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高壓天然氣管道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估案例分析

文檔作者：喬珩申粵章峰劉鵬飛文檔來(lái)源： 1．杭州天然氣有限公司2．杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院有限公司，浙江杭州310004；3．浙江省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院 4．浙江大學(xué)4L．x-機(jī)械研究所			點(diǎn) 擊數(shù)：
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第33卷第5期
2013年5月
煤氣與熱力
GAS ＆ HEAT
Vo1．33 No．5
M 2013
· 燃?xì)夤こ探ㄔO(shè)與發(fā)展·
高壓天然氣管道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估案例分析
喬珩 ， 申 粵 ， 章峰。， 劉鵬飛
(1．杭州天然氣有限公司，浙江杭州310017；2．杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院有限公司，
浙江杭州310004；3．浙江省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，浙江杭州310012；
4．浙江大學(xué)4L．x-機(jī)械研究所，浙江杭州310027)
摘要： 通過(guò)對(duì)杭州高壓天然氣管道建設(shè)過(guò)程中三個(gè)典型案例的分析，探討運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的
方法分析解決在燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理過(guò)程中遇到的問(wèn)題。在現(xiàn)有的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
基礎(chǔ)上，探索適用的評(píng)估方法和處理程序，以期逐步建立有效的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制，為今后相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的
進(jìn)一步完善提供基礎(chǔ)性案例。
關(guān)鍵詞： 高壓天然氣管道； 穿越； 安全間距； 占?jí)海?安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
中圖分類號(hào)：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1000—4416(2013)05—0B24—05
1 概述
隨著城市燃?xì)獾目焖侔l(fā)展，高壓A級(jí)以上燃?xì)?
管網(wǎng)已經(jīng)成為城市管網(wǎng)建設(shè)中重要的組成部分，但
在建設(shè)中出現(xiàn)了一些需要關(guān)注的問(wèn)題，如在管道通
過(guò)一些特殊區(qū)域時(shí)，受沿線的土地資源條件限制，既
要滿足管網(wǎng)建設(shè)的需要，又要兼顧城鄉(xiāng)區(qū)域規(guī)劃發(fā)
展的要求，在個(gè)別情況下規(guī)范規(guī)定的管道與建構(gòu)筑
物之間的安全間距無(wú)法滿足，加之現(xiàn)行的條例、標(biāo)準(zhǔn)
規(guī)范之間因更新的時(shí)序不同、修訂的背景體系不同
等原因要求也不盡統(tǒng)一，包括燃?xì)?、鐵路、交通及水
利等行業(yè)在內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在執(zhí)行過(guò)程中會(huì)有所
差異，需要各相關(guān)部門在實(shí)施過(guò)程中不斷協(xié)調(diào)，諸如
此類的問(wèn)題都給燃?xì)庑袠I(yè)的建設(shè)和發(fā)展帶來(lái)新的挑
戰(zhàn)。在此整理了杭州天然氣高壓管道建設(shè)發(fā)展過(guò)程
中的三個(gè)案例，結(jié)合不同的發(fā)展階段，探討在管網(wǎng)設(shè)
計(jì)、施工及運(yùn)行管理過(guò)程中運(yùn)用的風(fēng)險(xiǎn)分析方法和
主要技術(shù)思路。
2 高壓天然氣管道穿越富春江和浦陽(yáng)江
案例背景：穿越富春江和浦陽(yáng)江是杭州市天然
氣利用工程中連接江南、江北高壓管道并實(shí)現(xiàn)最終
成環(huán)的重要工程，管道設(shè)計(jì)壓力為4．0 MPa，材質(zhì)為
L360MB，外徑為610 mm，穿越總長(zhǎng)度為2．6 krn，分
兩段采用水平定向鉆穿越的方式，穿越富春江、浦陽(yáng)
江長(zhǎng)度均為1．3 km。因受到現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，浦陽(yáng)
江南岸管道路由距離橋梁邊界最近處為41 m，距離
建筑物最近處為15 m。穿越富春江和浦陽(yáng)江平面
示意圖見(jiàn)圖1。
圖1 穿越富春江和浦陽(yáng)江平面示意圖
因管道平行袁浦大橋敷設(shè)且穿越大型河流，涉
及到規(guī)劃、交通、航道、水利等行政主管部門，其相關(guān)
規(guī)范及行業(yè)規(guī)定對(duì)天然氣管道穿越都有具體的要
求，包括天然氣高壓管道與平行的橋梁的安全間距、
管道穿越水域的敷設(shè)深度要求和管道與沿線建構(gòu)筑
物的安全間距，各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范如下。
JTG D60-2004《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》第
3．3．6條規(guī)定：“天然氣輸送管道離開(kāi)特大、大、中橋
的安全距離不應(yīng)小于100 Ill，離開(kāi)小橋的安全距離
不應(yīng)小于50 m。”JTG 020-2006(公路路線設(shè)計(jì)規(guī)
范》第12．5．7條規(guī)定：“原油、天然氣輸送管道穿
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喬珩，等：高壓天然氣管道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估案例分析 第33卷 第5期
(跨)越河流時(shí)，管道距大橋的距離不應(yīng)小于100 m，
距中小橋不應(yīng)小于50 in。”
GB 50423-2007(油氣輸送管道穿越工程設(shè)計(jì)
規(guī)范》第3．3．7條：“水域穿越管段與橋梁間的最小
距離應(yīng)根據(jù)穿越形式確定，并應(yīng)符合下列要求：1)
采用開(kāi)挖管溝埋設(shè)時(shí)，管段距離特大、大、中型橋不
應(yīng)小于100 in；管段距離小橋不應(yīng)小于50 ITI。若采
用爆破成溝時(shí)，應(yīng)計(jì)算確定安全距離。2)采用水平
定向鉆機(jī)敷設(shè)時(shí)，穿越管段距離橋梁墩臺(tái)沖刷坑邊
緣外不宜小于10 ITI，并不影響橋梁墩臺(tái)安全?！盙B
50028-2006(城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》第6．4．12條規(guī)
定：“三級(jí)地區(qū)地下燃?xì)夤艿琅c建筑物之間的水平
凈距不應(yīng)小于表6．4．12的規(guī)定?！奔丛跐M足相關(guān)條
件下最小水平距離可以控制在8 m。第6．4．15條
規(guī)定：“高壓燃?xì)夤艿赖牟贾脩?yīng)符合下列要求：高壓
燃?xì)夤艿啦灰诉M(jìn)入四級(jí)地區(qū)；當(dāng)受條件限制需要進(jìn)
入或通過(guò)四級(jí)地區(qū)時(shí)，應(yīng)遵守下列規(guī)定：1)高壓A
地下燃?xì)夤艿琅c建筑物外墻面之間的水平凈距不應(yīng)
小于30 m(當(dāng)管壁厚度6I>9．5 mE或?qū)θ細(xì)夤艿啦?
取有效的保護(hù)措施時(shí)，不應(yīng)小于15 ITI)；”《城鎮(zhèn)燃?xì)?
管理?xiàng)l例》第五章第三十三條和第三十四條明確了
燃?xì)庠O(shè)施的保護(hù)要求，第三十三條規(guī)定：“縣級(jí)以上
地方人民政府燃?xì)夤芾聿块T應(yīng)當(dāng)會(huì)同城鄉(xiāng)規(guī)劃等有
關(guān)部門按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定劃定燃?xì)庠O(shè)施保護(hù)
范圍，并向社會(huì)公布。”
根據(jù)水利主管部門的初審意見(jiàn)，原則同意高壓
管道初步選址在袁浦大橋上游30 ITI以外穿越富春
江和浦陽(yáng)江，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制穿越四處堤壩位置的
沉降量在允許的范圍內(nèi)。規(guī)劃部門對(duì)天然氣高壓管
道與建筑物之間的水平安全凈距的適用規(guī)定、天然
氣高壓管道安全距離要求及地區(qū)分級(jí)內(nèi)容進(jìn)行了明
確，具體包括：“高壓管道屬于城市天然氣門站后的
管道，其工程設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)按照GB 50028-2006《城
鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行。對(duì)于總體規(guī)劃為農(nóng)田和生
態(tài)用地的范圍，原則同意按三級(jí)地區(qū)考慮；而總體規(guī)
劃為城市建設(shè)用地的范圍，仍應(yīng)按四級(jí)地區(qū)考慮?！?
因現(xiàn)狀浦陽(yáng)江南岸距離橋梁100 m處已建成大
量民居，如果按公路規(guī)范控制要求選擇該位置需要
進(jìn)行大面積拆遷，包括2幢6層住宅，25幢3層住
宅及附屬用房，總面積約為2．82×10 m ，該路由無(wú)
法實(shí)施或需付出巨大代價(jià)。如果路由選擇在距離橋
梁41 in處穿越，從現(xiàn)狀防護(hù)綠地中穿過(guò)，符合相關(guān)
規(guī)劃、水利及燃?xì)獯┰揭?guī)范的要求，同時(shí)也為袁浦大
橋的拓寬留有余地。為此公司委托相關(guān)咨詢單位編
制了規(guī)劃路由方案并邀請(qǐng)規(guī)劃、交通、航道、水利等
行政主管部門以及國(guó)家規(guī)范組等相關(guān)專業(yè)的專家進(jìn)
行評(píng)審，評(píng)審意見(jiàn)同意基于規(guī)范的適用性和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)
際條件，路由選擇可以參照GB 50423-2007《油氣
輸送管道穿越工程設(shè)計(jì)規(guī)范》及GB 50028-2006
《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求執(zhí)行，即穿越富春
江、浦陽(yáng)江的管道與拓寬后橋梁墩臺(tái)沖刷坑邊緣外
的凈距按不小于10 m控制，對(duì)于城市總體規(guī)劃為農(nóng)
田和生態(tài)用地的范圍，高壓管道與建筑物的最小間
距不應(yīng)小于8．0 m(管道壁厚≥11．9 mm)，對(duì)于總
體規(guī)劃為城市建設(shè)用地的范圍，高壓管道與建筑物
的最小間距不應(yīng)小于15 m。同意咨詢單位提出的
定向鉆穿越方案以及在管材、施工工藝、焊接檢測(cè)標(biāo)
準(zhǔn)、防腐工藝等方面采取的安全措施。建議下階段
應(yīng)對(duì)天然氣管道沿線水文地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)勘察，
管道的埋深應(yīng)埋設(shè)在300年一遇沖刷深度以下，定
向鉆穿越施工過(guò)程中須嚴(yán)格控制定向鉆導(dǎo)向擴(kuò)孔直
徑，并盡可能縮短成孔與回拖之間的時(shí)間間隔，回拖
完成后須及時(shí)對(duì)鉆孔內(nèi)的間隙進(jìn)行壓漿處理，施工
完成后應(yīng)在兩岸設(shè)置標(biāo)志牌及警示牌，工程竣工資
料及時(shí)報(bào)相關(guān)部門備案。
在此基礎(chǔ)上，水利主管部門組織審查了《杭州
市天然氣利用工程高壓管道穿越富春江、浦陽(yáng)江防
洪評(píng)價(jià)報(bào)告》，同意為確保兩岸堤壩的安全所采取
的相應(yīng)防護(hù)措施，并同期審查了《水域條件專題研
究報(bào)告》以及《橋梁沖刷水槽試驗(yàn)研究報(bào)告》，最終
確認(rèn)300年一遇沖刷深度以及橋梁沖刷坑邊緣位置
等調(diào)研成果。交通部門組織審查了《杭州市天然氣
利用工程高壓管道并行繞城高速公路袁浦大橋安全
評(píng)估報(bào)告》，明確了工程實(shí)施期問(wèn)為保障高速公路
安全運(yùn)營(yíng)應(yīng)采取的相應(yīng)措施。施工前由建設(shè)主管部
門組織評(píng)審了施工組織方案。該工程的實(shí)施經(jīng)歷了
從最初的執(zhí)行規(guī)范選取、規(guī)劃路由的確認(rèn)，開(kāi)展交通
以及水利方面的專題研究、交通安全評(píng)估到最終施
工方案確定等一系列過(guò)程，2011年11月開(kāi)始進(jìn)場(chǎng)
施工，2012年3月完成穿越施工。
3 高壓管道與西二線平行段的控制間距
案例背景：杭州市天然氣利用工程所前門站至
江東大橋天然氣高壓管道位于杭州市蕭山區(qū)內(nèi)，設(shè)
計(jì)壓力為4．0 MPa，材質(zhì)為L(zhǎng)360MB，公稱直徑為600
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第33卷第5期 煤氣與熱力
mm，高壓管道南起所前門站，沿杭金衢高速公路、杭
甬高速公路及蕭山區(qū)規(guī)劃濱二路敷設(shè)至江東大橋，
全長(zhǎng)約35 km。路由選擇在距沿線高速公路邊線外
20 m位置，全線與規(guī)劃的西氣東輸二線(蕭山段)并
行敷設(shè)并計(jì)劃同步建設(shè)。由于管道沿線所經(jīng)區(qū)域經(jīng)
濟(jì)發(fā)達(dá)、人員密集，天然氣管道與沿線建筑物間距如
按GB 50028-2006~城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中最小為
8 m的控制要求，實(shí)施難度較大，而并行的西氣東輸
二線(設(shè)計(jì)壓力為10．0 MPa，管外徑為1 016 mm)
參照《石油天然氣管道保護(hù)法》及GB 50251-2003
《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求，與沿線建筑
物之間的安全間距按5 m控制。為此公司委托開(kāi)展
了針對(duì)該段管道的安全評(píng)估工作，在評(píng)估過(guò)程中通
過(guò)開(kāi)展主要危險(xiǎn)性分析、安全性分析評(píng)估、安全間距
論證、火災(zāi)爆炸事故后果評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)危險(xiǎn)程度評(píng)估，
進(jìn)而明確天然氣高壓管道與沿線建筑物控制間距和
風(fēng)險(xiǎn)控制措施。
根據(jù)GB 50028-2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》第
6．4．16條規(guī)定：“當(dāng)管道安全評(píng)估中危險(xiǎn)性分析證
明，可能發(fā)生事故的次數(shù)和結(jié)果合理時(shí)，可采用與表
6．4．11、表6．4．12和6．4．15條不同的凈距和采用
與表6．4．8、表6．4．9不同的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)(F)?！?
評(píng)估采用SAFETI軟件模擬兩種不同運(yùn)行壓力
(設(shè)計(jì)壓力為4．0 MPa和最高工作壓力為3．5 MPa)
下的事故后果。SAFETI軟件是由挪威船級(jí)社(挪威
DNV公司)開(kāi)發(fā)的一種多功能的定量風(fēng)險(xiǎn)分析和危
險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件包，適用于石油、石化和化工廠及其他類
型工廠和交通運(yùn)輸行業(yè)。評(píng)價(jià)結(jié)果以數(shù)字或圖形顯
示事故影響區(qū)，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重度對(duì)可能發(fā)生的事
故進(jìn)行分級(jí)。利用SAFETI進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析要求在充
分熟悉裝置情況和周圍環(huán)境情況的條件下，輸入相
關(guān)的工藝設(shè)備參數(shù)、氣象參數(shù)、平面布置、點(diǎn)火源位
置及人口分布等情況，根據(jù)工程特點(diǎn)對(duì)天然氣管道
泄漏發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故后果進(jìn)行分析。表1～3為
模擬4．0、3．5 MPa兩種壓力下的蒸氣云爆炸沖擊波
超壓影響范圍、噴射火定量分析以及與事故點(diǎn)不同
水平距離的熱帶輻射通量和超壓量分析結(jié)果。
天然氣管道發(fā)生事故的影響范圍與管道運(yùn)行壓
力和泄漏點(diǎn)孔徑大小有關(guān)，運(yùn)行壓力越低、泄漏點(diǎn)孔
徑越小，事故后果的影響范圍越小。3．5 MPa運(yùn)行
壓力的天然氣管道在泄漏孔大小為20％管道截面
的情況下，若發(fā)生噴射火事故和蒸氣云爆炸事故安
全區(qū)半徑分別為241．5 m和387．5 In；相同模擬條
件下，天然氣管道在4．0 MPa運(yùn)行壓力下距離事故
點(diǎn)5 m處的影響和距離事故點(diǎn)8 m處的影響參數(shù)基
本一致。
表1 爆炸沖擊波超壓影響范圍 in
對(duì)房屋天花板 工業(yè)建筑的重
有些損壞； 墻和房頂局部 型機(jī)器遭到輕
10％ 的窗戶玻 倒塌，對(duì)房屋 微破壞；鋼邊
模擬壓力 璃被破壞；對(duì) 有重度破壞， 框建筑被破壞
／MPa 房屋有輕度破 不能居?。蝗?并且從地基處
壞；在此距離 員會(huì)有重傷危 被拉出；可摧
內(nèi)的人員可能 險(xiǎn) 毀房屋；人員
受輕傷 有死亡危險(xiǎn)
3．5 387．5 129．9 109．6
4．0 409．8 135．7 114．1
表2 噴射火定量分析
模擬壓力／MPa 3．5 4．0
火焰表面熱通量／(kW ·Ill ) 326．8 332．3
火焰長(zhǎng)度／m 155．7 164．9
20 s以上感覺(jué)疼痛，未必 241
． 5 257．3
起泡
不同熱通量 有火焰時(shí)
的影響范圍 ，木材燃燒，達(dá)到
塑料融化的最低能量；10 s
／m 98．4 105．6
內(nèi)會(huì)產(chǎn)生I度燒傷；1 min
內(nèi)有1％的死亡率
表3 與事故點(diǎn)不同水平距離的熱輻射通量和超壓量
模擬壓力／MPa 3．5 4．0
熱輻射通量 5 in處 21．0 21．4
／(kW ·m ) 8 in處 22．4 22．6
5 m處 0．1 0．1
超壓量／MPa
8 in處 0．1 0．1
管道風(fēng)險(xiǎn)程度評(píng)估是對(duì)管道泄漏后產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的
大小進(jìn)行評(píng)估，并且以評(píng)估結(jié)果作為決策依據(jù)，使管
道管理更加科學(xué)化。目前比較成熟的方法是美國(guó)肯
特(W．Kent Muhlbauer)管道風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)分法 J。該
方法比較容易掌握，易于工程應(yīng)用與推廣，對(duì)油氣輸
送管道系統(tǒng)的各部分可進(jìn)行快速風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和排序，
也可作為風(fēng)險(xiǎn)控制和風(fēng)險(xiǎn)管理的依據(jù)。由于肯特風(fēng)
險(xiǎn)評(píng)價(jià)是基于美國(guó)運(yùn)輸部的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和美國(guó)其
他相關(guān)部門的研究結(jié)果，相比而言國(guó)內(nèi)管道技術(shù)、建
設(shè)、運(yùn)行、管理等技術(shù)水平與國(guó)外尚有一定的差距。
因此，肯特風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法某些評(píng)分原則需加以調(diào)整。
根據(jù)管道的相關(guān)資料和風(fēng)險(xiǎn)程度評(píng)估法中管道失效
原因構(gòu)成要素，采用改進(jìn)后的方法進(jìn)行管道風(fēng)險(xiǎn)程
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喬珩，等：高壓天然氣管道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估案例分析 第33卷第5期
度評(píng)估。
評(píng)估中考慮本工程天然氣高壓管道線路中心線
兩側(cè)各5～8 m范圍內(nèi)有建筑物的管段采取以下保
護(hù)措施：增加保護(hù)措施設(shè)計(jì)(如蓋板、箱涵、套管等)
或選用定向鉆方式通過(guò)；適當(dāng)增加管道埋深(埋深
不小于1．2 m)；管道焊接進(jìn)行100％ 超聲波和
100％X射線檢測(cè)；管道采用加強(qiáng)級(jí)以上防腐層(外
防腐層厚度≥3．5 mm)；管道敷設(shè)應(yīng)沿管道頂500
rain處隨管道敷設(shè)警示帶；線路增設(shè)標(biāo)志樁和警示
牌，標(biāo)志樁設(shè)置間距不大于50 m；所有防腐補(bǔ)口進(jìn)
行檢查；加強(qiáng)巡線頻次(每天不少于1次)；嚴(yán)格控
制管道最高運(yùn)行壓力不大于3．5 MPa；定期開(kāi)展安
全宣傳和專項(xiàng)隱患整治等措施 。
從失效評(píng)分可知：管道在采取保護(hù)措施后管道
失效可能性明顯降低。天然氣高壓管道采取保護(hù)措
施前與沿線建筑物間距按8 in控制方案與天然氣高
壓管道采取保護(hù)措施后與沿線建筑物間距按5 in控
制方案的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，是可控制的。天
然氣高壓管道采取保護(hù)措施后與沿線建筑物間距按
5 m控制是可行的。
針對(duì)評(píng)估報(bào)告，由政府主管部門組織安監(jiān)、建
設(shè)、規(guī)劃等單位的代表及國(guó)內(nèi)行業(yè)專家進(jìn)行評(píng)審。
評(píng)審意見(jiàn)同意針對(duì)管道中無(wú)法滿足現(xiàn)行規(guī)范間距要
求的特殊地段，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定結(jié)合風(fēng)
險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，可以采取不同的控制問(wèn)距，設(shè)計(jì)施工運(yùn)
營(yíng)各階段提出的各項(xiàng)措施要求是可行的，在管道選
材、施工工藝、焊接檢測(cè)、防腐工藝等方面采取有效
的保護(hù)措施后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)的有效控制。在
現(xiàn)狀及規(guī)劃控制的三級(jí)地區(qū)等級(jí)范圍內(nèi)，天然氣管
道與沿線建筑物間距可按5 rfl控制。隨著市政建設(shè)
的發(fā)展，沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)將出現(xiàn)變化，為提高線路安全
性，確保該線路可長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠地發(fā)揮其功能，建
議現(xiàn)狀二級(jí)、三級(jí)地區(qū)均按照四級(jí)地區(qū)強(qiáng)度設(shè)計(jì)系
數(shù)進(jìn)行壁厚設(shè)計(jì)。
對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，不是一味要
求風(fēng)險(xiǎn)越小越好，因?yàn)榻档惋L(fēng)險(xiǎn)是以資金、技術(shù)和人
員的投入作為代價(jià)的，將風(fēng)險(xiǎn)限定在一個(gè)合理的、可
接受的水平上并研究影響風(fēng)險(xiǎn)的各種因素，經(jīng)過(guò)優(yōu)
化，尋求最佳的方案更為合理。本案例通過(guò)專業(yè)軟
件模擬、風(fēng)險(xiǎn)程度評(píng)估的方法，得到不同情況下的風(fēng)
險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)，結(jié)果說(shuō)明通過(guò)加強(qiáng)本質(zhì)安全并采取一
些具體而有針對(duì)性的措施后風(fēng)險(xiǎn)是可以得到有效控
制的。同時(shí)案例也反映出在目前土地資源日益緊張
的背景下，同類規(guī)范如GB 50028-2006《城鎮(zhèn)燃?xì)?
設(shè)計(jì)規(guī)范》與GB 50251-2003《輸氣管道工程設(shè)計(jì)
規(guī)范》之問(wèn)，仍存在安全控制間距要求上不一致的
問(wèn)題，需要有一個(gè)更加清晰明確的適用界限和同等
地域條件下的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為今后規(guī)劃利用好有限的
路由空間資源、實(shí)現(xiàn)地方規(guī)劃建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供
規(guī)范上的支持。
4 鐵路橋墩占?jí)焊邏汗艿腊踩L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
案例背景：杭州市拱墅區(qū)沿山港段高壓天然氣
管道于2003年12月建成，設(shè)計(jì)壓力為4．0 MPa，材
質(zhì)為L(zhǎng)360MB，公稱直徑為600 mm，施工采用水平定
向鉆，穿越總長(zhǎng)度約520 m。在工程建設(shè)后期，同期
建設(shè)的宣杭鐵路復(fù)線崇賢大橋42號(hào)橋墩在其變更
設(shè)計(jì)后施工占?jí)毫嗽摱喂艿馈臋z測(cè)結(jié)果分析，占
壓管道的是42號(hào)橋墩的地下承臺(tái)基礎(chǔ)部分，承臺(tái)下
的五根梅花樁將管道包圍其中，交叉部分最近處凈
距只有10 cm，如果燃?xì)夤艿阑蛘哞F路列車出現(xiàn)險(xiǎn)
情事故，危害都將是巨大的。為此安監(jiān)部門針對(duì)該
處占?jí)航M織了安全評(píng)估論證，要求應(yīng)根據(jù)有關(guān)法規(guī)、
條例及早實(shí)施整改?？紤]實(shí)施難度及投資成本，建
議在具備條件的情況下，由高壓天然氣管道另?yè)窆?
位遷移，同時(shí)為保障根除隱患前的天然氣管道和鐵
路的安全運(yùn)行提出了相關(guān)監(jiān)管要求。安監(jiān)部門隨后
下發(fā)了有關(guān)重大事故隱患監(jiān)控工作的函，要求有關(guān)
部門提出相應(yīng)保護(hù)方案和應(yīng)急預(yù)案。
結(jié)合安監(jiān)部門的要求，天然氣公司編制了《關(guān)
于宣杭鐵路42號(hào)橋墩占?jí)禾烊粴夤艿辣Ｗo(hù)方案》
和《42號(hào)橋墩占?jí)禾烊粴夤艿缹ｍ?xiàng)應(yīng)急預(yù)案》，針對(duì)
現(xiàn)階段運(yùn)行期間42號(hào)橋墩對(duì)管道可能造成的影響，
采取了以下措施對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)：①核實(shí)鐵路規(guī)范
中關(guān)于沉降的允許范圍并委托有關(guān)單位參考相關(guān)規(guī)
范要求定期觀測(cè)。② 定期監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀占?jí)憾渭捌鋬蓚?cè)
500 m范圍內(nèi)管道的運(yùn)行情況，包括地面巡查、測(cè)
漏、檢測(cè)外防腐層、檢測(cè)保護(hù)電位等。③在埋設(shè)天然
氣管道的位置設(shè)立明顯標(biāo)志以避免可能的外部破
壞。④結(jié)合專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案定期組織應(yīng)急演練，不斷
完善突發(fā)情況下的應(yīng)急處理機(jī)制[3 3。通過(guò)對(duì)橋墩
歷時(shí)9O天的沉降觀測(cè)，結(jié)果表明各監(jiān)測(cè)點(diǎn)尚無(wú)明顯
沉降，最大沉降量為0．43 mm，對(duì)高壓管道暫時(shí)不會(huì)
構(gòu)成威脅，為管道改造工程爭(zhēng)取了時(shí)間。
隨著下游用戶規(guī)模的不斷擴(kuò)大，該管道所承擔(dān)
· B 27 ·
第33卷第5期 煤氣與熱力
的負(fù)荷日益加大，改造的難度也進(jìn)一步加大。結(jié)合
專家組意見(jiàn)，管道應(yīng)盡早遷移為宜。雖然根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)
定期觀測(cè)結(jié)果，42號(hào)橋墩尚無(wú)明顯沉降，但也不能
完全排除42號(hào)橋墩對(duì)高壓天然氣管道可能產(chǎn)生的
其他負(fù)面影響，更不能排除天然氣高壓管道由于外
來(lái)和內(nèi)在的因素而發(fā)生突發(fā)事故的可能性。為進(jìn)一
步了解42號(hào)橋墩對(duì)天然氣高壓管道的影響情況，委
托專業(yè)檢測(cè)單位，針對(duì)42號(hào)橋墩進(jìn)行了在火車通過(guò)
時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試，具體內(nèi)容包括三列火車三個(gè)不
同方向隨時(shí)間變化的振動(dòng)幅度。結(jié)合上述測(cè)試數(shù)
據(jù)，另行委托咨詢單位針對(duì)管道疲勞壽命的影響開(kāi)
展評(píng)估工作。
評(píng)估采取的模型數(shù)據(jù)還包括：① 管道材質(zhì)：
L360MB(相當(dāng)于X52)，結(jié)合軟件庫(kù)的可選數(shù)據(jù)參照
X60；②管道規(guī)格：D610×12．7 mm；③管道埋深：9．4
m；④管道內(nèi)壓為1．8～3．5 MPa，循環(huán)次數(shù)為3 650
次／年；⑤管道無(wú)損檢測(cè)：采用100％射線，檢測(cè)結(jié)果
為管道質(zhì)量符合Ⅱ級(jí)要求；根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料，查得
粘性土和管道材料性能參數(shù)見(jiàn)表4。
表4 粘性土和管道材料性能參數(shù)
材料名稱 彈性模量／MPa 泊松比 密度／(kg·m )
粘性土 12～28 0．25～0．45 1 750～1 950
管道 206 000 0．3 7 850
在疲勞壽命評(píng)估中，根據(jù)初步計(jì)算結(jié)果，偏于安
全考慮，粘性土彈性模量取上限值28 MPa，泊松比
取上限值0．45，密度取上限值1 950 kg／IIl 。參考
JB 4732_95《鋼制壓力容器 分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》附錄
C中表C一1，查得管道材料的疲勞數(shù)據(jù)見(jiàn)表5(數(shù)據(jù)
之間采用插值獲得)。
表5 管道材料S—N疲勞數(shù)據(jù)
S 4 000 2 828 1 897 1 414 1 069 724
Ⅳ 10 20 50 100 20o 500
S 572 441 331 262 214 159
N 1×10 2×10。 5 X 10 1×10 2×10 5×10
S 138 114 93．1 86．2
N 1×10 2 x 10 5 x 10 1 X 10
注：s表示交變應(yīng)力強(qiáng)度幅，Ⅳ表示循環(huán)次數(shù)。
鑒于埋地管道的實(shí)際振動(dòng)情況難以測(cè)量，偏于
安全考慮，同時(shí)由于橋墩梅花樁對(duì)埋于其中的管道
有夾持作用，因此將所測(cè)的橋墩振動(dòng)量直接施加到
橋墩下的管道上進(jìn)行疲勞壽命評(píng)估。本次分析運(yùn)用
有限元法，結(jié)合ANSYS有限元軟件，根據(jù)三個(gè)方向
的位移荷載對(duì)管道作動(dòng)應(yīng)力計(jì)算，然后再用雨流計(jì)
數(shù)法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命評(píng)估。在疲勞分析中，設(shè)
定三個(gè)方向的位移荷載，循環(huán)讀取荷載結(jié)果數(shù)據(jù)。
根據(jù)材料的s一Ⅳ疲勞曲線，計(jì)算獲得三個(gè)方向的
位移荷載處管道的疲勞壽命分別為23．8年、35．3
年和42．4年。由于受火車通過(guò)時(shí)橋墩振動(dòng)的影響，
42號(hào)橋墩下被包圍在橋墩梅花柱之間的高壓天然
氣管道的使用壽命(原設(shè)計(jì)不小于30年)大大降
低。除此之外，由于管道疲勞壽命還受到管道腐蝕、
焊縫缺陷和地基慢性下沉等因素的影響，綜合考慮
這些因素，在上述評(píng)估結(jié)果基礎(chǔ)上應(yīng)再考慮一個(gè)安
全系數(shù)4，盡管對(duì)這個(gè)安全系數(shù)的選擇是一個(gè)比較
模糊的概念，然而從偏于保守的角度考慮，引入安全
系數(shù)4是必要的且是合理的。這樣，獲得評(píng)估的疲
勞壽命為6年。
本次對(duì)管道的疲勞壽命分析是從理論上的一次
探索，對(duì)材料參數(shù)、荷載頻次、有限元分析方法和疲
勞壽命評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等方面的處理均是遵循偏于保守且
盡量符合實(shí)際情況的原則，然而由于在實(shí)際情況下
諸如腐蝕、焊縫缺陷等不可控因素的存在，理論計(jì)算
結(jié)果可能與實(shí)際存在一定偏差。本次評(píng)估方法也為
此類相關(guān)振動(dòng)疲勞問(wèn)題提供了一個(gè)理論參考。
據(jù)此安監(jiān)部門再次組織召開(kāi)了專家論證會(huì)，結(jié)
合以上評(píng)估結(jié)論提出了立即整改的要求，天然氣公
司于2008年3月實(shí)施了天然氣管道的遷改工程，從
而徹底消除了該重大隱患。針對(duì)目前普遍存在的管
道占?jí)簡(jiǎn)栴}，各地方燃?xì)夤驹诩訌?qiáng)日常管理以盡
可能消除初期隱患的同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)行法規(guī)、條例的要
求建立一個(gè)行之有效的隱患處理機(jī)制是非常必要
的，在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、評(píng)價(jià)和控制等基礎(chǔ)研究工作的基礎(chǔ)
上通過(guò)現(xiàn)行的事件處理程序?qū)崿F(xiàn)燃?xì)夤艿赖倪\(yùn)行安
全E 。
5 結(jié)語(yǔ)
燃?xì)庑袠I(yè)關(guān)乎民生，具有特殊的社會(huì)背景，在商
業(yè)化運(yùn)營(yíng)的同時(shí)承擔(dān)著社會(huì)安全的責(zé)任。本文通過(guò)
分析近幾年在建設(shè)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的典型案例，總
結(jié)在設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)行管理過(guò)程中遇到的問(wèn)題及
應(yīng)對(duì)的措施方法，以期給今后該類型的基礎(chǔ)研究工
作提出一個(gè)可以關(guān)注的方向和內(nèi)容，促進(jìn)現(xiàn)有的法
律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的進(jìn)一步完善，實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑袠I(yè)安全
管理的目標(biāo)。 (下轉(zhuǎn)第B32頁(yè))
· B 28 ·
第33卷第5期 煤氣與熱力 W'WW．watergasheat．tom
法外，其余均只能作為臨時(shí)處理泄漏點(diǎn)的方法，但使
用碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行加強(qiáng)后，可作為長(zhǎng)期的堵漏
辦法。天然氣管道常見(jiàn)漏點(diǎn)的帶壓修復(fù)如下。
① 鑄鐵管裂紋
此處所說(shuō)的裂紋指微小的環(huán)向裂紋，用卡具注
膠堵漏方法可以快速修復(fù)。
② 管道孔洞
對(duì)于鋼管孔洞，可通過(guò)磁壓法或塞楔法將漏點(diǎn)
臨時(shí)封堵，再輔以碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，則漏點(diǎn)
可完全修復(fù)。對(duì)于鑄鐵管孔洞，由于鑄鐵管不具備
鐵磁性，無(wú)法使用磁壓法，故只能使用塞楔法再輔以
碳纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行修復(fù)。
③ 鋼管裂紋
對(duì)于鋼管環(huán)向裂紋，卡具注膠、捆扎、磁壓等方
法均能有效修復(fù)。
④ 特殊部位的堵漏
對(duì)于管道法蘭、三通等特殊部位的泄漏，一般性
的堵漏方法無(wú)法進(jìn)行，需制作法蘭、三通的專用卡
具，通過(guò)卡具注膠堵漏方法進(jìn)行修復(fù)。
參考文獻(xiàn)：
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Application of Hot Plugging Technologies
t0 Gas Repair
SU Zhongjie．WU Ying
Abstract： The development process and charac．
teristics of hot plugging technologies are introduced．
The hot plugging methods of gas pipeline f plastic injection
plugging，steel banding plugging，magnetic
pressure plugging and stopper plugging)and pipeline
reinforcement technologies are discussed．The pressure
repair of common leaks is described．
Key words： hot plugging；gas repair；pressure
repair
作者簡(jiǎn)介：蘇忠杰(1984一 )，男，浙江平陽(yáng)人，工程師，本
科，從事天然氣輸配工作。
收稿日期：2012—03—15； 修回日期：2012—04—16
(上接第B28頁(yè))
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Case Analysis of Safety Risk Assessment
of High-pressure Natural Gas Pipeline
QIAO Heng，SHEN Yue，ZHANG Feng，LIU Pengfei
Abstract： Through analyzing three typical cases
during the construction of Hangzhou high--pressure nat--
ural gas pipeline，it is discussed that the problems encountered
in design，construction and operation man—
agement of gas pipeline are analyzed and solved by U—
sing risk assessment method．On the basis of the pres·
ent laws，rules，standards and codes，the suitable assessment
methods and disposal procedures are explored
to gradually establish an effective risk assessment
mechanism and provide a basic example for further im—
provement of the related standards in the future．
Key words： high—pressure natural gas pipeline；
crossing；safety distance；encroachment； safety risk
assessm ent
作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)嚏?1972一 )，男，黑龍江哈爾濱人，高級(jí)工
程師，學(xué)士，從事城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的技術(shù)研究
與應(yīng)用工作。
收稿日期：2013—01—14； 修回日期：2013—03—11
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