关于燃气桥管变形等问题的探讨

摘要：近年宁波地区的随桥敷设的燃气管道由于不均匀沉降出现了支座脱空、管道上拱变形甚至被拉裂焊口、绝缘接头等事故，本文针对这种情况，结合宁波实际，提出解决这一问题的对策。

关键词：桥管 变形 不均匀沉降 拉裂  上拱  措施  

 1 引言

    天然气作为一种清洁能源，不仅已经成为了人民日常生活不可或缺的一部分，同时在工业生产、化工等行业得到了充分的发展与应用。天然气从城市门站到用户终端，主要还是以管道输送为主，这势必也造成了城市天然气管网的迅猛发展。在天然气城市燃气管网的发展与运行中，我们发现了各种各样的问题，如燃气设施设备的损坏泄漏、管道腐蚀漏气、燃气管道被挖破等，给我们的日常生活带来了一系列的安全隐患。

    本文将结合宁波地区地理环境特点，针对燃气管道随桥敷设后，在运行中发现的一些问题进行研究分析，并对其问题给出相应的解决方法，为今后燃气桥管的设计及运行提供一定的参考价值。

    2 燃气管道过河方式及简介

    2.1 随桥敷设

    目前宁波市已建的燃气管道过河方式大多为随桥敷设，隧桥敷设主要分为两种，一种是燃气管道敷设在人行道板下的预留沟槽里，如图1所示，从上图可见，燃气管道在桥梁下开放式预留沟里。

图1下开放式预留沟槽

    该种过桥方式在建设前期投入的成本较低，与桥梁同步施工，施工难度较小，与市政道路同步施工的燃气工程中运用比较常见。对于以后的燃气管道检修维护也比较方便。但是对于跨度很大的桥梁，如跨江跨海等大桥，则不宜采用下开放式的沟槽敷设，后期将很难维护，需要根据实际情况与桥梁设计单位单独沟通设计。

    还有一种随桥敷设方式是在桥梁外侧的牛腿位置进行架设或是自行在桥梁外侧做支架，如图2、图3所示，该种建设方式多为在桥梁施工后期，自行开发的道路上燃气管道施工采用，该种施工方式施工难度较小，后期运行维护也比较方便。但是自行在桥梁外侧做支架架设燃气管道，需与桥梁设计单位进行沟通，确保不会影响桥梁的安全。

图2牛腿架管

图3自主做支架

2.2非开挖敷设

    随着施工技术的不断发展，燃气管道过河在随桥敷设遇到困难时，很多采用非开挖定向钻或顶管过河。在采用非开挖方式过河时，设计单位应对河道河床的设计标高调研清楚，预留足够的清淤深度，防止河道清淤是损坏燃气管道。

    定向钻作为一种非开槽敷设技术，与传统的开挖施工相比，具有施工工期短、影响城市交通较小、保护环境等优势。目前已普遍运用于各种管线施工中，燃气管道在过路、过河、过铁路等工程中也得到了广泛的运用。在过河时，有时往往会受桥墩影响需要超出规划红线，需谨慎采用。

2.3沉管过河

    该施工方式往往需要进行大开挖来截断河流，因施工效率低、成本高、难度大而逐渐被弃用，目前宁波也只有在高压管道施工中因距离过短不能采用定向钻技术的地方才考虑采用。                                                                               

3 事故案例

自宁波城市燃气管网投入运行以来，经不断的排查，已发现很多燃气桥管存在安全隐患，绝大多数都已经得到了及时整改，但还是发生数起燃气桥管泄漏事故。其中最典型的为江南路上剑兰路口过桥中压燃气管道断裂。

 2012年3月，宁波江南路上剑兰路口过桥管发生了燃气管道泄漏事故，燃气公司组织了现场抢修，经现场开挖，燃气管道拉伸严重变形，导致焊口拉裂造成燃气泄漏。如下图4所示：

图4江南路上剑兰路口桥管示意图

类似的过桥燃气管道变形的在宁波地区还有很多，如下图5图6所示：

图5沉降导致波纹补偿器变形

图6桥管上拱、支架脱离底座

4 问题分析

    通过对燃气桥管泄漏现场以及一些桥管隐患现场的分析，不难发现造成该现象的主要原因为桥两侧接坡与桥主体不均匀沉降，导致燃气桥管两侧下沉所致。通过割断拉裂焊口发现，管道弹开错位达65cm，不均匀沉降十分严重。在对一些拱起甚至变形的桥管进行主动切割整改时，发现弹开错位基本都在10cm以上，如下图7宁波市北仑区恒山路某处桥管隐患整治时所示。

图7恒山路桥管隐患整治

    我们通过对出现问题的燃气桥管进行设计图纸复核审查，发现过桥桥管的设计符合《燃气工程设计手册》6.5.2跨越工程的要求，其中燃气管道跨越工程因温度引起的变形补偿满足下列计算公式的要求：

式中   AL——补偿量，mm；

        L——计算管长，m；

        a——管道的线膨胀系数，mm/(m·℃)；

       t2 ——管道运行时可能达到的极限温度，℃；

       t1 ——管道安装时的环境温度，℃。

    同时，燃气桥管的强度及稳定性计算也符合现行国家标准《油气输送管道跨越工程设计标准》GB/T 50459中8.3.2的有关规定。采取的安全措施也符合《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006中6.3.10的有关规定，如敷设于桥梁上的燃气管道应采用加厚的无缝钢管或焊接钢管，尽量减少焊缝，对焊缝进行100%无损探伤等。

    但是，对于此类燃气桥管因发生不均匀沉降而发生拉裂或是受应力上拱等现象未针对性的采取技术措施，这一点需要设计单位在今后的设计过程中，因地制宜的采取技术措施或进行纵向补偿设计。

    5 建议

    5.1设计方面

    宁波属于江南沿海城市，不仅水网交错，而且靠近海边，沉降现象比较严重，尤其像春晓，原本就属于海滩涂地理，很多地方都是后期为了发展需要填塘渣建设而成，桥的两侧接坡与桥梁主体不均匀沉降非常的严重。这就需要我们在燃气桥管设计时除满足国家相关规范要求以外，另应考虑采取必要的防沉降措施，这里给出以下几点建议：

    1）对桥管两侧桥梁接坡地基进行预处理，可参考《宁波市软土地区桥梁接坡地基处理技术导则》和《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012进行处理。如采用松木桩等简易方式进行地基处理。如下图8所示：

图8地基处理示意图

    2）桥管的变形补偿采用“π”补偿方式，毕竟轴向波纹补偿器只能进行单向补偿，一旦纵向产生应力，反而成为安全隐患。对于像沿海的滩涂地区，建议水平方向和垂直方向增加弯头加强补偿。

    3）对桥管两侧接坡部分的燃气管道进行砌管沟，管沟长度应在15米以上，管沟盖板的底部与管道的管顶留有足够的间距（间距视地质情况而定，建议海滩涂环境留有500mm以上间距），以防止管沟整体沉降时燃气管道顶着盖板，管沟中填砂。如下图9所示：

图9管沟断面示意图

    4）桥管最两侧的支架可设计成为上下可调节高度的定位活动支架，在后期观测到桥管有变形时，可适当调节高度来排除应力，消除安全隐患。

    5）大、中型桥管以及一些主干道主管，除采取以上措施外，建议在桥管两侧设置沉降监控点，方便日后定期进行测量。

    5.2施工方面

    施工过程中应跟踪管理，严格控制施工质量，特别是对地基的处理、管沟盖板与管顶的间距、管沟长度等应严格按照设计图纸施工，如采用波纹补偿器的，在安装波纹补偿器时也应根据环境温度进行预拉伸或预压缩处理。

    5.3运行管理

    燃气桥管本身就是一个薄弱环节。建成投用后，相关的运营管理部门应加强燃气桥管的巡线，对其建立台账，定期观察记录，特别是有沉降观测点的大中型桥管，做好记录比对。发现隐患时及时处置，对于已经发生变形或上拱情形的，类似上图5图6所示，应及时制定专项方案进行整改。整改主要目的为释放应力，恢复原状。具体措施应因地制宜，包括开挖桥管两侧释放应力恢复原状，再砌管沟防止再次沉降，该种处理方式不会影响现有管道供气，经宁波地区实践证明，效果比较良好，基本都能恢复原状；对于严重变形的经开挖不能恢复原状的则应采取进一步措施，如停气割断加短接等，更甚者更换桥管等等。

6 结束语

    燃气桥管是城市天然气管网重要组成部分，其安全与否直接影响整个城市的安全稳定与健康发展。我们应从设计、施工、运行等各个环节去控制管理，及时及时消除安全隐患，确保其安全、稳定运行。

参考文献：

1、严铭卿 《燃气工程设计手册》（第二版）

2、《油气输送管道跨越工程设计标准》GB/T 50459

3、《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006

4、《宁波市软土地区桥梁接坡地基处理技术导则》

5、《建筑地基处理技术规范》[附条文说明] JGJ79-2012

6、方召君，陈鹏飞、张兴旺.《城镇燃气管道随桥设计的分析与研究》.城市燃气，2020.4