高寒林区输油管道设计浅析

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1、万方数据第19卷第4期石油规划设计2008年7月19靳正利·姜明军中国石油天然气股份有限公司规划总院中国石油天然气勘探开发公司靳正利等．高寒林区输油管道设计浅析．石油规划设计，2008，19(4)：19—22摘要在高寒林区进行大型榆油管道建设与在一般地区建设有很大不同。通过分析冻土地段管道线路工程的特殊性，阐述了在不同性质的冻土地地段进行建设时，如何在采用破坏性原则设计和保护冻土原则设计之间进行选择，并介绍了多种管道敷设方法。论述了在高寒林区进行站场建设、工艺优化、防火工程及环保工程的设计思路和处理原则。关键词寒冷区域原油长输管道建设线路工

2、程输油站环境保护防火设计措施针对高寒林区管道的环境特点和一些需要重点解决好的问题，现从线路敷设、冻土监测、输油工艺系统布局和优化、巡护和应急响应、林区防火、动植物生态环境保护等多个侧面提出几点设计对策和思路，进行探讨。1冻土地段管道的线路工程1．1季节性冻土地段的管道敷设某高寒林区的原油管道工程经过的季节性冻土地段，冻深一般在2．0—2．2m。在此类地段敷设时，可采用埋地方式。为避免受到季节性冻土的冻胀危害，管道应埋设在季节性冻土的下限以深，即管顶埋深不浅于2．2m，设计时可控制在2．4m。1．2多年冻土地段的管道敷设多年冻土地段的管道敷设

3、，可以根据实际的冻土发育状态情况，分别采取破坏多年冻土原则和保护多年冻土原则进行处理。适宜采用破坏多年冻土原则设计的冻土地段类型主要有以下几种：一是地质条件良好，具体冻土形态为少冰冻土或多冰冻土，融化后不产生融沉，寒冷季节也不产生冻胀危害的地段；二是较薄的地下冰层，且埋藏较浅，冰层范围小或难以保持其冻结状态的(或已处于消退中的)，其下层为良好的少冰冻土或基岩的地段；三是零星岛状多年冻土段，冻土范围小，埋藏较浅，此类多年冻土层一般已处于退化状态，管道的建设过程势必加速其融化，其多年冻土状态难以继续稳定维持的地段。按照冻土普查结果，该原油管道沿

4、线多年冻土的融沉性分类大部分为弱融沉性，冻土范围小，埋藏也较浅，融化后不会产生融沉及冻胀危害作用。因此，对于此类零星的埋藏浅的岛状多年冻土地段，可按照破坏性原则进行管道工程设计，具体可采用局部开挖换填的埋地敷设方式。对于部分管沟地基承载力不足的地段，可换填一层黏性土或在管沟底部铺垫卵砾石层，以提高管沟基面土的承载力。1．3宜采用保护冻土的原则设计的区域及敷设方式在此区域，分布有连续的多年冻土和大片岛状多年冻土地段，冻土厚度一般>4m，对管道的稳定安全可能有较大影响。主要是管道沿线所经过的沼泽、湿地和黏性土含量较大并发育有多冰一富冰一饱·靳正

5、利，男，1963年生，高级工程师，PMP。1984年毕业于华东石油学院石油机械系油气储运专业。一直从事与油气储运业务相关的发展规划、技术咨询、设计审查和各种基本建设项目的前期研究工作，并在国内外多种能源、石油石化类报刊杂志和大型国际会议上发表论文多篇。现在中国石油天然气股份有限公司规划总院管道所工作。通信地址：北京海淀区志新西路3号938信箱，100083万方数据标准分享网www.bzfxw.com免费下载20靳正利等：高寒林区输油管道设计浅析2008年7月冰冻土的多年冻土岛，冻土岛范围由几十米到上百米不等。其中在沼泽化、湿地地段，其多年冻

6、土的融沉性分类为强融沉性，多有富冰冻土分布。此类大片岛状多年冻土厚度大，若采用破坏性原则进行设计，不仅管道的设计埋深大、工程量大，而且也容易产生冻胀和融沉灾害，对日后的管道安全造成危害。因此，对这类强融沉性大片的岛状多年冻土地段，宜采用保护冻土的原则进行管道工程设计。按保护多年冻土的原则进行设计，就是要通过采取有效措施使管道在建成后其底部的多年冻土层的人为上限能够被控制在一定的范围内，以保护管道底部的多年冻土不被继续融化，达到确保管道的长期安全与稳定的目的。针对原油管道所面临的高寒林区冻土地段的具体建设条件，在研究、考察、借鉴国内外相关技术

7、成果的基础上，考虑到沿线的防洪和防火等特殊需要，管道在穿越一些强融沉性多年冻土地段时，可分别采用以下几种敷设方式。1．3．1地上管架+隔热的方式对于管道轴向与洪水流向交叉明显(含垂直)、周围lOOm内无茂密林木生长、一次连续经过长度大于等于2000m、位于开阔平缓沟谷地带的管段，可采用较低的抗冻土桩式地上管架架空敷设；对于位于地形起伏较大的地段，则采用较高的抗冻土桩式管架架空敷设。管架结构采用每组4支抗冻土型钢管套桩，管道底面距地面1．2—1．5m或2．5—3．0m，管体外加设保温层，保温层外包覆金属薄板防护，管道采用滑动式支架安装，管架要

8、考虑承受洪水、泥石流冲刷的能力。此外，要在每个管架的根基部位附近，根据实际的冻土特性，酌情设置必要数量的导热棒，确保桩基埋深处附近地层温度不发生明显改变。采用架空跨越方式，其结构