SY T 0015.1-1998 原油和天然气输送管道穿跨越工程 设计规范 穿越工程.pdf

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1、中华人民共和国石油天然气行业标准原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范穿越工程SY/T 0015. 1一1998批准部门:中国石油天然气总公司批准日期:1998-04-26实施日期:1998-08-01代替SYJ 15-1985总则1.0. 1为了在原油和天然气输送管道穿越工程设计中贯彻执行国家的有关方针政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规范。1.0.2本规范适用于陆上原油和天然气输送管道穿越人工或天然障碍的新建工程设计。1.0.3穿越工程设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。2术语2.0. 1管道穿越Z程pipeline crossing eng

2、ineering原油和天然气输送管道从人工或天然障碍下部通过的建设工程。2.0.2穿越管段cross section穿越人工或天然障碍地段的管道。2.0.3水域waters天然形成或人工建造的河流、湖泊、水库、沼泽、鱼塘、水渠等区域。2.0.4冲沟gully水流冲刷形成的沟壑。2.0.5水下管段稳定marine section stabilization水下管段不产生漂浮或移位。2.0.6定向钻穿越crossing by directional drilling用定向钻机敷设穿越管段。2.0.7裸露敷设to lay bare穿越管段直接敷设于水域底床上。3基本规定3. 1基础资料3.1.1穿越

3、工程设计前，必须取得所输介质物性资料及输送工艺参数。其要求应按现行国家标准输油管道工程设计规范GB 50253和输气管道工程设计规范GB 50251的规定执行。3. 1.2穿越工程设计前，必须根据设计阶段取得工程测量和工程地质所需资料。工程测量资料包括1/200-1/2000平面地形图(大、中型工程)与断面图.工程地质报告包括1/200-1/2000地质断面图、柱状图、岩土力学指标、水文地质与地震基本烈度等资料。179SY/T 0015. 1一19983. 1.3穿越水域工程设计前，必须取得水域主管部门同意及水文资料。上游建有水库时，必须取得水库防洪调度资料与水库对下游冲刷分析资料3. 1.4

4、穿越铁路或公路工程设计前，必须取得铁路或公路主管部门同意。3.2材料3.2. 1穿越工程选用的国产钢管，应符合现行国家标准石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分:A级钢管GB/T 9711. 1的规定，并应根据钢种等级与设计使用温度提出韧性要求。3.2.2穿越工程所用的其他钢材，应符合现行国家标准碳素结构钢)GB/T 700,桥梁建筑用热轧碳素钢技术条件GB/T 714和钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB 1499的规定。3.2.3穿越工程所用的水泥，应符合现行国家标准中热硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥GB 200的规定。3.2.4符合本规范第3.2.1条的钢管，其许用应力按式(3.2.4)计算。

5、仁。=F0。，(3.2.4)式中:司-一输送油气钢管的许用应力(MPa) ;0一一钢管的焊缝系数，按表3.2.4-1选用;。一钢管的规定屈服强度(MPa) ;F一一设计系数，按表3.2. 4-2选用。表3.2.4-1钥管娜缝系数与规定日服强度钢管标准钢种或钢号屈服强度(MPa)焊缝系数备注一钢种或钢号屈服弧度(MPa)焊缝系数备注GB/T 9711.11-2052051.0GB/T 9711. 11-3853851.01-2402401.01-4154151.01-2902901.01-4504501.0L3153151.0L4804801.0L3603601.0表3.2.4-2设计系傲穿越管

6、段条件愉气管道地区等级愉油管道四川. IF级公路有套管0.720.60.50.40.72Ill . IN级公路无套管0.60.50. 50.40.6工、n公路，高速公路，铁路有套管0.60.60. 50.4冲沟穿越0.60. 50. 50.4小型冲沟、水域穿越0. 720.60.50.40. 72大、中型水域穿越0.60.50.40.40. 63.2.5结构工程所用钢材的许用拉应力和许用压应力不应超过其最低屈服强度的60%，许用剪应力不应超过其最低屈服强度的45，支承应力(端面承压)不应超过其最低屈服强度的90003.3水域、冲沟穿越3. 3. 1选择的穿越位置应符合线路总走向。对于大、中型穿

7、越工程，线路局部走向应按所选穿越位置180SY/T 0015. 1一1998调整。3.3.2大、中型穿越工程的方案与位置，应根据水文、地质、地形、水土保持、环境、气象、交通、施_L及管理条件进行技术经济论证确定。3. 3.3穿越工程应按表3. 3.3-1和表3. 3. 3-2划分工程等级.表3.3.3-1穿越水坡工程等级上程等级穿越水域的水文特征多年平均水位水面宽度相应水深度大型200不计水深李100-5中型妻100-4025中型10-4025小型0. 5一用混凝土，盖封顶.防止一阔拓U型瓢4.2.5水下管沟的沟底宽度和边坡应根据土壤性质、水流速度、地质资料，并采用水下机具挖掘时，可按表4.

8、2. 5的规定确定、定位方法等确定回淤情况及施工条件确定;若缺乏水若采用挖泥船，应根据挖泥船类型、斗文容表4.2.5水下管沟尺寸上壤类别沟底最小宽度(m)管沟边坡沟深小于2. 5 m沟深不小于2. 5 m淤泥、粉砂、细砂D+2. 51:3.51:5.0亚砂土、中砂、粗砂Di-2. 01:3.01:3. 5砂土、含卵砾石土D一十1.81:2. 51:3.0业粘土D+1.51:2.01:2. 5勃土D+ 1. 21:1. 51:2.0岩石D十1.z1:o. s1:1.0注:管沟底宽指单管敷设所需净宽，不包括回淤在深水区，管沟底宽还应包括潜水员潜水工作的距离若遇流砂时，沟底宽度和边坡应根据施工方法另

9、行确定D为管身结构外径SY/T 0015. 1一19984.2.6水下穿越管段沟埋敷设，如采用自然回淤或勘察资料不能确定冲刷范围和冲刷深度时，应按本规范第4.3.2条的规定进行设计核算4.2.7岩石管沟的挖深应超过本规范表4.2.4所列值20 cm;管段人沟前，应先填20 cm厚的砂类土或细土垫层4.2.8裸露敷设可采用压石笼、加重块、复壁管灌浆或打桩等稳管措施4.2.9盐沼地穿越管段稳管措施所用材料应有较强的抗盐碱腐蚀性能。4.2. 10对钻土、亚薪土、砂质河床，宜采用定向钻敷设;对岩石、流砂、卵砾石河床，不宜采用定向钻敷设。定向钻穿越工程，一岸应有钻机与泥浆池、蓄水池场地，另一岸应有管线组

10、装场地。4.2. 11采用定向钻敷设，应根据钻机的性能选择入土角和出土角。埋深除应满足本规范表4. 2. 1的规定外，且不宜小于6 m。穿越管段敷设的最小曲率半径应大于1500 DN4.2. 12顶管宜在砾石、砂、砂土、钻土、泥灰岩等土层中采用，不宜用于流砂、淤泥、沼泽及岩石层中4.2. 13顶管管内径不宜小于800 mm工作坑应有足够施工操作场地，并应注意排水4.2. 14采用隧道穿越宜用多管敷设，并应注意管段的稳定与变形补偿。隧道内应采取堵排水措施4.2.巧隧道设计应按国家现行标准铁路隧道设计规范TBJ 3或公路隧道设计规范)JTJ 026的规定执行4.2. 16穿越沼泽地区，应根据不同的

11、沼泽类别采用支架法、换土法、砂桩加固法、填石法、预压法或筑堤法等敷设穿越管段。4.3水下管段稳定4. 3. 1水下穿越管段敷设后，不得产生漂浮和移位。如有可能发生漂浮或移位时，必须采用稳管措施4.3.2裸露敷设的管段应按下列公式进行抗漂浮和抗移位计算。W)K(凡+凡，)，、，FJ，_w-八于十r,+pd.J(4,3.2一1)(4.3.2一2)Fa,=C, Y,. D v/(2 g) (4.3. 2一3)凡=C,YwD V/(2 g) (4.3.2一4)式中:W一单位长度管段的总重力(包括管身结构自重、保护层重、加重层重，不含管内介质重) (N/m);F一一单位长度管段静水浮力(N/m) ;氏一

12、一单位长度管段动水上举力(N/m);C,-一浮力系数，取。.6;Fd一一单位长度管段动水推力(N/m) ;C-一推力系数，取1. 2 ;D一管身结构的外径(m);Yw一一所穿水域水的重度(N/me ) ;v管段处设计水流速度(m/s) ;K-稳定安全系数，大、中型工程取1.3，小型工程取1. 2 ;f管段与河床的滑动摩擦系数，根据试验或经验确定;R重力加速度，取9.8 m/s,若是裸露弹性敷设时，还应计算弹性抗力。4.3.3穿越管段按本规范第4.2.4条和第4.2.7条沟埋敷设时，应按式(4. 3. 3)进行抗漂浮核算。W)KFa (4.3.3)式中:K-稳定安全系数，对大、中型工程取1.2，

13、小型工程取1. 14.3.4采取定向钻敷设或顶管敷设穿越管段，埋深超过本规范第4. 2.4条的规定，且在设计冲刷线以184SY/T 0015. 1一1998下3。，可不进行抗漂浮核算4.3.5采用隧道敷设穿越管段，不需计算水下稳定问题4. 4荷载与组合4.4. 1穿越管段应根据下列荷载组合后设计。1永久荷载(恒荷载)包括:1)输送介质的内压力;2)管段自重(包括管身结构自重、保护层重和加重层重);3)输送介质重:飞)横向和竖向土压力;劝静水压力和水浮力:6)动水压力(裸管敷设时);7)温度应力。2可变荷载(活荷载)包括:1)试运行时的水重与压力;2)清管荷载;3)施_I:拖管或吊管荷载。3偶然

14、作用:位于地震基本烈度7度及7度以上地区，由地震引起的活动断层位移、砂土液化、地震土fi;.力等作用4.4.2穿越管段结构计算时，应根据敷设形式、所处环境和运行条件进行荷载组合1主要组合:永久荷载。2附加组合:永久荷载与可变荷载(按实际可能发生的进行组合)之和。3特殊组合:主要组合与偶然作用荷载之和。4.4.3穿越管段钢管荷载组合的许用应力，应为按本规范第3.2.5条计算所得值再乘以表4.4.3中的许用应力提高系数。表4.4.3许用应力提高系数荷载组合许用应力提高系数主要组合1.0附加组合1. 3特殊组合l. 54.54.5. 14. 5.2应力。1结构设计穿越管段应根据所选壁厚核算强度、刚度

15、及稳定性;若不满足要求时，应增加钢管壁厚。核算穿越管段的强度应考虑轴向应力、环向应力和弯曲应力，各单项应力均应小于钢管许用内压产生的环向应力按式(4. 5.2-1)计算。(4. 5. 2-1)卫劝一一式中:Q,管段钢管的环向应力(MPa) ;y-一输送介质的设计内压力(MPa) ;“一钢管内径(mm) ;a-一钢管壁厚(mm)。2穿越管段的轴向应力分别按下列公式计算。SY/T 0015. 1一19981)当管段轴向变形受约束时an=E,a(t,一t)+ p a,(4.5. 2一2)2)当管段轴向变形不受约束时(4. 5. 2一3)卫功-一式中a;-一管段钢管的轴向应力(MPa) ;E钢材的弹性

16、模量取2.0 X10 (MPa) ;a一钢材的线膨胀系数，取1.2X10-_sm/(m “ 0C);t-一管道安装闭合时环境温度();t一管道内输送介质的温度();k-一钢材的泊松比，取。.3.3穿越管段弹性敷设产生的弯曲应力按式(4.5.2-4)计算E,D2R(4.5.2一4)式中:a,-一管段弯曲时钢管的轴向弯曲应力(MPa) ;F.一一钢材的弹性模量,2.0X10(MP.);D一一一钢管的外径(mm) ;R-一一弹性敷设半径(mm),4其他荷载引起的环向应力、轴向应力及弯曲应力，应根据实际可能发生的情况进行计算。4.5.3穿越管段的当量应力按式(4.5.3)计算。a,=艺Ch一艺a,镇0

17、. 96, (4.5.3)式中:a,-一穿越管段钢管的当量应力(MPa) ;5a,-一各荷载产生的环向应力代数和(MPa) ;2;。一一各荷载产生的轴向应力代数和(MPa).4.5.4穿越管段的钢管壁厚满足本规范第3. 6. 6条的规定时，可不计算管子径向变形引起的局部屈曲。4.5.5当输送介质温度与穿越管段敷设闭合时环境温度的温差较大时，应按下列公式验算其轴向稳定。N簇nN，(4.5.5一1)N=-Es (t:一t, )+(0.5一1,)a,A (4.5.5一2)式中:N一由温差和内压力产生的轴向力(MN) ;n一一安全系数，对于大型穿越工程，n=0. 7;中型穿越工程,n=0. S;小型穿

18、越工程，n=0. 9;N管道开始失稳时的临界轴向力(按GB 50253-1994附录H的规定计算)(MN);A-一钢管的横截面积(m1),其余符号与本规范第4.5. 2条的规定相同。4.5.6采用定向钻敷设的穿越管段，可不验算其轴向稳定。4.6防护工程4.6.1穿越工程中的护岸工程应满足水流顺畅、不淘刷穿越管段的要求。穿越较深的冲沟边坡应设截水墙或截水沟等其他措施。4.6.2用于护岸及调治构筑物的建筑材料，应因地制宜就地取材。护岸构筑物的回填土应进行分层夯实或压实，但不宜用重私土、粉砂、淤泥、盐渍土或有机质土填筑。4.6.3浆砌或干砌片石(混凝土或钢筋混凝土板)护坡下，应有10-20 cm厚的

19、级配良好的砂砾石垫层，坡脚下应设浆砌片石(或混凝土)基础。若为干砌片石，垫层还应考虑起反滤层作用。186SY/T 0015. 1一19984-6,4浆砌护坡较长时每隔10-20 m应设置伸缩缝，在对应的基础上设置沉降缝缝宽2-3 cm.以沥青麻筋或沥青板条填塞4.6.5浆砌护坡应设计适当数量的排水孔，并在排水孔处设置反滤层4.6.6护岸顶高出设计洪水位(包括浪高和室水)不得小于。5 m。护岸长度应根据实际水流条件及岸坡地质情况确定并不应小于5m。护岸基础埋深应符合下列要求:1当基础设置在无冲刷处，除岩石地基外，基底在河床下不得小于I m，且在冰冻线下不得小于0. 3 m ;2当基础设置在有冲刷

20、处，基底在冲刷线下不得小于I m;3当基础设置在岩石地基上，应清除强风化层，根据基岩抗冲能力嵌人岩石一定N度4. 6. 7护岸工程应核算沿坡面滑动与沿弧面(或折线面)滑动的抗滑稳定性。根据工程的重要程度，抗滑稳定安全系数可取1.15-1.30.护坡与坡脚处水平线的夹角小于或等于堤岸土的休止角时，可不核算护坡的抗滑稳定性。4.6.8护岸砌体尺寸应根据设计洪水流速，按照公路桥位勘测设计规程)T 062的要求计算确定5铁路、公路穿越设计5. 1一般要求5.1.1管道穿越铁路或II级以_t高等级公路时，宜采用顶管或横孔钻机穿管敷设。穿越III级以下的公路或一般道路时可采用挖沟埋设。5. 1. 2管道穿

21、越IAJD级铁路或II级以上高等级公路时，应设置保护套管。穿越铁路专用线或m级以下公路时，可根据具体情况采用保护套管或增加管壁厚度。保护套管可用钢管或钢筋混凝土管5. 1.3保护套管内径应比输送管外径大100-300 mm,套管与输送管之间应设绝缘支撑，保持良好的绝缘性能。套管两端使用耐久的绝缘材料密封，套管端部伸出路基坡脚外不得小于2 m5. 1. 4采用保护套管穿越铁路、公路时，输送管宜采用带状牺牲阳极保护。5,2荷载与组合5.2. 1穿越铁路、公路的输送管段或套管所应考虑的荷载，除应符合本规范第4.4.1条的规定外，在可变荷载中应考虑车辆荷载，在偶然作用中应考虑地基沉降的影响。52.2穿

22、越铁路或公路管段结构计算时，应根据实际可能发生的情况进行荷载组合。1主要组合:永久荷载与车辆荷载之和2附加组合:主要组合与某种可变荷载之和。3特殊组合:主要组合与偶然作用荷载之和。5.2.3铁路公路穿越管段的许用应力根据不同的荷载组合，应符合本规范第4.4.3条的规定5. 3结构设计S.3. 1穿越管段应根据所选壁厚核算强度、刚度及稳定性;若不满足要求时，应增加钢管壁厚。5.3.2穿越管段的强度验算应符合本规范第4.5.2条和第4.5.3条的规定。5. 3.3钢套管或者无套管穿越管段，应按无内压状态验算在外力作用下管子径向变形，其水平直径方向的变形量不得超过管子外直径的3 le变形量按现行国家

23、标准GB 50253-1994附录G的规定计算5. 3.4穿越铁路、公路的管段、当管顶最小埋深大于1 m时，可不验算其轴向稳定。6检验要求6. 1焊接6、1穿越湃段焊接应按现行国家标准G3 50253或GB 502S1的规定执行6.1. 2大、中型水域、铁路、n级以上公路的穿越管段对接接头焊缝应作100%射线探伤检查，射线探伤应按现行国家标准钢管环缝熔化焊对接接头射线透照工艺和质量分级GBiT 12605的规定执行，197SY/T 0015. 1一19982级为合格。小t水域穿越管段或lu级以下公路穿越管段对接接头焊缝的检验标准，与线路所在程地段的要求相同6.2试压6,2. 1大、中型水域、铁

24、路及n级以上公路的穿越管段，必须独立进行强度试压和严密性试验，合格后再同相邻管段连接。小型水域穿越或m级以下公路穿越可不独立进行试压，与干线连接后一同进行试压:6之2输油输气管道的穿越营段试压介质飞试验压力和试压时间分别按现行国家标准Gl3 50253和GB 502;1的规定执行。大、中型穿越管段的强度试验压力应按式300 mm时严密性试验Qp石(S00/DIY)%为试r.合格;当DN300 mm时允许压降率为1.S%。一(-T,I100y,(6.24)式中4NP压降率(%);声，+丸2户.半pa-一一丸丸T,一稳压开始时管内气体的热力学温度(K);乙-稳压终了时管内气体的热力学温度x);p，一一隐压开始时气体的绝对压力(Mpg):P-一隐压终了时气体的绝对压力(MPa) ;N “P,一稳压开始和终了时的压力表读数(MPa) ;P= P,:一稳压开始和终了时的当地大气压(MP之)。注几.P“T“T.均给全线各侧点的早均值6.3防腐6. 3. 1设计文件必须标明穿越管段选用的防腐材料名称、性能和指标要求。6. 3,2穿越管段应根据所选防腐涂层材料按相应的标准、规范进行检验。6.2. 1同一穿越管段不应分段采用不同的防腐涂层和涂层等级