燃氣管道穿越鐵路施工安全技術問題及對策

徐龍春

(安徽深燃天然氣有限公司， 安徽 合肥 230011)

1 概述

隨著城鎮(zhèn)化飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)基礎設施建設日趨完善，燃氣管道穿越鐵路的情況時有發(fā)生。施工單位應充分領會設計者設計意圖，根據施工現(xiàn)場條件，優(yōu)化設計方案，充分考慮燃氣管道施工質量的重要性，強化施工本質安全，保障燃氣管道運營安全性。

根據GB 50423—2013《油氣輸送管道穿越工程設計規(guī)范》 、GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》(2020版)、CJJ 33—2005《城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范》及 GB 50424—2015《油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范》要求，本文重點探討燃氣管道采用平衡法頂管穿越鐵路施工安全技術問題及對策。

2 工程概況

① 設計壓力為4.0 MPa、管材為直縫電阻焊接鋼管(外直徑323.9 mm,壁厚6.3 mm)，燃氣管道在合蚌高鐵九龍崗特大橋、淮南復線處穿越，采用頂管方案，設置公稱直徑為800 mm的鐵路專用F接口保護圓套管，套管中軸線與合蚌高鐵、淮南線路中心線夾角90°,套管總長92 m。

② 設計壓力為4.0 MPa、管材為直縫電阻焊接鋼管(外直徑323.9 mm,壁厚6.3 mm)在水蚌線及水蚌聯(lián)絡線(對應水蚌線中心里程為56.290 km)處穿越，采用頂管方案，設置公稱直徑為800 mm的鐵路專用F接口保護圓套管，套管中軸線與水蚌線、水蚌聯(lián)絡線線路中心線夾角分別為91°、81°,套管總長78 m；套管頂至水蚌線、水蚌聯(lián)絡線鋼軌軌頂垂直距離均為10.27 m。

上述管道敷設完成后，燃氣管道和套管之間充砂填實，工作井與接收井及時回填。管道在距鐵路中心線30 m外氣源方向設截止閥，并設管道警示標志。

3 燃氣管道穿越鐵路設計要求

① 燃氣管道管材和管件

管材選用鋼級為L360M的直縫電阻焊接鋼管，鋼制管件材質為L360M，彎頭的曲率半徑為6倍直管段管道外直徑。

② 穿越燃氣管道、管件防腐

燃氣管道采用三層PE加強級防腐，但其中熱煨彎管采用液體環(huán)氧防腐。

③ 套管內燃氣管道的無損檢測

穿越管道的無損檢測采用100%的射線檢測和100%超聲波檢測，射線檢測的焊縫內部質量不應低于GB/T 12605—2008《無損檢測 金屬管道熔化焊環(huán)向對接接頭射線照相檢測方法》規(guī)定的Ⅱ級，超聲波檢測焊縫內部質量不應低于GB/T 11345—2013《焊縫無損檢測 超聲檢測技術、檢測等級和評定》規(guī)定的Ⅰ級。

④ 陰極保護

陰極保護依據GB/T 21448—2017《埋地鋼質管道陰極保護技術規(guī)范》選取計算參數(shù)，自然電位-0.55 V，保護電位(斷電狀態(tài))范圍-0.85～-1.15 V。套管內對燃氣管道做螺旋纏繞鋅帶犧牲陽極保護(并采用固態(tài)去耦合器排流裝置)，螺旋纏繞鋅帶犧牲陽極見圖1。

圖1 螺旋纏繞鋅帶犧牲陽極

⑤ 套管內絕緣保護

管道與套管間采用絕緣支架，絕緣支架選用聚苯烯管箍式支架，每套支架的管箍為兩片，通過不銹鋼螺栓螺母連接而成。支架安裝間距約為3 m。

4 安全技術問題及對策

① 雜散電流影響

雜散電流的不利影響會對燃氣管道造成腐蝕穿孔，影響燃氣管道運行安全及鐵路的暢通。

因鐵路回流的軌道中電流由高電位流向低電位，軌道對地有一定的過渡電阻，這樣因電位差和過渡電阻存在，就形成對地的泄漏電流，一些回流電流從鋼軌漏出，通過埋設在軌道附近的金屬燃氣管道等回到牽引變電所或其他低電位處，這樣就形成電流回路。雜散電流從土壤流入埋地金屬燃氣管道的地方帶有負電荷，為陰極區(qū)，在陰極區(qū)的金屬管道一般不受影響，但電位過負時，管道表面會析氫，造成防腐層損壞剝落;雜散電流從管道防腐層破損處流出，此處管道帶正電，為陽極區(qū)，以鐵離子形式溶入周圍的電解質溶液中，從而使陽極區(qū)的金屬管道腐蝕。

由于軌道與地的絕緣電阻、管道的防腐層電阻、土壤電阻率、電流等都是變化的，因此雜散電流流向也是隨機的，給防護帶來一定難度[1]。

② 雜散電流對策

本項目穿越的電氣化鐵路線供電類型為交流電，考慮工程實際并結合類似項目運行成果，在穿越交叉點外50 m處兩側各設1套固態(tài)去耦合器排流裝置，可以有效解決列車通過鐵路時產生的雜散電流排流問題，減少交流干擾。本工程采用LSD-50/200固態(tài)去耦合器(含集成測試功能)，固態(tài)去耦合器主要技術要求見表1。

表1 固態(tài)去耦合器主要技術要求

固態(tài)去耦合器采用支撐樁在地面上安裝，其一端連接在管道上，另一端連接在接地體上，接地體應與管道距離不小于5 m，接地體的接地電阻應小于2 Ω，接地體采用鍍鋅扁鋼。

③ 地下水位變化的影響

套管內燃氣管道受周邊環(huán)境及地下水位變化的影響，可能造成變形和拉伸移動，存在安全隱患。在實際施工中，鐵路專用F接口保護圓套管與燃氣管道之間充砂填實可能存在填砂不密實，存在安全隱患。

④ 地下水位變化的對策

需在套管內固定燃氣管道，每隔3 m用定制十字帶調節(jié)的管箍式支架固定燃氣管道，利用管箍支架4條支腿上下左右貼合在套管內壁，可有效避免穿越燃氣管道受水位浮力變形和移動，使之穩(wěn)固可靠。對于套管內燃氣管道與套管填砂不實，可利用管道噴砂除銹設備，更換為噴砂噴頭，采用吹填法施工，使之達到設計要求。

⑤ 現(xiàn)場施工影響

現(xiàn)場施工場地的限制、周邊環(huán)境、地質條件復雜等，易造成套管對燃氣管道防腐層的損傷及破壞，帶來諸多安全隱患和較大風險。

⑥ 現(xiàn)場施工對策

為提高燃氣管道防腐層的抗拉強度、耐磨性能，在燃氣管道3PE加強級防腐基礎上進行環(huán)氧玻璃鋼涂層保護。環(huán)氧玻璃鋼涂層具有防水和絕緣性能，可以有效保證鋼管的正常使用壽命，達到安全運行、維護、管理等要求。環(huán)氧玻璃鋼涂層見圖2。

圖2 環(huán)氧玻璃鋼涂層

5 結語

燃氣管道穿越鐵路工程通常由兩家設計單位設計，其中頂管套管涉及鐵路部分由具有鐵路設計資質的設計單位設計，燃氣管道部分設計由具有燃氣管道設計資質的設計單位設計，而施工同樣由兩家施工單位施工，存在交叉施工作業(yè)。建設單位需在設計交接點及施工作業(yè)銜接點統(tǒng)籌安排，避免缺項、漏項，保證施工安全及施工進度。

在燃氣管道穿越施工過程中,各項工作的可操作性、可實施性、源頭在于設計，要求施工單位充分發(fā)揮自身技術優(yōu)勢，領會設計意圖，會同設計單位優(yōu)化設計方案。同時施工單位切實履行主體責任，確保施工質量的本質安全，嚴格按照設計圖紙施工，通過施工安全技術行之有效的應用，避免風險隱患，維護燃氣管道運行、鐵路運營安全。