输油管道工程设计规范 GB50253-2014

4.2.1 输油管道应采用地下埋设方式。当受自然条件限制时，局部地段可采用土堤埋设或地上敷设。
4.2.2 当输油管道需改变平面走向或为适应地形变化改变纵向坡度时，可采用弹性弯曲、冷弯管和热煨弯管，不得采用虾米腰弯头或褶皱弯头，并应符合下列规定：
1 在平面转角较小或地形起伏不大的情况下，应优先采用弹性弯曲敷设，并应符合下列规定：
1)弹性敷设管道的曲率半径应满足钢管强度要求，且不宜小于钢管外直径的1000倍。竖向下凹的弹性弯曲管段，其曲率半径尚应大于管道在自重条件下产生的挠度曲线的曲率半径，其曲率半径应按下式计算：

(4.2.2)

式中：R——管道弹性弯曲曲率半径(m)；
D——管道的外径(cm)；
α——管道的转角(°)。
2)弹性敷设管道与相邻的反向弹性弯曲管段之间及弹性弯曲管段与弯管之间，应采用直管段连接，直管段长度不应小于钢管的外径，且不应小于0.5m。
2 当采用热煨弯管时，其曲率半径不宜小于钢管外直径的5倍，且应满足清管器或检测器顺利通过的要求。
3 当采用冷弯管改变平面走向或纵向坡度时，冷弯管应符合本规范第5.4节的规定，其最小弯管半径应符合表4.2.2的要求。

表4.2.2 冷弯管的最小弯管半径(mm)

注：D为管外径，弯管两端宜有2m左右的直管段。
4.2.3 埋地管道的埋设深度，应根据管道所经地段的农田耕作深度、冻土深度、地形和地质条件、地下水深度、地面车辆所施加的载荷及管道稳定性的要求等因素，经综合分析后确定。管顶的覆土层厚度不宜小于0.8m。
4.2.4 管沟沟底宽度应根据管道外径、同沟管道数量、开挖方式、组装焊接工艺及工程地质等因素确定，并应符合下列规定：
1 当深度在5m以内时，沟底宽度应按下式确定：

(4.2.4)

式中：B——沟底宽度(m)；
D₀——钢管的结构外径(m)，多管同沟敷设时D₀取各管道结构外径之和加上管道净间距之和；
b——沟底加宽裕量(m)，应按表4.2.4的规定取值。
2 当管沟深度大于或等于5m时，应根据土壤类别及物理力学性质确定管沟沟底宽度。
3 当管沟开挖需要加强支撑时，管沟沟底宽度应考虑支撑结构所占用的宽度。
4 用机械开挖管沟时，管沟沟底宽度应根据挖土机械切削尺寸确定，但不应小于按本规范公式(4.2.4)计算的宽度。
5 管沟沟底应平整，管子应紧贴沟底。

表4.2.4 沟底加宽裕量b(m)

4.2.5 管沟边坡坡度应根据试挖或土壤的内摩擦角、黏聚力、湿度、密度等物理力学性质确定。
当缺少土壤物理力学性质资料、地质条件良好、土壤质地均匀、地下水位低于管沟底面标高且不加支撑时，沟深小于5m的管沟边坡最陡坡度不宜大于表4.2.5的规定；沟深大于或等于5m的管沟应分台阶开挖，台阶宽度不宜小于2m。

表4.2.5 沟深小于5m时的管沟边坡最陡坡度

注：静荷载系指堆土或料堆等；动荷载系指有机械挖土、吊管机和推土机作业。
4.2.6 管沟回填土作业应符合下列规定：
1 岩石、卵砾石、冻土段管沟，应在沟底先铺设细土或砂垫层，压实后的厚度不宜小于0.2m。
2 回填岩石、砾石、冻土段的管沟时，应先用细土或砂回填至管顶以上0.3m后，方可用原状土回填，回填土中的岩石和碎石块最大粒径不应超过250mm。
3 管顶和管底用的细土或砂的最大粒径应根据外防腐涂层的类型确定；对于三层结构聚乙烯、三层结构聚丙烯和双层环氧粉末外防腐涂层，最大粒径不宜超过20mm，且应保证良好的颗粒级配；对于其他涂层，最大粒径不宜超过10mm。
4 一般地段的管沟回填，应留有沉降余量，回填土宜高出地面0.3m以上。对于回填后可能遭受地表汇水冲刷或浸泡的管沟，回填土应压实，压实系数不宜小于0.85，并应满足水土保持的要求。
5 输油管道出土端、进出站(阀室)和固定墩前后段，回填土时应分层夯实，分层厚度不应大于0.3m，夯实系数不宜小于0.9。单侧夯实段长度应根据计算确定。
4.2.7 管沟回填后，应恢复原地貌，并保护耕植层，防止水土流失和积水。
4.2.8 当输油管道一侧邻近冲沟或陡坎时，应对冲沟的边坡、沟底和陡坎采取加固措施。
4.2.9 当输油管道采取土堤埋设时，土堤设计应符合下列规定：
1 输油管道在土堤中的径向覆土厚度不应小于1.0m；土堤顶宽应大于管道直径两倍且不得小于1.0m。
2 土堤边坡坡度应根据当地自然条件、填土类别和土堤高度确定。对黏性土土堤，堤高小于2.0m时，土堤边坡坡度可采用1：0.75～1：1；堤高为2m～5m时，可采用1：1.25～1：1.5。
3 土堤受水浸淹部分的边坡应采用1：2的坡度，并应根据水流情况采取保护措施。
4 在沼泽和低洼地区，土堤的堤肩高度应根据常水位、波浪高度和地基强度确定。
5 当土堤阻挡水流排泄时，应设置泄水孔或涵洞等构筑物；泄水能力应满足重现期为25年一遇的洪水流量。
6 软弱地基上的土堤，应防止填土后基础的沉陷。
7 土堤用土的透水性能宜接近原状土，且应满足填方的强度和稳定性的要求。
4.2.10 地上敷设的输油管道应采取措施补偿管道轴向变形。
4.2.11 当埋地输油管道同其他埋地管道或金属构筑物交叉时，其垂直净距不应小于0.3m，两条管道的交叉角不宜小于30°；管道与电力、通信电缆交叉时，其垂直净距不应小于0.5m。
4.2.12 输油管道通过人工或天然障碍物(水域、冲沟、铁路、公路等)时，应符合现行国家标准《油气输送管道穿越工程设计规范》GB 50423和《油气输送管道跨越工程设计规范》GB 50459的有关规定。液化石油气管道穿越铁路、公路管段的设计系数应按本规范附录F的规定选取。

条文说明

4.2 管道敷设

4.2.1 根据输油管道同地面的相对位置，管道的敷设形式可分为埋地敷设、架空敷设和土堤埋设。各种方式均有其特点，应根据管道沿线的自然条件确定，在一般情况下，埋地敷设较其他敷设方式经济安全，少占耕地，不影响交通和农业耕作，维护管理方便，故应优先采用。如在不良地质条件地区或其他特殊自然条件下，采用埋地敷设投资和工程量大或对管道安全和寿命有影响时，才考虑其他敷设方式。
4.2.2 本条指出管道为改变平面走向和适应地形起伏变化可采用的敷设方法。根据国内外管道建设经验，在地形起伏不大或平面转角较小时，采用弹性弯曲以改变走向和适应高程变化是较为简单、方便和经济的敷设方法，在地形和其他条件允许的情况下应首先采用。在地形变化较大或在平面上受地形、地物限制时，则可采用弯管(包括现场冷弯管和工厂热煨弯管)或工厂预制弯头。理论和试验证明，虾米腰弯的局部应力总是比同样曲率半径的弯管的局部应力高，即有较大的应力增强系数。从管道的安全考虑，只有在环向应力小于管子规定的最低屈服强度20％的条件下运行的管道，才允许使用虾米腰弯。输送原油的管道，环向应力较高，不得采用虾米腰弯。但由于安装引起的管道偏差，可以采用3°以下的斜接。由于褶皱弯的制造工艺，使其性态比煨制弯管和虾米腰弯更为复杂，局部应力过大，承载能力低，不适用于输油管道。
1 为了便利施工，应避免平面和竖向弹性弯曲的重叠或局部重合。如平面和竖向曲线完全重叠不可避免时，宜采用弯管，如采用弹性弯曲，则曲线的曲率半径应不小于管道在自重作用下竖向弹性弯曲的曲率半径。
1)弹性弯曲的曲率半径不宜小于钢管的外直径的1000倍是根据安装的经验确定的。但还应满足管道强度的要求，即由管道的轴向应力(包括温度应力和泊桑应力)、内压产生的环向应力和弯曲应力组合的当量应力不应大于0.9σs。弯曲应力按下式计算：

式中：σ_b——弹性弯曲应力(MPa)；
E——钢材的弹性模量(MPa)；
D——钢管的外直径(m)；
R——弹性弯曲的曲率半径(m)。
对于竖向下凹的弹性弯曲管段，其曲率半径尚应满足管道自重作用下的变形条件，使管道下沟后能较好地同管沟贴合。其计算公式应按弹性基础上的连续梁推导，但为了简化起见，可近似的按均布荷载五跨连续梁推导，挠度系数采用0.003。
2)反向弹性弯曲之间，或弹性弯曲同弯管之间焊接的直管段长度是参照苏联规范制定的。
2 考虑到国内输油管道口径一般都不是很大，管道热煨弯管运输和施工安装不会像大口径输气管道那样困难，同时曲率半径较小，弯管制作时的削薄率相应要大，综合以上因素并保证清管器的正常通过要求，热煨弯管曲率半径要求不宜小于钢管外直径的5倍。
3 在参考美国国家标准《Pipeline Transportation System for Liquids and Slurries》ASME B31.4-2012标准要求的基础上，结合近五年国内管道工程实际应用情况，对冷弯管的最小曲率半径进行了明确和调整。对于大口径、高钢级管道，冷弯管的最小曲率半径适当放大。
4.2.3 确定管道埋深应考虑本条所提示的各项因素。一般来讲管道埋设在耕作深度和冰冻线以下，应能防止机械损伤和地面动荷载对管道造成的破坏，本条规定的最小埋深主要是考虑农田耕作深度确定的，设计人员应根据具体情况和本条所列因素，在安全经济的前提下，确定恰当的埋深。在岩石地区可减少覆土厚度，但要保证管线不同受力条件下的稳定性。
4.2.4 确定管沟沟底宽度是结合输油管道多年施工经验制定的，设计人员应按本条规定计算工程量，不应随意扩大。结合近几年的两管或三管同沟敷设工程实践，增加了多管同沟敷设的沟底宽度计算规定。
4.2.5 管沟边坡坡度既要考虑经济，也要注意安全，结合现场土壤实际条件设计管沟边坡坡度。
4.2.6 为了保证管道安全对管沟回填提出了要求，设计应根据本条规定对施工单位提出质量要求。考虑到三层结构聚乙烯、三层结构聚丙烯和双层环氧粉末外防腐涂层具有良好的机械性能，从方便施工考虑，要求回填土的最大粒径不大于20mm。其他类型的防腐层机械性能相对稍差，从保证管道防腐层不被回填物破坏的角度考虑，要求回填土最大粒径不超过10mm。
管沟回填是否留有沉降余量，应视管道的具体敷设区域而定。对于管道穿越河沟、沿沟谷敷设或在山前洪积扇敷设时，因管沟回填高出地面、同时管沟土没有压实；会造成地表汇水流入管沟，沿管沟冲刷，造成大段露管、甚至引起管道悬空，影响管道安全，也不满足地方水土保持要求，因此对这些地段的管道回填提出了特别要求。
4.2.7 本条规定管沟回填后，应恢复好原地貌，这对管道安全十分重要，也有利于农业耕作和水土保持。在以往工程建设中，由于个别地段在管道回填后没注意恢复地貌，易造成雨水冲刷，出现管道裸露与悬空。设计应结合工程水土保持方案报告书要求对施工提出明确要求。
4.2.8 冲沟沟壁和沟床一般易受水流冲蚀坍塌，所以原则上管道应远离冲沟和陡坎，以免由于暴雨径流和山洪冲刷沟壁陡坎，危及管道安全。管道临近冲沟或穿越冲沟时，均应考虑对冲沟沟壁、沟床或陡坎采取可靠的保护措施。
4.2.9 本条所提出的土堤设计一般要求，是保证管道在土堤中的稳定和安全所必需的。
如有填筑土堤土料的性质等资料和经验时，土堤边坡可不受本条规定的限制。对于地基内有松软土层，位于坡度大于20°的山坡和复杂地质条件下的土堤边坡，不宜采用本条所推荐的边坡和土堤尺寸。
修建在沼泽和低洼地区的土堤，为了便于维修养护，堤肩一般应高出通常水位不小于1.0m。修建在沼泽地区和软弱地基上的土堤，应验算基础沉降、土堤稳定和管道强度。对水文地质条件复杂的地区，应开挖排水沟。
土堤设置泄水孔或涵洞，其设计洪水标准是参照现行行业标准《公路工程技术标准》JTG B01中三级公路涵洞及小型排水构筑物的设计洪水重现期拟订的。涵洞结构可参照有关规范设计。
筑堤用土料，应保证填方的强度和稳定性，如滑石土、矽藻土、白垩土和泥炭等，均不得用于填筑土堤。
4.2.11 本条规定了输油管道与其他埋地管道或埋地电缆、通信光缆交叉时的交叉垂直间距，与其他埋地管道的交叉垂直间距是从管道安装和维护方面考虑的，与埋地电缆、通信光缆交叉垂直间距是从电绝缘方面考虑规定的。考虑到目前的防腐层施工质量较好，具有较好的电绝缘性，为方便防腐管的现场调运和施工，取消了原规范中交叉点处输油管道两侧各10m以上的管段和电缆采用相应的最高绝缘等级防腐层要求。