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中俄东线长江盾构穿越工程设计安全风险管控案例

来源:《管道保护》2021年第6期 作者:王丽 时间:2021-12-15 阅读:

背景

永清―上海长江盾构穿越是中俄东线天然气管道的控制性工程,对连通长江南、北两岸和管网互联互通具有重要意义。

管道穿越处长江主堤之间距离约9300 m,盾构穿越水平长度达10.226 km,是目前全球一次掘进距离最长的盾构隧道(图 1、图 2),并首次在隧道内采用全自动焊方式,敷设3根OD1422 mm×32.1 mm 的X80 M直缝埋弧焊钢管(图 3)。隧道承受的最高水压达0.73 MPa,同时穿越长江大堤、常熟海轮锚地、长江主航道、长江刀鲚水产种质资源保护区核心区等,设计、施工难度大。

 

图 1 长江穿越平面图

图 2 长江穿越纵断面图

图 3 长江穿越横断面图

 

措施

(1)盾构穿越安全风险管控

①与相关管理部门联合确认港池、锚地、航道的级别和范围,分别开展抛锚影响评价、航道条件影响论证、通航安全影响评价工作。考虑多方面因素确定隧道穿越深度,保证盾构隧道不受船只抛锚和河道疏浚的影响。

②考虑到常熟海轮锚地的远期规划,在锚地区域设计隧道顶距离泥面约39.92 m,埋深比锚地影响专题报告要求深度多18.01 m的安全余量。

③考虑河床演变最大冲刷深度为13.8 m,在主航道区域设计盾构隧道顶位于远期规划航道底高程以下40.1 m,有26.3 m的安全余量,满足航道未来通航要求。

④开展穿越安全防护设计,从多角度分析管道盾构穿越与港口、码头、航道、锚地的相互影响,采取不同应对措施,保证工程本质安全。

⑤对施工阶段和运营阶段提出监测要求,加强对穿越隧道附近水域水下地形的监测,确保隧道埋深不小于设计深度,保证建设期隧道穿越安全。

⑥投产之前,对隧道实际埋深进行全线实测,为今后运营企业管道完整性管理提供基础数据。

⑦建议施工单位、运营单位与工程所在地应急、水利、环保、海事、港口、航道、消防等部门建立联系会商机制。

(2)管道安装风险管控

①开展隧道内超长距离管道应力分析,保证运营升降温与试压等工况下管道轴向、环向、当量应力和应变均在安全阈值内。

②采用18 m加长钢管,减少1/3焊口数量,降低管道环焊缝失效风险。

③采用全自动焊接、一次运输就位安装,避免管道吊装移位带来的风险。

④运用BIM技术将盾构隧道与管道安装设计及施工相结合,避免管道安装施工空间不足、装置碰撞风险。

⑤应用泡沫混凝土覆盖管道,降低隧道内超长距离管道日常维护、外力破坏、变形相互影响的风险。

⑥运用智能监测技术实现隧道与管道运营智能化管理,避免人员巡检的风险。

启示

通过设计阶段开展管道完整性管理,对设计、施工和运营阶段的安全风险充分识别和分析,实施风险控制措施,从根本上提高管道本质安全水平,从而为管道百年设计寿命奠定良好的基础。案例对今后管道穿越工程设计阶段的风险分析和控制、管道完整性管理的开展提供了有益借鉴。


(撰稿人:中国石油天然气管道工程有限公司王丽)


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