机械冲击荷载对附近埋地管道之影响及管控研究

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1、机械冲击荷载对附近埋地管道之影响及管控研究第一章绪论1.1研究背景与意义埋地管道是现代社会中一种重要的基础设施，担负着城市供水、排水、供气、供热、输油等重要任务，在社会生产和生活中发挥着举足轻重的作用。我国现有70%的石油和99%的天燃气就是通过管道运输的。截至2010年底，我国已建油气管道总长度约8.5万公里，其中天然气管道4.5万公里、原油管道2.2万公里、成品油管道1.8万公里。随着中亚诸国和俄罗斯、缅甸、卡塔尔、伊朗、澳大利亚等境外油气资源的落实，未来几年将集中建设一批跨国管道。至此我国已形成横跨东西、纵贯南北、

2、覆盖全国、连通海外的油气管网格局。天然气管道成为近年来我国油气管道建设的重点，河西走廊油气管道走廊带正在形成。与此同时，各地方政府加快天然气利用步伐，积极构建省内天然气管网；与煤制天然气项目配套的管道正在加紧设计和建设。十二五全国将新建天然气管道4.5万公里、原油管道0.9万公里、成品油管道2万公里，到2015年我国长输油气管道总里程将达到15万公里。随着社会生产力的提高和城市规模的不断扩大，在现代社会中埋地管道的应用变得更加广泛，管道的种类已日益多样化，管道的负载也变得越来越复杂。同国外相比，我国管道安全运行的外部环境

3、较为恶劣，在埋地管道周边违法采石、爆破或者从事其他施工作业违法施工、违法占压危害管道安全的现象不在少数。而我国的油气管道压力相当大，基本上都是高压运行。由于埋地管道具有隐蔽性，其检测和维修都是很困难的。埋地管道一般输送的是油、气、水等与工农业生产和人民生活密切相关的介质，所以一旦发生运行事故，除了管道系统自身的损坏导致的直接损失外，还可能会引发严重的次生灾害，造成巨大的经济损失甚至人员伤亡，威胁着社会生产和生活安全。而天然气、石油或化工管道破裂、爆管或渗漏，将导致严重的安全事故，并对土壤和地下水造成污染。国内油气管道因土

4、建施工遭破坏案例：2004年12月13日，地处新疆克拉玛依217国道382公里处的一条天然气管道发生严重泄漏，大量天然气从被损坏的管道内喷泄而出。经查，事故系违章施工所致。当时在附近施工的一家单位在取土作业时，挖掘机将埋于地表浅层的天然气管道损坏，致使天然气大量外泄。2006年6月3日，榆林市榆阳区河乡长海则村苗家伙场村民驾驶装载机取土塾路，将途经本村的陕京一线天然气管道f产裂，导致天然气泄漏。据事故调查组测算认定，本次事故气量损失23万立方米，造成直接经济损失总计22.43万元。2007年11月6日，在海南省东方市近海

5、水域施工作业的粤中山工8218轮和粤祥泰128轮，将海底天然气管道挖破，引起天然气泄漏并起火，造成5人轻度烧伤。2010年5月2日，中国石化山东东营至黄岛原油管道复线胶州市九龙镇223号桩处，一名在现场附近施工的挖掘机司机为填埋建筑垃圾，擅自在管道上方开挖，其违章施工致使管道受损泄漏，东黄复线紧急停输，共泄漏石油240吨左右。如何保障动辄穿越几千公里、绵延中国大地的油气管道的安全，已成为越来越突出的问题。为了加强管道的保护，《中华人民共和国石油天然气管道保护法》已于2010年10月1日起施行，将我国石油天然气管道保护工作

6、纳入了法制轨道，为依法保护石油天然气管道提供了有力的法律保障。与此同时，我国道路交通也发展迅速，公路、铁路等大量修建。比如，目前正在建设的张家口至石家庄高速公路为河北省公路建设十五规划的重要组成部分，也是河北省高速公路网主骨架五纵、六横、七条线规划中五纵的重要组成部分。张石高速公路张家口段起自沽源县冀蒙交界，终于尉县涞源县交界(张保界)，全长262公里，预计总投资90亿元，原计划在2004年至2009年内分三期建成。但因段内涞源至涞水段桥梁桩基施工有8处需跨越陕京天然气管道，施工有一定难度，张石高速涞水至涞源段96.65

7、公里预计2012年9月建成通车。桥梁桩基施工法中的冲击钻成孔适用于填土层、粘土层、粉土层、游泥层和碎石土层；也适用于卵石层、岩溶发育岩层和裂隙发育的岩层施工，而后者往往是回旋钻进和其它钻进施工困难的地层。勘探地质显示：张石高速涞源至涞水段地基浅部以游泥质粉质粘土为主，中部以砂卵石层为主，深部以花岗岩层为主，因此桩基大多采用冲击钻孔施工。而目前国内对桥梁桩基施工中的冲击钻成孔、振动沉桩，以及地基处理中的重夯、强夯等产生非爆破振动的施工方法对埋地管道、地下地上建构筑物的振动影响，并无相应的标准或规范。并且，在此方面的相关研究

8、也显得较常规爆破振动要少得多。在这种复杂环境下如何既保证埋地管道运行的绝对安全、又使公路建设不因规避风险而采取过分保守的方案进而导致了工程费用的增加，己成为当前岩土工程界和管道安全保护亟待解决的问题，因此迫切需要研究桥梁桩基施工振动对邻近埋地管道的影响。深入幵展这方面的研究，既为管道工程的受力计算、设计施工提供一定依