天然气长输管道工程设计策略
栾军
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栾军 ,. 天然气长输管道工程设计策略[J]. 天然气进展,20251. DOI:10.12721/ccn.2025.157005.
摘要: 长输管道作为具有安全优势的一种运输形式,是长距离输送天然气的重要运输方式。但基于天然气长输管道在投入使用中可能受到的来自于自然、管材质量和其他人为因素的影响,需要在设计天然气长输管道工程中革新设计理念,有效避免现阶段管道工程设计中存在的设计质量参差不齐、项目管理资源相对紧缺、设计理念墨守成规、设计质量管理相对滞后等一系列问题,从设计阶段即保证天然气长输管道工程的质量。
关键词: 天然气;长输管道;设计;策略
DOI:10.12721/ccn.2025.157005
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1天然气管道穿越方式

1.1大开挖穿越

这种方式属于较为成熟的一种穿越方式,现阶段已经被广泛应用于天然气管道河流穿越设计及施工中,该穿越方式施工时,不会受地形及地质的影响,适用于水深较浅、水流较小的河流。同时,季节性河流也可使用大开挖穿越方案。小型河流穿越时,应在枯水季节开展施工操作,施工方案应报水利部门批准同意后,方可实施后续工作,如测量放线、管道预制、管沟开挖、土壤回填等。对于长年流水的河流,应做好围堰、导流渠设置工作,以达到较好的排水效果,两侧堤坝上,可将土装到编织袋中进行边坡修筑,将农用薄膜作为防渗层,保证河流充水后,不会发生渗漏情况;如果有护坡要求,需要根据施工规范开展护坡工作,按照现场实际情况确定护坡长度。对于大开挖穿越管段设计埋深而言,应使其处于冲刷线之下,避免出现浮管和位移情况;选择稳管措施时,要保证管道防腐涂层不会受到稳管配重物的损伤。

大开挖穿越方式主要具备以下优点:第一,大开挖穿越方式施工较为简单,技术较为成熟,已经被广泛应用于设计施工中。第二,成本较低,能够在短时间内,利用较少的人力与施工机械即可完成河流穿越。第三,该穿越方式不会受到河流附近地形地貌的影响,即便在穿越难度较大的地段,也能够取得较好的应用效果。

1.2顶管穿越

该穿越方式属于短距离管道穿越技术,以往施工过程中,主要是以人工开挖的方式进行相应工作,随着施工技术不断进步,结合不同的土层环境,又出现了泥水平衡方法以及土压力平衡方法,利用顶管技术可使穿越距离能够超过一千米。在工作坑的设置上,需要将其设置在地面高程较低的一侧,混凝土支护墙应边挖边浇筑;作业坑建成后,应将顶管所需设备设置在作业坑内,开始顶进时,水泥套管应尽量保持缓慢顶进,待各接触部位紧密结合后,顶进工作应保持正常顶进速度进行;完成顶管工作后,应对水泥套管内污物与残土进行清理,随后吊装管道下沟,并进行土壤回填。

这种穿越方式的优点包括:第一,顶管施工不用进行明挖土方操作,不会对地面产生较大影响,不会破坏到当地环境,不会对周边交通及居民生活产生影响,也不会破坏周边建筑基础,且无噪音、无污染。第二,能够有效减少开挖施工地下作业工程量,不会涉及到地下水作业,涉及设备较少,工序较为简单,能够获得较快的施工进度,可有效缩短工期,同时施工成本较低,作业面较小。第三,对于开挖施工难度大的情况,这种方式能够有效提升管线施工质量,同时可以保证管线设计的合理性与经济性。

1.3隧道穿越

隧道穿越河流,主要有两种穿越方式,一是钻爆法穿越,二是盾构法穿越,其中前者主要是通过人工钻眼爆破的方式,这种方式适合在地层厚度大、不易渗水的地区。不过这种施工方式存在一定不足,施工时会受到地层出水的影响,如果出水严重,很容易会导致施工失败,因此,施工时需要做好有效的防水措施。对于盾构法穿越而言,主要是通过盾构机实施隧道穿越,完成盾构机推进作业后,在尾部拼装一环衬砌,随后进行注水泥浆固定,该方法目前应用面较广。

2天然气长输管道工程设计保障条件

2.1规范设计标准与体系

其一,要有切合实际的工程设计制度标准,包括勘验、测量、通信等的设计规程,需要在不同的设计领域根据具体设计内容进行与既有行业文件或规章制度的对接,要有源自于线路穿跨越等的设计标准图纸,要有平面设计、立体结构的施工工艺流程展示,要有不同施工设备、材料的样本模型库。其二,设计的规范标准还需要有具体设计人员进行落实,所以选择有较强职业素养和综合素质的设计人才也是进行设计标准与体系规范的重要内容,选择的该部分设计人员首先要有完善的理论知识。其次要有扎实的长输管道设计经验,另外需要有自己对于天然气长输管道工程设计的理解,能够综合已得出的地质、水文等相关数据进行安全、经济的分析和使用。

2.2应用数字化设计系统

数字化设计系统的应用不仅可以保证设计质量,更能够提高设计效率和设计数据的分享效率,实践中可以利用如大数据设计平台、工艺流程设计软件、仪表系统设计软件等汇总与本天然气长输管道工程有关的专业数据,并支持各数据提供方在线进行数据的分享、讨论和应用。在数字化设计系统中还需要高效应用三维可视化方法,能够精准呈现如工程线路上出现的电缆位置、电缆路径、不同障碍物之间的距离,并可支持三维系统之下的数据方案模拟,可进行如碰撞实验,得出不同碰撞数据之后再调整方案,或利用数字化系统进行极端事故的模拟演练,高效呈现不同方案、不同阶段可能出现的极端问题,以顶格要求为标准进一步优化方案。

2.3确定合理工程技术

基于天然气长输管道工程的既有特点还需要在进行管道工程设计时优先参考国内外先进的或成熟的相关技术,根据实际情况做技术分析和技术应用,具体可应用如卫星遥感技术、安全排查与监测等技术进行强化设计或升级设计。如卫星遥感技术可主要运用在天然气长输管道工程的前期勘察与数据获取方面,利用大数据终端系统、无人机、BIM技术等进行地质情况的勘验,最大程度上节约设计时间并提高设计的精准度。同时也可以利用大数据监测、排查等相关技术手段,与管道下设、安全隐患排查管理、长输管道维护防腐建设等结合在一起,设计人员可以将一系列设计数据、运行标准输入在系统之中,利用微探测或热成像等的数据升级手段使其及时发出报警,传送至相关施工作业人员或安全管理人员的终端设备之中,并配合相关位置的成像或监控设备初期分析问题产生的基本原因,使设计指导下的施工与工程投入使用更加数字化、高效化。

2.4优化设计质量管理程序

为了提高设计质量,还需要不断优化设计质量管理程序,例如可以利用进度管控方式控制整个天然气长输管道的设计周期,编制设计计划,围绕不同周期的设计方案展开逐层级评审。同时也可以利用人权利益方格模型进行工程设计争议问题的解决,便于开展项目设计交流会,更快速的达成设计意见。

结束语:在对天然气进行输送时,需要保证输送过程的安全性,并且要减少天然气的损害,降低安全事故的发生概率。基于此,在对天然气管道输送管线进行设计时,则要对以往传统的设计思路进行转变,同时也要改善传统的设计模式,引进先进的技术手段,对于输送管线的工艺参数则要进行科学优化,设计出可行性及合理性比较高的天然气管道输送线路建设方案。

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