fā)生交叉干擾。

(3)其他產(chǎn)權單位

其他產(chǎn)權單位包括中石化、蘭成渝、機場、部隊、大型企業(yè)等，這類管線管徑在108～1 061 mm，共計436處，約占總數(shù)的28%，但各個產(chǎn)權單位的管線數(shù)量相對較少。

中石化(本文指“中國石化銷售有限公司華南分公司”):該公司管道以湛江和茂名為起點，東至深圳，西到昆明，途經(jīng)廣東、廣西、貴州、云南4省53個地市，是長大輸油干管，很難遷改。長昆線、貴陽市域鐵路、貴廣線、廣西沿海擴能改建等設計鐵路均與中石化輸油管線發(fā)生干擾。

蘭成渝(本文指“中石油天然氣股份有限公司蘭成渝輸油分公司”):該公司管道起始于甘肅省蘭州市，沿途經(jīng)過甘肅省、陜西省、四川省、重慶市3省1市，是成渝地區(qū)的重要的能源生命線，很難遷改。成綿樂客運專線、成蘭鐵路、成渝鐵路、成彭線等設計鐵路均與該管道發(fā)生干擾。

機場航油公司:為滿足城市經(jīng)濟發(fā)展以及交通規(guī)劃需求，新建鐵路往往途經(jīng)機場，形成鐵路、航空運輸?shù)挠行нB接，因此也容易與機場航油管線發(fā)生干擾，若遷改航油管道，會造成航班的大面積延期，經(jīng)濟損失以及政治影響較大，因此航油管道也不易遷改，成綿樂鐵路、貴陽東環(huán)線等線都與機場航油管道發(fā)生干擾。

部隊:部隊輸油(氣)管線數(shù)量比較少，而且管徑一般也不大，但由于其特殊性，管道也不易遷改。

企業(yè):部分新建鐵路經(jīng)過以天然氣為燃料的企業(yè)附近，可能與該公司的管線發(fā)生干擾，部分大型企業(yè)停氣會造成重大的經(jīng)濟損失，因此管線不易遷改，如成綿樂客運專線與臺玻公司的天然氣管線發(fā)生交叉干擾。

3.2 管徑

新建鐵路沿線的油氣管線管徑范圍分布在32～1 060 mm，但主要分布在 108～219 mm，占總數(shù)的59%，其中管徑為159 mm的管線數(shù)量最多，計372處，約總數(shù)的25%。

3.3 輸送介質(zhì)

油氣管線輸送的介質(zhì)主要是天然氣、其次是石油。其中輸送天然氣的管線共計1 347處，約占總數(shù)的97%;輸送石油的管線共計206處，約占總數(shù)的3%。

4 油氣管線遷改設計流程

4.1 外業(yè)調(diào)查，配合勘測

管線遷改設計首先需收集第一手資料，在新建鐵路工程可行性研究與初步設計階段，需開展油氣管線外業(yè)調(diào)查，主要工作內(nèi)容如下。

調(diào)查走訪線路經(jīng)過的市、縣兩級市政規(guī)劃以及既有油氣管線主管部門，調(diào)查了解沿線不在市、縣城所在地的天然氣等產(chǎn)權單位;盡可能詳細地搜集國家、地方及駐軍部隊的管線設施資料，收集管線的走向、管徑、輸送介質(zhì)、壓力等基本資料，特別重視長大油氣管線與鐵路的關系;征求管線產(chǎn)權單位對可能引起的遷改工程的意見。并配合勘測單位勘測油氣管線的位置。

4.2 協(xié)調(diào)各專業(yè)，優(yōu)化鐵路設計

在勘測資料驗收后，明確了管線與鐵路的相互關系，在鐵路項目實施階段，需要與相關專業(yè)技術對接，優(yōu)化設計，合理避讓管線，以減低工程投資，主要與以下專業(yè)進行技術對接。

線路專業(yè)。與線路專業(yè)共同研究設計線路與管線的平面和縱斷面相互關系，特別是與長大輸油(氣)管線的關系，合理避讓。

橋涵專業(yè)。對于管線穿越鐵路路基段，與橋涵專業(yè)研究管線穿越附近的地形、地貌、相鄰涵洞設置情況以及管線走向等情況，完成油氣管線專用涵洞設計;對于管線穿越鐵路橋梁段，核實設計鐵路橋梁與管線交叉情況，優(yōu)化橋梁孔垮布置，使得設計橋墩盡量避開管線，同時也需滿足橋梁與管線的凈空要求。

站場專業(yè)。與站場專業(yè)核對管線與站房、鐵路段所等設施的位置關系，完成管線遷改與保護設計。

隧道專業(yè)。與隧道專業(yè)核查管線與在其下方的鐵路隧道的交叉情況，研究油氣管線對電氣化鐵路的安全影響以及隧道開挖引起管線沉降等問題，做相應的防護處理。

4.3 配合施工，資料歸檔

在施工階段，按照常規(guī)程序，完成管線遷改設計的資料歸檔與配合施工。

5 油氣管線遷改保護技術措施

5.1 參考規(guī)范

關于鐵路與油氣管線關系現(xiàn)行有效的條例、規(guī)范以及規(guī)定主要有以下16個。

(1)《中華人民共和國石油天然氣管線保護法》中華人民共和國主席令(第三十號)。

(2)《石油天然氣管線保護條例》中華人民共和國國務院令(第313號)。

(3)《鐵路運輸安全保護條例》中華人民共和國國務院令(第430號)。

(4)《原油、天然氣長輸管道與鐵路相互關系的若干規(guī)定》［87］油建字505號/鐵基［1987］780號。

(5)《建筑設計防火規(guī)范》(GB50016—2006)。

(6)《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》(GB50183—2004)。

(7)《油氣輸送管線穿越工程設計規(guī)范》(GB50423—2007)。

(8)《鐵路工程設計防火規(guī)范》TB10063—2007 J774—2008。

(9)《關于發(fā)布鐵路工程設計防火規(guī)范局部修訂條文的通知》(鐵建設函［2009］1525號)。

(10)《輸氣管線工程設計規(guī)范》(GB 50251—2003)。

(11)《輸油管線工程設計規(guī)范》(GB 50253—2003)。

(12)《交流電氣化鐵道對油(氣)管線 (含油庫)的影響容許值及防護措施》(TBT2832—1997)。

(13)《關于發(fā)布鐵路橋涵設計基本規(guī)范等11項鐵路工程建設標準局部修訂條文的通知》(鐵建設［2011］257號)。

(14)中石油《埋地鋼質(zhì)管道犧牲陽極保護設計規(guī)范》(SY/T0019—97)。

(15)中石油《埋地鋼質(zhì)管道交流排流保護技術規(guī)范》(SY/T0032—2000)。

(16)中石油《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕控制工程設計》(SY0007—99)。

5.2 技術要求

根據(jù)我國法律的效力順序及優(yōu)先順序，鐵路與油氣管線相互關系技術要求如下。

5.2.1 平行距離

(1)與鐵路平行埋設或架設的輸送甲、乙、丙類液體的管道和可燃氣體管道，與鄰近鐵路的路堤坡腳、路塹坡頂、橋梁外側，隧道上方中心線兩側，鐵路車站的與管線的防火距離不應小于50 m［2］。

(2)在管道線路中心線兩側各200 m范圍內(nèi)爆破作業(yè)需向縣級人民政府主管管道保護工作的部門提出申請［3］。

5.2.2 交叉距離

(1)管道與鐵路橋交叉，管線中心與橋墩承臺外側距離不應小于 5 m［4］。

(2)在管道線路中心線兩側各5～50 m范圍內(nèi)施工作業(yè)需向縣級人民政府主管管道保護工作的部門提出申請［3］。

(3)在交叉段，在管線中心兩側各50 m范圍內(nèi)鐵路橋涵、路基施工不得采用爆破施工方式［4］。

5.2.3 交叉角度

(1)鐵路與油氣管道的交叉角度不宜小于45°［1］。

(2)鐵路與油氣管線交叉角度小于45°的情況下，綜合考慮管線走線、壁厚、排流設施等情況，與產(chǎn)權單位、設計單位以及相關專家共同協(xié)商解決。

5.2.4 凈空距離

(1)管道上跨電氣化鐵路，其建筑物底至軌頂距離不得小于11.1 m［1］。但是為管道的維修方便，一般不采用上跨鐵路的方式。

(2)鐵路橋梁跨越油氣管道時，其梁底至橋下自然地面距離不得小于2 m［1］。

(3)管道穿越鐵路路基段，應設專用護管涵，涵寬不小于D+2.5 m(D為輸送管外徑值，含防護層)，涵洞內(nèi)頂至自然地面不應小于1.8 m［1］。也可采用套管保護方式，套管埋置深度，自套管頂至路肩不應小于1.7 m，并至自然地面不應小于1 m［1］。

5.2.5 嚴禁要求

甲、乙、丙類液體和可燃氣體管道不應在站場、動車運用所的上方跨越或下方穿越;嚴禁在鐵路編組站、動車段和旅客車站的上方跨越或下方穿越［5］。

5.3 防護措施

(1)設涵保護

在管線穿越鐵路路基段，設專用涵洞保護，設涵要求見5.2.4條第(3)項內(nèi)容，涵洞兩端各長出路堤坡腳護道不得小于2.0 m，長出路塹頂不得小于5.0 m［6］。涵洞埋置深度應按鐵道部現(xiàn)行的《鐵路橋涵設計規(guī)范》。

(2)套管保護

在管線穿越鐵路路基段，也可采用套管保護方式，套管之內(nèi)徑應大于輸送管外徑100～300 mm，鋼筋混凝土套管最小內(nèi)徑不應小于1 m;套管長度要求與本條第(1)項中涵洞長度設置要求相同，并不得影響鐵路排水設施的良好使用，埋置深度見第5.2.4條第(3)項。管道穿越既有鐵路，為便于實施，常采用套管保護方式;新建鐵路穿越既有油氣管線，為減少干擾，一般采用設涵保護方式。

(3)靜電保護

對鐵路附近的管道應進行靜電保護，以降低電氣化鐵路對管道的靜電腐蝕，目前對埋地鋼管采用的靜電防腐技術主要有:絕緣層防腐法、電保護防腐法、犧牲陽極保護法、外加電源陰極保護法、強制排流保護法等方式，一般可采用:犧牲陽極保護法、強制排流保護法兩種方式［1］。

5.4 遷改保護設計

綜合考慮鐵路與管線相互關系，干擾段的地形地貌、市政規(guī)劃，管線布置情況等多個外部因素，與相關專業(yè)進行技術對接，共同核定管線的遷改保護方案。主要采用以下原則和方法。

(1)適當避讓地方天然氣管道，做好設涵保護。地方天然氣管道一般管徑較小，遷改簡單，在鐵路設計中，一般按照鐵路既定的設計方案，適當避讓，結合市政規(guī)劃情況，選擇合適的位置做好設涵保護方案。

(2)認真研究地區(qū)油氣輸送干管，盡量避讓管道。地區(qū)油氣輸送干管，是下游用戶的能源生命線，鐵路設計中，采用調(diào)整線路坡度、橋涵孔垮、門式橋墩、綜合評價等方式，盡量避讓，必要時采用合理靜電保護措施而避免遷改，以減少經(jīng)濟損失，降低遷改工程投資，順利推進鐵路建設。

(3)重視機場航油管道、部隊油氣管道。若因線路無法調(diào)整，而必須遷改航油管道，需考慮合理可行的過渡方案，以保證機場不間斷供油。部隊油氣管道需根據(jù)部隊的用途認真對待，盡量采用防護措施而不遷改，若必須遷改而又無法遷改，可能需要調(diào)整線位。

6 案例分析

西安至成都客運專線四川省境內(nèi)線路由廣元經(jīng)劍門關、厚壩接至江油，線路長167 km，沿線共計油氣管線57處。其中地方天然氣公司管線計35處(管徑分布在32～325 mm)，蘭成渝輸油管道計15處(其中13處管徑為508 mm，另外2處管徑為168 mm)，氣礦管道7處(管徑分布在25～250 mm)。西成線油氣管線遷改設計流程及處理措施意見如下。

6.1 加強協(xié)調(diào)各單位，全面收集管線資料

在預可研階段根據(jù)線路的走向以及成綿樂、蘭渝等相鄰線收集的地區(qū)管網(wǎng)資料，積極關注線路方案。

在可研階段，走訪廣元天然氣公司、江油鴻飛天然氣公司、蘭成渝輸油公司以及地方支鐵辦、規(guī)劃局等，在調(diào)查中，采用“順藤摸瓜”、“加強聯(lián)系”、“全面踏勘”等的方式，走訪了管線巡線工人、技術人員、當?shù)鼐用竦却罅咳藛T，比較全面的收集到了鐵路測區(qū)影響范圍內(nèi)的管線資料，對于重大管線—蘭成渝輸油管線，與產(chǎn)權單位進行技術聯(lián)絡，征求遷改保護意見，同時與相關專業(yè)開展技術對接，優(yōu)化設計方案，盡量避讓管線。

在初步設計階段，繼續(xù)落實可研階段遺漏的管線，并進行了精確物探工作，為進一步開展技術優(yōu)化設計打下基礎。

6.2 進行方案集審，優(yōu)化設計方案，盡量避讓管線，降低遷改工程投資

針對地方天然氣公司，因遷改工程較小，采用局部優(yōu)化設計方式，適當避讓，對蘭成渝輸油管道采用了以下方式，優(yōu)化設計。

(1)針對管線侵入鐵路設計用地界情況，采用路改橋方式，減小鐵路用地界，避讓管道

在西成線某處路基段，輸油管道侵入鐵路用地界，不符合管道維修需求。在設計中，調(diào)整鐵路線路局部坡度，將路基改為橋梁方式，減少鐵路用地界范圍，避讓管道，以滿足管道正常生產(chǎn)需求。如圖1、圖2所示［7］。

圖1 鐵路原設計方案(路基方案)

圖2 鐵路優(yōu)化設計方案(橋梁方案)

(2)針對交叉角度小情況，采用門式墩，滿足管道的正常維修需求

在西成線某處，管道與鐵路交叉角度為43°，設計橋路橋墩距離管道只有2 m，為使得管道形成正常的維修通道，采用門式墩，跨過管道，如圖3、圖4所示［7］。

圖3 鐵路原設計方案

圖4 鐵路優(yōu)化設計方案(門式墩)

(3)針對多個管道同處遷改，采用“改小護大”方式，避開輸油管道

在廣元地區(qū)某處，有2根天然氣管線，1根輸油管道，在設計中，在輸油管線位置設專用涵保護，考慮到高速鐵路設涵距離的要求，需要將另2根天然氣管道改至相鄰位置設涵保護，遷改了小管道，避讓了大管道。如圖5 所示［7］。

圖5 西成線與3根油氣管線交叉平面

6.3 加強防護措施

(1)在管線穿越路基段，均設1-3 m專用涵防護。

(2)在管線穿越鐵路橋梁下，根據(jù)現(xiàn)場情況，設蓋板涵防護。

(3)在蘭成渝管道與鐵路平行段，增加強排措施，該工程委托產(chǎn)權單位實施。

經(jīng)過優(yōu)化設計后，大大減少了管線的遷改工程，避讓了12處蘭成渝輸油管線，節(jié)約了工程投資約1.68億元［7］，有力推進了西成線工程建設。

7 結語

通過研究西南地區(qū)油氣管線遷改設計情況，剖析目前有效的相關規(guī)范，提出了油氣管線遷改基本流程和遷改技術要求，填補了鐵路項目“三角工程”(設計、建設、施工交叉工程)設計的空白，適應了鐵路精細化、一體化發(fā)展需求，可供鐵路相關設計、建設、施工人員借鑒參考。

［1］中華人民共和國石油工業(yè)部、鐵道部.〔87〕油建字505號/鐵基〔1987〕780號，原油、天然氣長輸管道與鐵路相互關系的若干規(guī)定［S］.北京:中華人民共和國石油工業(yè)部、鐵道部，1987.

［2］中華人民共和國鐵道部.鐵建設函［2009］1525號，關于發(fā)布鐵路工程設計防火規(guī)范局部修訂條文的通知［S］.北京:中華人民共和國鐵道部，2009.

［3］中華人民共和國主席令(第三十號)，中華人民共和國石油天然氣管線保護法［S］.

［4］中華人民共和國國務院令(第313號)，石油天然氣管線保護條例［S］.

［5］中華人民共和國鐵道部.鐵建設［2011］257號 關于發(fā)布鐵路橋涵設計基本規(guī)范等11項鐵路工程建設標準局部修訂條文的通知［S］.北京:中華人民共和國鐵道部，2011.

［6］中華人民共和國鐵道部.TB10063—2007 J774—2008 鐵路工程設計防火規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2007.

［7］王利鋒，西成客專與蘭成渝輸油管道的干擾優(yōu)化設計［J］.山西建筑，2011，37(18):117-118.