原油和天然气管道穿越综合重点工程综合标准施工及验收综合规范.doc

石油天然气管道穿越工程施工及验收规范
中国石油天然气总企业文件

1　总　则

2　管线防腐、组装焊接、试压及通球

3　河底管沟开挖

3.1　测量放线

3.2　导流和截流开挖管沟

3.3　水下开挖管沟

3.4　爆破成沟

3.5　河底管沟几何尺寸和质量要求

4　管线牵引就位

4.1　通常要求

4.2　沿河底拖管

4.3　漂管过江

5　稳管、回填及护岸

5.1　稳管形式和施工要求

5.2　管沟回填和地貌恢复

6　气举沉管法穿越河流

7　管道穿越公路和铁路

7.1　通常要求

7.2　顶管法施工

7.3　钻孔法施工

7.4　开挖法施工

8　定向钻机穿越

8.1　通常要求

8.2　测量放线

8.3　钻机安装和调试

8.4　泥浆配制

8.5　导向孔钻进和管线回拖

8.6　穿越管段施工

9　工程验收

附录A　爆破参数概念

附录B　爆破参数选择及举例

附录C　地质钻探要求

附录D　泥浆粘度值表

附录E　本规范用词说明

附件说明

附件

制订说明

1　总　　则

2　管线防腐、组装焊接、试压及通球

3　河底管沟开挖

3.1　测量放线

3.2　导流和截流开挖管沟

3.3　水下开挖管沟

3.4　爆破成沟

3.5　河底管沟几何尺寸和质量要求

4　管线牵引就位

4.2　沿河底拖管

4.3　漂管过江

5　稳管、回填及护岸

5.1　稳管形式和施工要求

5.2　管沟回填和地貌恢复

6　气举沉管法穿越河流

7　管道穿越公路和铁路

7.1　通常要求

7.2　顶管法施工

7.3　钻孔法施工

7.4　开挖法施工

8　定向钻机穿越

8.1　通常要求

8.2　测量放线

8.3　钻机安装和调试

8.4　泥浆配制

8.5　导向孔钻进和管线回拖

8.6　穿越管段施工

9　工程验收
1　总　则
1.0.1　为提升施工技术水平，加紧工程进度，确保工程质量，提升经济效益，特制订本规范。
 1.0.2　本规范适适用于石油天然气输送管道穿越工程施工及验收，其它管道穿越工程可参考实施。
 1.0.3　穿越工程除实施本规范外，还应符合国家或行业现行相关标准。
 1.0.4　穿越工程施工组织设计或施工方案应报送对被穿越河流、铁路、公路和其它设施有管辖权部门认可后方可施工。
 1.0.5　引用标准：
 　　GBJ　201-83　土方和爆破工程施工及验收规范
 　　SYJ　4001-90　长输管道线路工程施工及验收规范

2　管线防腐、组装焊接、试压及通球

     2.0.1　穿越管段防腐所用材料、结构等级和涂层厚度应符合设汁要求，具体施工要求应符合现行行业防腐标准相关要求。
2.0.2　穿越管段焊接质量应严格控制，其射线探伤百分比及合格等级应符合设计要求。当设计无要求时，环形焊缝应100%进行射线检验，其合格等级应不低于干线探伤合格等级。
2.0.3　穿越管段环形焊缝探伤检验合格后，应单独进行一次耐压试验；其强度试压日刊可不得少于4h，严密性试压时间不得少于8h。试压方法及具体要求应符合SYJ　4001-90第十章相关要求。当穿越管段和全线联通后，再进行一次严密性试验。
2.0.4　穿越工程所用材料和管道防腐、组装焊接，试压及通球，除应符合本章2.0.1，2.0.2，2.0.3条要求外，还应符合SYJ　4001--90要求。
3.1　测量放线

3.1.1　依据施工图设计，引相对坐标点和相对标高，测量管沟中心线、管沟底标高和沟宽。其管沟中心线、沟底标高和沟宽应符合设计要求。
3.1.2　应按施工声案确定导流沟、截水坝、发送道、牵引道位置和几何尺寸，，并应进行施工场地平面部署：

3.3　水下开挖管沟

     3.3.1　对河床土壤松软、水流速度小、回淤量小河流，宜采取绞吸式或吸扬式挖泥船开挖管沟。河床土壤坚硬，如硬土层或卵石层，可采取抓斗挖泥船或轮斗挖泥船开挖管沟。
3.3.2　河床地质为砂土、粘土或夹卵石土壤，可用拉铲配合其它方法开挖管沟。

3.4　爆破成沟

     3.4.1　应依据河床水文、地质条件和穿越工程技术要求，选择对应爆破施工方法：如植桩爆破法、埋人爆破法和裸露爆破法等。
3.4.2　土壤岩石爆破炸药量计算公式：当最小抵御线h<3m时，应按式(3.4.2-1)计算。
　　Q=Abh3　　　(3.4.2.-1)
式中Q--集团装药量(中级炸药)，kg；
　　A--介质(土石)抗力系数，查表3.4.2-2；
　　b--爆破作用指数系数，查表3.4.2-1；
　　h--最小抵御线，m。
　　当最小抵御线h≥3m时，按式(3.4.2-2)计算。
　　Q=Kh3(0.4+0.6n3)　　　(3.4.2-2)
式中K---爆破每立方米土、石所需药量，查表3.4.2-3；
　　n--爆破作用指数。通常取1.0～1.5;
　　h--最小抵御线，m(h等于穿越深度)。
3.4.3　采取爆破法施工时，应按下列要求进行：
　3.4.3.1　依据穿越工程设计要求，确定钢管药桩直径，钢管药桩规格通常为中Φ273X3，Φ377x了。

表3.4.2-1
爆破装药和爆破参数之间关系
装药种类
爆破作用指数
n=r/h
爆破作用指数系数
b
漏斗半径(破坏半径)
r
可见深度(爆破深度)
p
最小抵御线
h=/rn
压缩爆破
减量漏斗
微量装药
－
0.35
r=0.57h
－
h>r
松散爆破
震荡装药
－
0.70
r=0.7h
－
飞散爆破
过量爆破
抛掷爆破
标准漏斗
平常装药
1.00
1.75
r=h
p=0.5h
h=r
过量爆破
1.25倍过量装药
1.25
3.12
r=1.25h
p=0.75h
h<r
1.5倍过量装药
1.50
5.06
r=1.5h
p=h
1.75倍过量装药
1.75
8.29
r=1.75h
p=1.25h
2.0倍过量装药
2.00
13.2
r=2.0h
p=1.4h

表3.4.2-2
介质(土石)抗力系数

土石名称
A
附　注
有砂和碎石土地
0.51
1.使用低级炸药时，系数Ａ值和中级炸药相同，爆破坚硬岩石如用低级炸药，应比公式算出炸药量增加0.2～0.5倍
2.如系冻土，系数应增加0.5倍
3.如系分层土壤，Ａ值取最坚硬一层数值
4.坚硬岩石有缝隙时，系数值应缩小1/2
5.在有条件时，最好用标准装药试验验证系数Ａ
生长植物土壤
0.57
湿　砂
0.85
夹砂地
0.66
砂质粘土及坚硬表粘土
0.70
多石土壤
0.77
红粘土
0.98
石灰石
1.11
花岗岩
1.34
新积土地带
0.26

　3.4.3.2　药桩长度(L)、药桩入土深度(d)及爆破深度(p)确实定：
　　L=H+H上+d　　(3.4.3-1)
　　d=p-p下　　(3.4.3-2)
　　p=F+S　　(3.4.3-3)
式中L--药桩长度，m；
　　H--水深，m；
　　H上--水面以上药桩长度，m；
　　d--药桩入土深度，m；
　　p--爆破成沟深度(可见深度)，m;
　　p下--爆破下坐深度，m(取0.3～0.5)；
　　F--线设计深度，m；
　　S--回淤深度，m(通常取1～2)。
表3.4.2-3
K值
土石名称
土石等级
K(kg/m3)
附　　注
密实砂或湿砂
1
1.8～2.0
1.表中所列K值均以硝铵炸药为准
2.必需时可用标准岩药(K=Q/h)试爆校正，但h不应小于L(药桩长度)

-
1.4～1.5
砂粘土
3
1.2～1.35
坚实粘土
4
1.2～1.5
亚粘土(黄土)
4～5
1.1～1.5
白垩土
5
0.9～1.1
硬石膏、泥灰石、蛋白石
5～6
1.2～1.5
裂缝喷出岩、重负浮石
6
1.5～1.8
内壳石灰岩
6～7
1.8～2.1
砾石和钙质砾石
6～7
1.35～1.65
砂岩、层状砂岩、泥灰岩
7～8
1.35～1.65
钙质砂岩、白云岩、镁质岩
8～10
1.5～1.95
砂岩、石灰岩
8～12
1.5～2.4
花岗岩
9～15
1.8～2.25
玄武岩、山岩
12～16
2.1～2.7
石英岩
14
1.6～2.1
斑岩
14～15
2.4～2.55

　3.4.3.3　单个药桩炸药量按式3.4.3-4计算：
　　Q=Ab(H0.3+d0.7)2.2　　(3.4.3-4)
式中Q--单个药桩炸药量，kg；
　　A--介质抗力系数，取0.9；
　　b--爆破作用指数系数，取14.9。
　3.4.3.4　钢管药桩制作：即应将钢管加工成一端为锥形、另一端为敞口钢管桩。
　3.4.3.5　确定桩位：应沿穿越轴线每隔5～6m设一个药桩,药桩间距和排距相等。应依据管沟深度确定植单排或双排药桩，当沟深小于或等于5m时，植单排桩；沟深大于5m时，植双排桩。
　3.4.3.6　采取植桩船和打桩机植桩。已经植完药桩在装药之前应将药桩上口盖严，以防雨水和杂物落人药桩里。
　3.4.3.7　植桩完成后应进行装药和联接起爆线路。装药完成后药桩应用干土壤填塞并扎实，桩口上端应封好，并做好防水处理。
3.4.4　采取埋人爆破法施工，应按爆破施工：方案确定炸药包埋设位置，然后开挖药坑．再将包扎好炸药包置人药坑。当坑内有水时，应做好配重和防水处理，确定可靠后方可回填。
3.4.5　采取裸露爆破法施工，应做好炸药包配重和防水处理，联接起爆线后，应按设计要求药包间距投在穿越河床轴线上，偏差不应超出0.5m。
3.4.6　起爆线路设计和施工，爆破安全方法制订和实施。应按GBJ201-83第四章第一、二节要求实施。
3.4.7　爆破器材性能和质量必需符合C6J　201-83附录七、八要求。

目录－－3.5　河底管沟几何尺寸和质量要求

     3.5.1　河底管沟沟底宽度和边坡尺寸应依据土壤性质、水流速度、开挖深度和施工方法等原因确定或依据试挖资料确定。在无试验条件和资料情况下，可参考表3.5.1确定沟底宽度和边坡数据。
3.5.2　河底管沟应平直，中心线偏移不应超出50cm(围堰法不应超出20cm)，不得有土坎，管沟深度应符合设计要求，其许可偏差为40cm(围堰法为20cm)。

表3.5.1
沟底管沟尺寸
土壤名称
沟底最小宽度(m)
管沟边坡
水下开挖/围堰开挖
水下开挖/围堰开挖
沟深<2.5m
沟深≥2.5m
淤泥、粉砂、细砂
D+4/D+3
1:4/1:3.5
1:6/1:5
亚细砂、中砂、粗砂
D+4/D+3
1:3.5/1:3
1:5/1:4
砂土
D+3/D+2
1:2.5/1:2.5
1:4/1:3
粘土
D+3/D+2
1:2/1:2
1:3/1:2
岩土
D+2/D+2
1:0.5/1:0.5
1:1/1:1

注：①如遇流砂、沟底宽度和边坡数据，应依据施工方案另行克定；
　　②如用围堰方法挖　沟，在沟下焊接时，沟底宽应为8～12m;
　　③D为管径(包含防腐层中保温层厚度)。

4　管线牵引就位

4.1　　通常要求

4.1.1　管线牵引就位前应做好以下工作：
　4.1.1.1　管线牵引就位前，应对管沟几何尺寸和轴线位置进行复测，确定符合设计和本规范要求后，方可牵引。
　4.1.1.2　穿越管段防腐、组装焊接：试压及通球应全部完成，其质量应符合设计和相关规范要求。

目录－－4.1　通常要求

     4.1.1　管线牵引就位前应做好以下工作：
　4.1.1.1　管线牵引就位前，应对管沟几何尺寸和轴线位置进行复测，确定符合设计和本规范要求后，方可牵引。
　4.1.1.2　穿越管段防腐、组装焊接：试压及通球应全部完成，其质量应符合设计和相关规范要求。

目录－－4.2　沿河底拖管

     4.2.1　在牵引过程中，为确保管线沿管沟中心线前进，管线应有一定重量，管线在水中重量按式(4.2.1-1)计算：
　　G=1.2Px/f　　(4.2.1-1)
　　Px=CxDHrV2/2g　　(4.2.1-2)式中G--管线在水中重量，kg；
　　Px--水平推力，kg；
　　f--管线和河底摩擦系数；
　　Cx--取决于管表粗糙度和水流态系数，取0.8;
　　DH--单位长度管子垂直于水流方向投影面积(包含防腐层)，m2/m；
　　r--穿越水域中水密度，kg/m3；
　　V--近管道流层水流速，m/s;
　　g--重力加速度，m/s2。
　　沿河底拖管所需牵引力，应和发送道起动时牵引力进行对比，以确定最大牵引力。牵引力应按式(4.2.1-3)计算：
　　N=9.8(aG.f+T)　　　(4.2.1-3)
式中N--给河底拖管所需牵引力，N；
　　a--起动系数，通常取2；
　　T---钢丝绳重量，kg。
4.2.2　牵引设备选择，应依据牵引力大小和施工单位现有装备情况而确定，牵引设备能力应不低于最大牵引力1.2倍。
4.2.3　钢线绳选择应符合下列要求：
　4.2.3.1　应按最大牵引力选择钢丝绳，钢丝绳安全系数应大于或等于3.5。
　4.2.3.2　钢丝绳有一定弹力，为避免使用时扭在一起，在使用前应预拉，预拉力为钢丝绳许用拉力15%～20%。
4.2.4　不管沿河或浮在水面上拖管，全部应在岸上设有管线发送装置。河流两岸平坦且和河面相对高差小，宜采取水力发送沟；河两岸比较平坦且和河水面有一定高程差，应修小平车发送道；河两岸地势起伏且和河面有一定高差，适于用滚动管架发送道。采取哪种发送道，除上述条件外，还应依据穿越工程具体情况和施工单位现有装备能力来确定。
4.2.5　液动管架发送道设计应符合下列标准：
　4.2.5.1　依据牵引管线长度和重量确定滚动管架跨度和数目；
　4.2.5.2　滚动管架高程设计必需满足管线弯曲曲率要求；
　4.2.5.3　滚动管架强度必需计算，稳定性应校核。
4.2.6　大型河流穿越，拖管所需牵引力大。为确保牵引成功，应修筑牵引道。牵引道和管线施工作业带宽度相同，长度应确保牵引作业正常进行。牵引道承压强度应不低于砂石路面承压能力。
4.2.7　牵引前应把所用钢丝绳(牵引主钢丝绳)由河一岸送到对岸。其方法有两种：一是用小绳牵大绳；二是用船放绳。对泥砂回淤量大河流，牵引钢丝绳不宜采取方法一发送。但不管采取哪种方法放绳，全部应确保把钢丝绳放在沟内。

目录－－4.3　漂管过江

     4.3.1　管线穿越湖泊水库和水流速度在0.2m/s以下河流时，可采取漂管过江，立即管线组装焊接好以后，沿水面漂浮拖至对岸，然后再沉人河底中心线或管沟内。
4.3.2　漂管过江，可依据施工现场具体条件选择直线漂管过江或旋转漂管过江方法。河岸预制场地宽广，宜采取直线漂管过江，即先将管线沿垂直河流方向预制好后，再将管线直线漂浮拖至对岸。垂直河面施工场地小于河面宽度，适于旋转漂管过江：
4.3.3　在漂管过江时，为确保管线安全应注意以下事项：
　4.3.3.1　在管线漂浮过江时，应采取有效方法预防管线被水流冲击发生过大弯曲变形；
　4.3.3.2　管线是经过向管内充水使管重增加而下沉，为避免下沉时应力过大，充水应缓慢均匀进行。
4.3.4　穿越管段重量必需小于浮力才能漂管过江，当管线重量等于或大于浮力时，可采取加浮筒方法进行浮拖。
目录－－5　稳管、回填及护岸

     5.1　稳管形式和施工要求

5.1.1　水下穿越管线必需稳定在所要求位置上，不应因水流冲击而移动位置，严禁管线浮动，应按设计要求进行稳管施工。
5.1.2　穿越管线在压平衡重块、压石龙、浇筑混凝土连续覆盖层时，不得损坏管线防腐绝缘层。
5.1.3　复壁管环形空间注水泥浆前，内管必需充满水且保持一定压力，以预防在注浆时受外压作用产生变形。注浆时应在排放口取样，测定水泥浆相对密度，当达成设计相对密度时应停止注浆，但水泥浆应在合适压力下凝固。
5.1.4　为使注浆顺利进行，水泥浆流动度、初凝时间、终疑时间应符合表5.1.4要求，为增加流动度。可向水泥浆内加缓凝剂。当要求水泥浆密度较大时，可加人重晶石粉。
表5.1.4

水泥浆性能