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中华人民共和国国家标准

油气输送管道穿越工程设计规范

 

Code for design of oil and gas transportation pipeline crossing engineering GB 50423-2013

主编部门：中国石油天然气集团公司 批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部 施行日期：2014年7月1日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告 第267号 关于发布国家标准《油气输送管道穿越工程设计规范》的公告

    现批准《油气输送管道穿越工程设计规范》为国家标准，编号为GB 50423-2013，自2014年7月1日起实施。其中，第3．3．3、4．1．2、5．1．9、6．1．9、7．2．9条为强制性条文，必须严格执行。原《油气输送管道穿越工程设计规范》GB 50423-2007同时废止。 本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部 2013年12月19日

前言

    根据住房和城乡建设部《关于印发2011年工程建设标准规范制订、修订计划的通知》(建标[2011]17号)的要求，本规范由石油工程建设专业标准化委员会组织中国石油天然气管道工程有限公司会同有关单位在国家标准《油气输送管道穿越工程设计规范》GB 50423-2007的基础上进行修订而成。 修订过程中规范编制组结合近年来油气管道穿越工程的建设实践，经广泛调查研究，认真总结工程实践经验，参考有关国际标准和国内先进标准，并在广泛征求意见的基础上，修订本规范。 本规范共分8章和7个附录，主要技术内容为：总则，术语，基本规定，挖沟法穿越设计，水平定向钻法穿越设计，隧道法穿越设计，公路、铁路穿越设计，焊接、试压及防腐等。 本规范修订的主要技术内容是：1) 在“3 基本规定”中，删除了原规范的“3．5 铁路(公路)穿越”、“3．6 隧道穿越位置的选择”两节，将其内容纳入相关章节中；2) 在3．2．2条中增加了冲沟穿越的设计系数，在山岭隧道内敷设的管道按照隧道不同分级采用了不同的设计系数；3) 在“4 挖沟法穿越设计”中，取消了“裸管敷设”的要求与计算内容；对河床采砂、采矿人为活动对管道的影响提出了要求；4) 在“5 定向钻法穿越设计”中，对回拖力计算公式进行了修正；5) 在“6 隧道法穿越设计”中，对盾构、顶管隧道埋深根据国内外有关规范作了修订，补充规定了隧道防水等级要求，对钻爆法的隧道衬砌参数根据工程实践经验、结合管道隧道自身特点进行了修订，增加了盾构隧道结构计算要求，对顶管顶力公式进行了修订，对中继站的布置提出了具体要求；6) 在“8焊接、试压及防腐”中，增加8．2．8条，对定向钻法穿越工程管道回拖前后测径和严密性试压提出了具体要求。 本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，由石油工程建设专业标准化委员会负责日常管理，由中国石油天然气管道工程有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送中国石油天然气管道工程有限公司(地址：河北省廊坊市和平路146号，邮政编码：065000)。 本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人： 主编单位：中国石油天然气管道工程有限公司 参编单位：胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司 铁道第三勘察设计院集团有限公司 中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司 主要起草人：史航 程梦鹏 张文伟 简朝明 李国辉 蒲高军 刘建武 张邕生 闫庆华 安玉红 孟庆余 甘继国 王晓峰 李强 马晓成 许杰 向波 陈文备 詹胜文 马红昕 高红 王鸿 陆江 张志广 刘其民 李志勇 陈杰 王贵涛 刘艳东 唐培连 杨威 左雷彬 铁明亮 马志富 任启瑞 主要审查人：王树宽 赵炳刚 张怀法 刘嵬辉 梁羽腾 谭明星 尹刚乾 王小林 廖德义 庞鑫峰 李晓曦 胡银学 于景龙 樊黑钦

 

1 总则

1．0．1 为了在油气输送管道穿越工程(以下简称穿越工程)设计中贯彻国家有关法规政策，确保工程质量、安全、环保、经济合理，制定本规范。 1．0．2 本规范适用于油气输送管道在陆上穿越天然或人工障碍的新建和扩建工程设计。 1．0．3 穿越工程设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语

2．0．1 管道穿越工程 pipeline crossing engineering 管道从天然或人工障碍物下部通过的建设工程。 2．0．2 穿越管段 crossing section 穿过天然或人工障碍物地段的管道，其长度包括穿越障碍物的长度和两侧连接段的长度。 2．0．3 水域 water areas 天然形成或人工建造的河流、湖泊、水库、沼泽、水塘、养殖塘、水渠区域。 2．0．4 设计洪水 designing flood 与工程等级所规定的设计洪水频率相对应的洪水数据，包括设计洪水流量、设计洪水水位、设计洪水流速。 2．0．5 冲沟 gully 水流冲刷形成的沟堑。 2．0．6 水下管道稳定 underwater section pipeline stabilization 水下管段不产生漂浮或移位的条件。 2．0．7 水平定向钻穿越 crossing by horizontal directional drilling 用水平定向钻机敷设穿越管段。 2．0．8 隧道穿越 pipeline crossing in tunnel 在隧道中敷设穿越管段。 2．0．9 钻爆法隧道 tunnel by digging 采用爆破开挖地下坑道方法修筑的隧道。 2．0．10 盾构隧道 tunnel by shield digging 用盾构机掘进建造的隧道。 2．0．11 顶管法隧道 tunnel by pipe jacking 用顶管机掘进建造的隧道。 2．0．12 斜巷 incline，inclined shaft 纵向坡度大于10°的倾斜隧道，通常指管道陆上隧道或水域穿越隧道平巷两侧的斜隧道。 2．0．13 竖井 shaft 为满足隧道施工、运营管理而修建的地下直立井筒状的构筑物。 2．0．14 沉井 sinking well 竖井的一种，在地面上分段预制竖井并通过挖土分段沉入到地下一定深度后形成的地下构筑物。 2．0．15 地下连续墙 underground diaphragm wall 采用专用挖掘机械在地层中成槽或成孔并用泥浆充填护壁后，浇注钢筋混凝土或插入预制混凝土构件所形成的地下连续墙体结构。 2．0．16 钻孔咬合桩 drilling bitten pile 平面布置的相邻桩圆周相嵌、相互咬合而形成的混凝土“桩墙”。 2．0．17 型钢水泥土搅拌墙 section steel and cement soil mixed wall 在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土止水围护结构。 2．0．18 三轴水泥土搅拌桩 soil-cement pile mixed by three shafts 以水泥作为主固化剂，通过三轴搅拌机将固化剂和地基土强制搅拌，使地基土硬化成具有连续性、抗渗性和一定强度的桩体。 2．0．19 作用 action 施加在结构上的集中力或分布荷载和引起结构外加变形或约束变形的间接作用。

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3 基本规定

 

3．1 基础资料

3．1．1 穿越工程设计前，应取得所输介质物性资料及输送工艺参数。介质物性资料及输送工艺参数的要求应符合现行国家标准《输油管道工程设计规范》GB 50253和《输气管道工程设计规范》GB 50251的有关规定。 3．1．2 穿越工程设计应符合管道工程专项评价的结论及批复意见。 3．1．3 选定穿越位置后，根据设计阶段的要求，按照现行国家标准《油气输送管道工程测量规范》GB/T 50539和《油气田及管道岩土工程勘察规范》GB 50568的有关规定，应取得下列资料： 1 工程测量资料，包括1:200～1:2000平面地形图与断面图； 2 工程地质报告，包括1:200～1:2000地质剖面图、柱状图、岩土成分及物理力学指标、地震、水文地质及工程地质勘察的结论意见。 3．1．4 水域穿越勘察钻孔布置应符合下列要求： 1 挖沟埋设穿越管段，应布置在穿越中线上。 2 水平定向钻、隧道敷设穿越管段，应交叉布置在穿越中线两侧各距15m～30m处，交叉勘探点间距宜为50m～100m。在岩性变化复杂时，局部钻孔间距可为15m～30m。 3．1．5 位于设计地震动峰值加速度 a≥0.1g地区的河流大中型穿越工程，应查清下列四种情况，并取得量化指标： 1 有无断层，断层活动性质，断层一次性最大可能错动量； 2 地震时两岸或河床出现开裂或错动的情况； 3 地震时地基土液化的资料； 4 地震时两岸滑坡或崩塌的可能性及参数。 3．1．6 穿越管道及隧道抗震设防应按照现行国家标准《油气输送管道线路工程抗震技术规范》GB 50470的有关要求设计。 3．1．7 穿越管段应根据现行国家标准《钢质管道外腐蚀控制规程》GB/T 21447的有关规定，取得防腐蚀控制设计所需的相关环境资料。

3．2 管道材料与计算

3．2．1 穿越工程用于输送油、气的钢管，应符合现行国家标准《石油天然气工业管线输送用钢管》GB/T 9711的有关规定，并应根据所输介质性质、钢管规格、钢材等级、使用条件补充有关技术条件要求。对于管径小于DN300，设计压力小于6.3MPa的输油钢管或设计压力小于4.0MPa的输气钢管，可采用符合现行国家标准《输送流体用无缝钢管》GB/T 8163、《高压化肥设备用无缝钢管》GB 6479、《高压锅炉用无缝钢管》GB 5310要求的无缝钢管。 3．2．2 符合本规范第3．2．1条的钢管，其许用应力应按下列公式计算。

    式中：[σ]——输送油气钢管的许用应力(MPa)； σ_s——钢管的规定最小屈服强度(MPa)； Φ——钢管焊缝系数，符合本规范3．2．1条要求标准的钢管，西取1.0； t——温度折减系数，当设计温度小于120℃时，t 值取1.0； F——强度设计系数，按表3．2．2取值。

表3．2．2 强度设计系数

穿越管段类型	输气管道地区等级				输油管道
	一	二	三	四
Ⅲ、Ⅳ级公路有套管穿越	0.72	0.60	0.50	0.40	0.72
Ⅲ、Ⅳ级公路无套管穿越	0.60	0.50	0.50	0.40	0.60
Ⅰ、Ⅱ级公路、高速公路、铁路有套管或涵洞穿越	0.60	0.60	0.50	0.40
长、中长山岭隧道、多管敷设的短山岭隧道	0.60	0.50	0.50	0.40
水域小型穿越、短山岭隧道	0.72	0.60	0.50	0.40	0.72
水域大、中型穿越	0.60	0.50	0.40	0.40	0.50
冲沟穿越	0.60	0.50	0.50	0.40	0.60

注：1 穿越渡槽、桥梁、古迹可视其重要性按水域穿越取用设计系数。 2 输气管道地区等级划分应符合现行国家标准《输气管道工程设计规范》GB 50251的有关规定。 3．2．3 穿越段钢管的直径与壁厚之比应小于100，并应满足各种穿越条件下的管道径向稳定要求，壁厚应按下式计算。

式中：δ ——钢管计算壁厚(mm)； P ——输送介质设计内压力(MPa)； D ——钢管外直径(mm)； [σ]——输送钢管许用应力(MPa)。

3．3 水域穿越

3．3．1 穿越工程应获得设计所必需的水文资料；穿越水域上、下游建有对工程有影响的水库时，应取得通过水库防洪调度后的设防洪水及冲淤资料；位于库区的工程，还应取得库岸再造影响范围资料。 3．3．2 选择的穿越位置应符合线路总体走向，应避开一级水源保护区。对于大、中型穿越工程，线路局部走向应按所选穿越位置进行调整，并应符合下列要求： 1 穿越位置宜选在岸坡稳定地段。若需在岸坡不稳定地段穿越，则应对岸坡作护岸、护坡整治加固工程。 2 穿越位置不宜选择在全新世活动断裂带及影响范围内。 3 穿越宜与水域轴线正交通过。若需斜交时，交角不宜小于60°，采用定向钻穿越时，不宜小于30°。 3．3．3 水域穿越工程应按表3．3．3划分工程等级，并应采用与工程等级相应的设计洪水频率。桥梁上游300m范围内的穿越工程，设计洪水频率不应低于该桥梁的设计洪水频率。

表3．3．3 水域穿越工程等级与设计洪水频率

工程等级	穿越水域的水文特征		设计洪水频率
	多年平均水位的水面宽度	相应水深(m)
大型	≥200	不计水深	1％(100年一遇)
	≥100~＜200	≥5
中型	≥100~＜200	＜5	2％(50年一遇)
	≥40~＜100	不计水深
小型	＜40	不计水深	2％(50年一遇)

3．3．4 对于季节性河流或无资料的河流，水面宽度可按不含滩地的主河槽宽度选取；对于游荡性河流，水面宽度应按深泓线摆动范围选取，若无资料，宜按两岸大堤间宽度选取；若采用挖沟法穿越，当施工期水流流速大于2m/s时，中小型工程等级可提高一级；有特殊要求的工程，可提高工程等级。 3．3．5 穿越管段可采用挖沟法埋设、水平定向钻法敷设、隧道法敷设形式。大中型穿越工程应作方案比选。 3．3．6 穿越长度和埋深应符合下列要求： 1 穿越长度宜涵盖设计洪水淹没范围。主河道的穿越长度应包括两岸防洪堤，并满足堤防保护的距离要求。当两岸无防洪堤时，主河道的穿越长度应根据管道使用期间可能的河床摆动范围确定。 2 当两岸设有防洪堤坝及规划防洪堤坝时，穿越的起始位置及堤下埋深应满足水利主管部门规定。 3 当工程建在水库泄洪影响范围内时，穿越管段埋深应综合泄洪时的局部冲刷及常规泄水的清水冲刷深度确定。 4 新建或规划库区内的穿越工程，穿越长度和埋深应满足库岸再造作用后的稳定性要求。 3．3．7 穿越管段与公路桥梁、铁路桥梁、水下隧道并行敷设的最小距离应根据穿越形式确定，并应符合下列要求： 1 当采用开挖管沟埋设时，管道中线距离特大桥、大桥、中桥、水下隧道最近边缘不应小于100m；距离小桥最近边缘不应小于50m。 2 当采用水平定向钻穿越时，穿越管段距离桥梁墩台冲刷坑外边缘不宜小于10m，且不应影响桥梁墩台安全；距离水下隧道的净距不应小于30m。 3 当采用隧道穿越时，隧道的埋深及边缘至墩台的距离不应影响桥梁墩台的安全；管道隧道与公路隧道、铁路隧道净距不宜小于30m。 4 当不能满足上述要求时，应协商确定。 3．3．8 水域穿越管段与港口、码头、水下建筑物之间的距离，当采用大开挖穿越时不宜小于200m，当采用定向钻穿越、隧道穿越时不宜小于100m。 3．3．9 当采用水平定向钻或隧道穿越河流堤坝时，应根据不同的地质条件采取措施控制堤坝和地面的沉陷，防止穿越管道处发生管涌，不应危及堤坝的安全。水平定向钻入土点、出土点及隧道竖井边缘距大堤坡脚的距离不宜小于50m。 3．3．10 穿越通航的水域，管段的埋深应避免船锚或疏浚机具对管道的损伤。两岸应按现行国家标准《内河交通安全标志》GB 13851的有关规定设置标志。 3．3．11 当穿越管段区域河道内有对河床的形态及地质条件产生影响的挖砂、采矿活动时，管道的穿越长度、埋设深度应位于影响范围以外，并应采取必要的防护措施。 3．3．12 通过饮用水源二级保护区的水域大型穿越工程，输油管道在两岸应设置截断阀室。截断阀室应设置在便于接近、不被设计洪水淹没处。输气管道在两岸可不设截断阀室。 3．3．13 挖沟法穿越管段，不应在设计洪水位浸淹范围内设置锚固墩。 3．3．14 地震时易发生土壤液化的开挖法穿越管段，不宜将穿越管段沟埋在液化层内。确需埋入液化地层内时，应采取换土、软体排、土工布袋压载措施，不应采用混凝土马鞍型压重块稳管。 3．3．15 穿越沼泽地区，应根据不同的沼泽类别采用支架法、换土法、砂桩加固法、填石法、预压法或筑堤法敷设穿越管段。

3．4 山岭、冲沟穿越

3．4．1 山岭隧道与铁路隧道、公路隧道交叉时，竖向净间距不宜小于30m。 3．4．2 山岭隧道的高程应满足输送工艺要求。 3．4．3 管道穿越泥石流沟时，管道应在泥石流堆积区稳定层内深埋，管顶埋深不应小于1.0m，并在管道上方设置排洪构筑物。 3．4．4 选择冲沟穿越位置时，应避开可能发生滑坡、崩塌的地段。 3．4．5 穿越湿陷性黄土冲沟，应综合设计沟顶的截水、排水、导水工程、坡面的防护工程、沟底的稳管及防冲蚀工程，导水沟宜将水导人天然泄水沟中。采用开挖斜巷方式穿越高陡边坡时，洞身应进行回填，洞口应做防水处理。 3．4．6 开挖穿越深而陡的黄土冲沟，应结合边坡不可恢复原状的特点，对所形成的新断面做水工保护及水土保持工程设计。 3．4．7 管道不宜从土层未固结稳定的淤土坝上游穿越，当确需穿越时，应对土层厚度、固结程度、地质条件作岩土评价，并应采取安全措施。 3．4．8 符合工程条件的山岭、冲沟可采用定向钻法或顶管法隧道方式穿越。 3．4．9 管道不宜在狭窄冲沟内顺沟敷设。如受条件限制难以避开时，应进行专项水文调查研究，查明设计冲刷深度及冲沟稳定性，作为穿越工程设计的依据。

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4 挖沟法穿越设计

 

4．1 埋设要求

4．1．1 挖沟法穿越水域的位置，除结合线路走向外，应选择岸坡稳定、水流冲淤变化幅度不大、不影响有关水域的规划实施、地震断裂活动影响较小且施工条件较好的地段。 4．1．2 挖沟法穿越管段的最小埋深。应根据工程等级与相应设计洪水冲刷深度或疏浚深度要求确定，并应符合表4．1．2的规定。当河流深泓线反复摆动时。穿越管段在深泓线摆动范围内埋深均应满足设计冲刷深度或疏浚深度要求。

表4．1．2 挖沟法穿越管段的最小埋深(m)

水域情况	大型	中型	小型
有冲刷或疏浚的水域，应在设计洪水冲刷线下或设计疏浚线下，取其深者	≥1.5	≥1.2	≥1.0
无冲刷或疏浚的水域，应埋在水床底面以下	≥1.5	≥1.3	≥1.0
河床为基岩，并在设计洪水下不被冲刷时，管段应嵌入基岩深度	≥0.8	≥0.6	≥0.5

注：1 当水域有抛锚或疏浚作业时，管顶埋深应达到防腐层不受机械损伤的要求； 2 以下切为主的河流上游。埋深应从累积冲刷线算起： 3 基岩段所挖沟槽应用满槽混凝土覆盖封顶，应达到基岩标高； 4 当管道有配重或稳管结构物时。埋深应从结构物顶面算起； 5 基岩内管道埋深尚应根据岩性、风化程度确定，强风化岩、软岩埋深应加大。 4．1．3 采用围堰导流或降水措施开挖的管沟，其断面尺寸应按照地质条件、水文条件、开挖深度和底宽、施工季节、排水设施设计确定。 4．1．4 水下挖沟时，应根据机具试挖成沟情况确定管沟尺寸。若无此资料，宜按表4．1．4试挖管沟。

表4．1．4 水下开挖管沟推荐尺寸

土壤类别	沟底最小宽度(m)	管沟边坡
		沟深≤2.5m	沟深＞2.5m
淤泥、粉细砂	D0＋2.5	1：3.5	1：5.0
中粗砂、卵砾石	D0＋4.0	1：2.5	1：3.0
砂土	D0＋3.0	1：2.5	1：4.0
黏土	D0＋3.0	1：2.0	1：2.5
岩石	D0＋2.0	1：0.5	1：1.0

注：1 沟底最小宽度指管道敷设所需最小净宽，不包括回淤； 2 在深水区管沟底宽应增加潜水员潜水检查操作的宽度； 3 若遇流沙，沟底宽度和边坡由试挖确定； 4 D₀为管身结构的外径，当多条管道并行穿越敷设时，D₀为管道外径之和及管道间隔的总宽度。 4．1．5 当水下穿越管段采用稳管措施时，稳管配重物不应损伤管道防腐涂层。 4．1．6 岩石管沟挖深除应满足本规范第4．1．2条设计埋深要求外，还应超挖200mm；管道人沟前，沟底应先铺设压实后厚度为200mm的砂类土、细土或混凝土垫层。 4．1．7 穿越区域的地下水或岩土层具有腐蚀性时，除管段自身防腐满足要求外，稳管措施所用材料应有抗腐蚀的性能。

4．2 水下管段稳定

4．2．1水下穿越管段沟埋敷设后，不应发生管段漂浮和移位。 4．2．2 当水下穿越管段埋深不符合本规范第4．1．2条要求时，抗漂浮应按下列公式计算；

 

式中：W——单位长度管段总重力(包括管身结构自重、配重层重；不含管内介质重量)(N/m)； K——稳定安全系数，大、中型穿越工程取1.30，小型穿越工程取1.20； F_s——单位长度管段静水浮力(N/m)； F_dy——单位长度管段动水上举力(N/m)； F_dx——单位长度管段动水推力(N/m)； f ——管段与河床的滑动摩擦系数，根据试验或工程经验确定；无试验时，采用三层PE、环氧粉末涂层的管段与河床摩擦系数可取0.25；采用其他涂层或加配重层的管段，可取0.30； C_y——浮力系数，取0.60； C_x——推力系数，取1.20； D₀——管身结构(含防护、配重层)的外径(m)； γ_w——所穿水域水的重度(N/m³)； v——管段处设计洪水水流速度(m/s)； g——重力加速度，取9.80m/s²。

    竖向弹性敷设穿越管段，管段总重力W还应减去管段向上的弹性抗力。其单位长度的弹性抗力应按下列公式计算：

 

 

    式中：q——弹性敷设管段单位长度抗力(N/m)； E_s——钢管弹性模量，取2.1×10¹¹(N/㎡)； I——钢管截面惯性矩(m⁴)； D——钢管的外径(m)； d——钢管的内径(m)； δ——钢管的壁厚(m)； f_c——弹性敷设的矢高(m)； L——弹性敷设起终点间的水平长度(m)； R——弹性敷设设计曲率半径(m)，不应小于1000D； a——管段弹性敷设转角(°)，宜小于5°。

4．2．3 当水下穿越管段埋深符合本规范第4．1．2条要求时，不需作抗移位验算，但应按下式进行抗漂浮核算：  

 

式中：W₁——单位长度管段的总重力(包括管身结构自重、配重层重、设计洪水冲刷线至管顶的岩土层重；不含管内介质重量)(N/m)； K——稳定安全系数，大、中型穿越工程取1.2，小型穿越工程取1.1； F_s——单位长度管段静水浮力，按本规范式(4．2．2-5)计算。

    在竖向弹性敷设穿越管段时，W₁应减去按本规范式(4．2．2-6)计算的弹性抗力。

4．2．4 水下管道应根据具体的工程地质、水文条件确定稳管形式。  

4．3 作用与组合

4．3．1 水下穿越管段的作用计算应包括永久作用、可变作用和偶然作用，并应按下列要求计算： 1 永久作用应包括输送介质的内压力、管段自重、输送介质重、管周土压力、静水压力、动水压力、温度变化产生的温度应力、强制弹性变形产生的变形应力； 2 可变作用应包括试运行或试压时管内的水重与内压力、清管作用、施工拖管或吊管外力作用； 3 偶然作用应包括地震影响、落石冲击力、沉船、抛锚或河道疏浚产生的撞击力作用。穿越管段位于设计地震动峰值加速度 a≥0.1g 的地区，应计算地震造成的土压力、地基土液化作用；有活动断层时的断层位移作用。 4．3．2 穿越管段结构计算时，应根据敷设形式、所处环境、运行条件及可能发生的工作状况进行作用组合。主要组合应为永久作用；附加组合应为永久作用与可能发生的可变作用之和；特殊组合应为永久作用与偶然作用之和。 4．3．3 穿越管段的钢管许用应力，应按本规范第3．2．4条的许用应力乘以不同的作用组合提高系数，许用应力提高系数应按表4．3．3确定。

表4．3．3 许用应力提高系数

荷载组合	提高系数
主要组合	1.0
附加组合	1.3
特殊组合	1.5

 

4．4 管段计算

4．4．1 穿越管段应根据设计选用壁厚和管材等级，核算强度、刚度及稳定性。 4．4．2 核算穿越管段的强度应分别计算轴向应力、环向应力和弯曲应力，根据作用组合计算出的各单项应力之和均应小于或等于相应的钢管许用应力。 1 内压产生的环向应力应按下式计算：

 

    2 内压与温度变化产生的轴向应力应分别按式(4．4．2-2)与式(4．4．2-3)计算： 1) 当管段轴向变形不受约束时：

 

 

        2) 当管段轴向变形受约束时：

 

 

        3 弹性敷设产生的弯曲应力应按下式计算：

 

 

式中：σ_h——管段钢管的环向应力(MPa)； σ_a——管段钢管的轴向应力(MPa)； σ_b——管段钢管的弯曲应力(MPa)； p——管道设计压力(MPa)； d——钢管内径(mm)； D——钢管外径(mm)； δ——钢管壁厚(mm)； E_s——钢材的弹性模量，取2.1×10⁵(MPa)； μ——钢材的泊桑比，取0.3； α——钢材的线膨胀系数，取1.2×10^-5[m/(m·℃)]； t₁——管道安装闭合时的环境温度(℃)； t₂——管道输送介质在穿越处的温度(℃)； R——管段弹性敷设曲率半径(mm)。 4 其他作用引起的环向应力、轴向应力和弯曲应力，应根据实际可能发生的情况进行计算。 5 各单项应力叠加后应按下列公式核算：

 

 

    许用应力[σ]应按不同组合按表4．3．3取用；当温度应力按式(4．4．2-3)算出为负值时，应力叠加应保留“－”号；弯曲应力的“＋”或“－”选取应按最不利条件确定。

4．4．3 穿越管段计算各单项应力后，应按下式核算当量应力。  

 

式中：σ_e——穿越管段钢管的当量应力(MPa)； ∑σ_h——各作用产生的环向应力代数和(MPa)； ∑σ_a——各作用产生的轴向应力代数和(MPa)； σ_s——穿越用钢管的规定最小屈服强度(MPa)。

4．4．4 当按本规范第4．4．2条式(4．4．2-3)计算出穿越管段承受轴向压应力时，应按下列公式核算管段的轴向稳定。  

 

式中：N——由温度和内压产生的轴向压力(MN)； N_cr——管段开始失稳时的临界轴向力(MN)，按现行国家标准《输油管道工程设计规范》GB 50253附录K的规定计算； n——安全系数，对于大型穿越工程，n＝0.7；中型穿越工程，n＝0.8；小型穿越工程，n＝0.9； α——钢材的线膨胀系数，取1.2×10^-5[m/(m·℃)]； μ——钢材的泊桑比，取0.3； A——穿越管段钢管管壁的截面积(㎡)。

 

4．5 防护工程设计

4．5．1 防护设计应根据水域特性、水文参数、水域及周边地貌、地质情况，结合防护位置，采用适宜的护岸、护底、护脚、稳管和地表排水防护措施。 4．5．2 在河流上设置导流构筑物时，应根据河道的河势、地质、水文参数、河道演变规律和防护要求规划治导线，并应避免冲刷农田、村庄、道路和管道。 4．5．3 防护工程采用的建筑材料，应符合相关材料标准的规定；填筑材料宜就地取材。不应采用重黏土、粉砂、淤泥、盐渍土或有机质土壤填筑。填筑物应分层夯实或压实，达到规定的密实度要求。 4．5．4 防护工程的设计洪水频率宜与穿越工程设计洪水频率相同，护岸顶应高出包括浪高和壅水在内的设计洪水位0.5m。若堤岸顶低于设计洪水位，护岸宜作至堤顶。 4．5．5 护岸工程基础基底埋深宜在水床面下不小于1m处，同时宜满足设计冲刷线下1m和冰冻线下0.3m的要求。在护岸工程基础埋深无法满足上述条件的情况下，可采取抛石、石笼、混凝土柔性板措施护脚。护脚于垂直水流方向的防护长度不应小于设计洪水冲刷深度的1.5倍。 4．5．6 护岸工程顺水流方向的长度，应根据实地水流形态、岸坡地质条件及施工扰动岸坡情况确定，应大于施工开挖的岸坡宽度。 4．5．7 浆砌石、混凝土或钢筋混凝土板护坡面下方，应有100mm～200mm厚的级配良好的砂砾石垫层。 4．5．8 浆砌石、混凝土或钢筋混凝土板的护坡，每隔10m～20m应设置伸缩缝，在对应的基础上应设置沉降缝，缝宽20mm～30mm，以沥青麻筋或沥青板条填塞。 4．5．9 浆砌石护岸工程应设置排水孔，并在排水孔处设置反滤层。排水孔应设于常水位0.3m以上。 4．5．10 护岸工程与调治构筑物均应核算坡面滑动、沿弧面或不均匀土体的折线面滑动的抗滑稳定性。抗滑稳定安全系数可取1.15～1.30。 4．5．11 浆砌石护坡厚度可按下列公式计算：  

式中：T——浆砌片石(浆砌混凝土块)护坡厚度(m)； α——护面斜坡与坡脚水平线的夹角； P_sj——动水作用于护坡的上举力(N/㎡)，浆砌护坡只计算静上举力P_sj1，干砌护坡还应计算脉动上举力P_sj2； P_sj1——动水作用于护坡的静上举力(N/㎡)； P_sj2——动水作用于干砌护坡上的脉动上举力(N/㎡)； η——与护面结构有关的系数，浆砌护面取1.1～1.2，干砌护面取1.5～1.6； μ——与护面透水性有关的系数，浆砌护面取0.3，干砌护面取0.1； ξ——脉动压力系数，可按现场的实测值取用，或按水利部门护坦脉动压力试验所得最大值0.4取用； v——河水的平均流速(m/s)； g——重力加速度，取9.8m/s²； γ_s——砌石的密度(N/m³)； γ₀——河水的密度(N/m³)。

4．5．12 采用石笼护基或护底时，石笼基底应铺0.2m～0.4m的平整垫层；若地基为基岩，可将石笼用钢筋锚固在基岩上。根据需要可对石笼进行灌浆处理。 4．5．13 护底石笼的顺水流平铺段长度应大于自石笼顶面至设计洪水冲刷线深度的1.5倍。 4．5．14 当冲刷深度较大或常水位水深较大时，宜采用混凝土板之间铰连接的柔性混凝土防护板，铺设于护坡基础处或作护底用。混凝土板的厚度可按本规范4．5．11规定计算，γ_s为混凝土板的重度，μ值取0.3。 4．5．15 柔性混凝土板的护底垂直河流的平铺长度可按下式计算，并应符合本规范4．5．5、4．5．13的要求。  

 

式中：L——平铺长度(m)； m——边坡系数，按1.0～0.5取用； h_△z——防护深度(m)，根据冲刷确定；

          B₁——安全长度(m)，可取2.0m。

 

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5 水平定向钻法穿越设计

 

5．1 敷设要求

5．1．1 穿越断面应选择在水域形态稳定的地段，两侧场地应满足布设钻机、泥浆池、材料堆放和管道组焊的要求。 5．1．2 采用弹性敷设时，穿越管段曲率半径不宜小于1500倍钢管外径；且不应小于1200倍钢管外径。 5．1．3 水平定向钻敷设穿越管段的入土角宜为6°～20°，出土角宜为4°～12°，应根据地质条件、穿越管径、穿越长度、管段埋深和弹性敷设条件确定。 5．1．4 穿越深度应符合下列规定： 1 水域穿越管段管顶埋深不宜小于设计洪水冲刷线或疏浚深度线以下6m； 2 穿越铁路、公路、堤防建(构)筑物时，穿越深度应符合有关技术规定； 3 穿越管段埋设深度应避开挖砂、采石、抛锚作业的影响。 5．1．5 穿越管段应根据地基土层的稳定性和密实性，采取防止地表塌陷的措施。 5．1．6 在水平定向钻穿越的管段上，除管端封头外不应有任何附件焊接或附加于管体上。若需在水域两侧设止水环，可在回拖完成后在穿越管段两端设置，并应保持防腐涂层的完整。 5．1．7 定向钻不宜在卵石层、松散状砂土或粗砂层、砾石层与破碎岩石层中穿越。当出入土管段穿过一定厚度的卵石、砾石层时，宜选择采取套管隔离、注浆固结、开挖换填措施处理。 5．1．8 管道回拖经计算需要采取降浮措施时，宜内设充水管配重。 5．1．9 定向钻穿越施工应采用环保型泥浆。并应循环使用。 5．1．10 一次穿越距离过长或穿越出入土点两侧均有套管时，宜采用导向孔对穿工艺施工。 5．1．11 岩石层、卵砾石层等对管道存在划伤可能地段的定向钻穿越管道回拖时，应采取措施保护管道不受损伤，其防腐层或外层保护层应耐划伤。

5．2 管段计算

5．2．1 水域穿越管段埋深符合本规范第5．1．4条要求时，可不核算水平定向钻穿越管段的水下稳定性。 5．2．2 管段承受的作用与组合宜按本规范第4．3节的规定，根据实际发生的条件选取。 5．2．3 穿越管段回拖时，钻机最大回拖力可按下式计算值的1．5倍～3.0倍选取。

式中：F_L——计算的拉力(kN)； L——穿越管段的长度(m)； f——摩擦系数，取0.3； D——钢管的外径(m)； γ_m——泥浆重度(kN/m³)，可取10.5～12.0； γ_s——钢管重度(kN/m³)，取78.5； δ——钢管壁厚(m)； W_f——回拖管道单位长度配重(kN/m)； K——黏滞系数(kN/㎡)，取0.18。 5．2．4 穿越管段在扩孔回拖时，应按下列公式核算空管在泥浆压力作用下的径向屈曲失稳。

 

式中：P_s——泥浆压力(MPa)，可按1.5倍泥浆静压力或回拖时泥浆的实际动压力选取； σ_s——钢管屈服强度(MPa)； F_d——穿越管段强度设计系数； P_yp——穿越管段所能承受的极限外压力(MPa)； P_cr——钢管弹性变形临界压力(MPa)； E_s——钢管弹性模量(MPa)，取2.1×10⁵； δ——钢管壁厚(mm)； D——钢管外径(mm)； μ——泊桑比，取0.3； f₀——钢管椭圆度(％)； γ——泥浆重度(kN/m³)。

 

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6 隧道法穿越设计

 

6．1 一般规定

6．1．1 隧道位置的选择应符合下列要求： 1 隧道穿越位置应符合管道线路总体走向，线路局部走向宜根据穿越点位置进行调整。 2 隧道位置的选定应根据洞口地形、地质、交通、弃渣场地、施工条件、周围环境条件及要求确定。 3 隧道穿越方案，应通过区域工程地质调查、测绘、结合管道线路以及隧道施工、使用条件进行多方案技术经济比选确定。 4 水域隧道工程不应影响堤防及附近建(构)筑物的安全，并应根据已规划尚未建设的建(构)筑物对隧道结构的影响确定。 5 对需设置辅助坑道和使用通风设施的隧道，应分析设置条件和要求。 6 水域隧道竖井宜选择在50m范围内无永久性架空输电线路，30m范围内无永久性建(构)筑物的地方。 6．1．2 隧道轴线应选择在稳定的地层中，不宜穿越工程地质及水文地质极为复杂地段，宜避开溶洞、暗河、采空区。 6．1．3 隧道结构的设计应以地质勘察资料为依据，地质勘察应符合现行国家标准《油气田及管道岩土工程勘察规范》GB 50568的有关规定，按不同设计阶段及施工方法，确定隧道工程勘察的内容和范围。对于长隧道或地质条件复杂的中长隧道，亦可按照工程要求提前相应的勘察阶段。隧道施工中应通过对地层的观察和监测反馈进行验证，并修正结构设计。 6．1．4 隧道结构的设计，应减少施工中和建成后对环境造成的不利影响；同时分析因隧道建设造成周围环境的改变对结构的作用。 6．1．5 隧道结构的净空尺寸应满足隧道施工、管道安装、运营管理的要求，并应分析施工误差、结构变形和位移的影响。 6．1．6 水域盾构、顶管法隧道上部所需覆土层的最小厚度，应根据工程地质、水文地质条件、设备类型因素决定，应大于2.0倍隧道外径，且低于设计冲刷线以下1.5倍隧道外径，并应满足隧道抗漂浮要求。对于冲淤变化大、砂土液化、挖砂取石、船舶抛锚水域的隧道，应增大埋深。 6．1．7 隧道结构应按施工和正常使用阶段进行强度、刚度和稳定性计算。对于混凝土结构，应进行抗裂验算或裂缝宽度验算。当计入地震作用或其他偶然作用因素时，可不验算结构的裂缝宽度。 6．1．8 隧道弃渣设计时，应合理选择弃渣场地，支挡构筑物结构设计应满足设计洪水下的安全要求，渣场综合布置与植被恢复应符合环保及水土保持要求。 6．1．9 隧道设计、施工应贯彻环境保护的原则，采用环保型泥浆并循环使用，废弃泥浆处理应达标并定点排放。 6．1．10 隧道防水应按现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB 50108的有关要求分级，隧道防水等级应符合表6．1．10的要求。

表6．1．10 隧道防水等级

隧道方式	防水等级
山岭钻爆法隧道	四级
水域钻爆法隧道	四级
水域盾构法隧道	二级
水域顶管法隧道	三级

6．1．11 隧道施工时应进行围岩及衬砌结构变形监测和施工环境监测。 6．1．12 隧道分级应符合表6．1．12的要求。

表6．1．12 隧道分级

分级	重要性系数	性质
1	1.1	全国性输油（气）干线、支干线
2	1.0	省、区、油（气）干线隧道和支线隧道

6．1．13 隧道分类应符合表6．1．13的要求。

表6．1．13 隧道分类

隧道类型	长隧道	中长隧道（m）	短隧道（m）
山岭钻爆法隧道	L≥1500	1500＞L＞500	L≤500
水域钻爆法隧道	L≥1000	1000＞L＞500	L≤500
水域盾构法隧道	L≥1200	1200＞L＞800	L≤800
顶管法隧道	L≥400	400＞L＞200	L≤200

 

 

6．2 作用

6．2．1 隧道结构上的作用分类宜按表6．2．1进行。在确定作用的数值时，应综合施工和使用年限内发生的变化情况，符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定。

表6．2．1 隧道结构上的作用分类

作业分类	作用名称
永久作用	结构自重
	围岩变形压力
	土压力
	结构上部或破坏棱体范围的设施及建筑物压力
	水压力及浮力
	预知应力
	混凝土收缩及徐变影响
	地基下沉影响
	包括管身结构自重、配重层重、保温层重、输送介质自重的自重作用
可变作用	地面活载
	地面活载引起的土压力
	包括千斤顶顶力、注浆压力的施工作用
	温度变化的影响
	试运行时的水重与内压力
偶然作用	落石冲击力
	地震影响
	沉船、抛锚或河道流浚产生的撞击力作用

注：1 盾构、顶管隧道结构设计计算时，应验算施工状态下千斤顶额定顶力及其偏心弯矩对盾构管片或顶进管道的影响，偏心量可按20mm验算； 2 盾构环片拼装起吊作用可按2.50倍最大管片的重量产生的拉力来核算抗拔阻力； 3 注浆压力根据隧道工法不同，可选用不同的注浆压力，通常比施工时水头压力高0.05MPa～0.10MPa，并根据实际情况调整。

6．2．2 作用在结构上的水压力，应根据施工阶段和长期使用过程中地下水位的变化幅度，区分不同的围岩条件，按静水压力或把水作为土的一部分计入土压力。 6．2．3 作用于山岭隧道衬砌上的偏压压力，应根据地形、地质条件、围岩分级以及外侧围岩的覆土厚度、地面坡度确定。  

6．3 作用组合与作用计算

6．3．1 当采用概率极限状态法设计隧道结构时，结构的作用设计值应按下式计算：

式中：γ_f——作用分项系数； F_k——作用标准值。 6．3．2 隧道结构的作用应根据不同的极限状态和设计状态进行组合。宜按作用结构自重加围岩压力或土压力的基本组合进行设计，基本组合中各作用分项系数取1.10；按基本组合加偶然负载的偶然组合核算时，各作用分项系数取1.0。 6．3．3 结构自重标准值宜按结构设计尺寸及材料标准重度计算确定。 6．3．4 钻爆法深埋隧道结构衬砌计算时，对于不存在显著偏压及膨胀力的围岩，垂直及水平均布压力的作用标准值可按下列规定确定： 1 围岩垂直均布压力宜按下列公式计算确定：

式中：q——围岩垂直均布压力(kPa)； γ——围岩重度(kN/m³)； h——围岩压力计算高度(m)； s——围岩级别。 2 围岩水平均布压力可按表6．3．4确定。

表6．3．4 围岩水平均布压力

围岩级别	Ⅰ～Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ
水平匀布压力	0	＜0.15q	(0.15～0.30)q	(0.30～0.50)q	(0.50～1.00)q

6．3．5 隧道偏压衬砌计算时，围岩压力宜按本规范附录A的要求计算确定。 6．3．6 浅埋隧道的作用宜按本规范附录B的要求计算确定。 6．3．7 盾构隧道、顶管隧道的作用宜按本规范附录C的要求计算。 6．3．8 对稳定性有严格要求的钢拱架和截面厚度大、变形受约束的结构，均应计算温度变化和混凝土收缩徐变的影响。 6．3．9 结构构件就地建造或安装时，作用在构件上的施工作用，应根据施工阶段、施工方法和施工条件确定。 6．3．10 在最冷月平均气温低于－15℃地区和受冻害影响的隧道，宜根据当地的自然条件、围岩冬季含水量资料通过计算确定冻胀力。 6．3．11 结构计算时灌浆压力应按灌浆机械可能使用的最大作用力计算确定。

6．4 钻爆法隧道衬砌设计

6．4．1 钻爆法隧道分为山岭钻爆法隧道和水域钻爆法隧道。对于水域和山体相连的地形条件需要采用隧道穿越时，宜连续穿越。

Ⅰ山岭钻爆法隧道

6．4．2 隧道平面设计宜采用直线型，根据管线路由、管道补偿要求和进洞口、出洞口的位置，也可采用折线型，折线处转角、曲率半径应满足施工布管要求。隧道纵断面设计根据进洞口、出洞口高程差和工程地质条件，可采用单一坡、人字坡和折线坡，纵向坡度不宜大于15％，不应小于0.3％，折线段坡度不宜大于25％。 6．4．3 隧道洞口位置应符合下列要求： 1 隧道洞口位置应根据地形、地质、水文条件，同时结合环境保护、洞外管道工程及施工条件、使用要求，通过综合分析比较确定。 2 隧道应早进洞，晚出洞；隧道洞口宜选择在坡面稳定、地质条件好、无不良地质现象、便于管道衔接、出渣方便处，并少占农田。 3 隧道进出口应高于山沟设计泄洪水位。在泥石流发育段应防止其堵塞隧道进出口。 4 隧道进出口高程应满足管道输送工艺系统的要求；高程差大的隧道，应提出长、陡坡度段隧道施工和管道安装的要求。 6．4．4 隧道洞口工程的设计应符合下列要求： 1 洞口宜与坡面正交；当采取斜交时，洞口覆盖层厚度不宜小于5m，其边、仰坡宜采取喷锚加固、网锚加固或其他加固措施。 2 当洞口处有坍方、落石、泥石流时，应采取清刷、延伸洞口、设置明洞或支挡构筑物措施。 3 隧道洞口边坡、仰坡根据洞门结构形式设计，采取加固防护措施，宜采用绿化护坡。 4 隧道洞口应设洞门封堵。 6．4．5 隧道设计下列情况宜设明洞： 1 洞顶覆盖层薄，难于采用暗挖法施工的； 2 隧道洞口存在边坡坍方、岩堆、落石、泥石流不良地质的危害的； 3 为了保护洞口的自然景观不改变自然边坡的； 4 有检修车辆通行要求的； 5 管道敷设有特殊要求的。 6．4．6 隧道应设衬砌。对于净宽度不大于5m的隧道，Ⅵ级、地下水发育的Ⅴ级、Ⅳ级围岩段应采用模筑混凝土复合式衬砌，地下水不发育的Ⅴ级、Ⅳ级围岩段隧道可采用喷锚衬砌或复合式衬砌，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩段隧道宜采用喷锚衬砌。 6．4．7 衬砌结构应根据围岩级别、水文地质条件、埋置深度、结构工作特点，结合施工条件，通过工程类比和结构计算确定，必要时，还应经过试验验证。隧道衬砌设计应符合下列规定： 1 宽度不大于5m的隧道宜采用直墙式衬砌，宽度5m及以上的隧道可根据围岩类别计算采用直墙圆拱或曲墙型式。 2 因地形或地质构造引起有明显偏压的地段，应采用偏压衬砌；Ⅴ、Ⅵ级围岩的偏压衬砌应采用钢筋混凝土结构；Ⅳ级围岩的偏压衬砌宜采用钢筋混凝土结构。 3 隧道洞口段衬砌应加强，加强长度应根据地质、地形条件确定，隧道洞口加强衬砌长度应不小于5.0m；当洞口段围岩级别已经进行了浅埋地表影响修正时，应按降低后的围岩级别设计衬砌，不需另行加强。 4 围岩较差地段的衬砌应向围岩较好地段延伸，延伸长度宜为5m～10m。 5 偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5m以上。 6 硬软地层分界处及对衬砌受力有不良影响处，应设置变形缝。 6．4．8 复合式衬砌设计应符合下列规定： 1 衬砌设计应包括围岩在内的支护结构、断面形状、开挖方法、施工顺序和开挖后支护与衬砌的断面闭合时间因素，充分发挥围岩的自承能力。 2 衬砌的初期支护宜采用喷锚支护，二次衬砌可采用模筑混凝土或湿喷混凝土，等厚截面，连接圆顺。 3 衬砌的设计参数宜采用工程类比法确定，并通过理论分析进行验算。当无类比资料，二次衬砌采用模筑混凝土时，可按表6．4．8的设计参数选用，并根据现场围岩量测信息对支护参数进行调整。  

表6．4．8 复合式衬砌的设计参数

围岩级别	初期支护							二次衬砌厚度(mm)
	喷射混凝土厚度(mm)		锚杆			钢筋网(mm)	钢架间距(m)	拱、墙	底板或仰拱
	拱、墙	仰拱	位置	长度(m)	间距(m)
Ⅲ	50~80	—	局部设置	1.5~2.0	1.2~1.5	必要时设置@250×250	不设	200	—
Ⅳ	80~100	—	拱、墙	2.0~2.5	1.0~1.2	必要时设置@250×250	不设	200~250	200
Ⅴ	100~120	100~150	拱、墙	2.5~3.0	0.8~1.0	@200×200	0.8~1.0	250~300	250~300
Ⅵ	通过试验确定

注：1 衬砌参数根据隧道净宽确定，大于3m的取上限，小于或等于3m的取下限； 2 隧道衬砌钢结构混凝土保护层厚度不应小于30mm。 4 喷锚衬砌的设计参数应经计算确定，Ⅰ～Ⅲ围岩段可按表6．4．9选用；Ⅳ级、Ⅴ级段围岩需进行单独设计。

表6．4．9 喷锚衬砌的设计参数

围岩级别	Ⅰ～Ⅱ	Ⅲ
设计参数	喷射混凝土厚度50mm～80mm	喷射混凝土厚度80mm～100mm，拱部设置锚杆和钢筋网，锚杆长1.5m～2.0m，间距1.2m～1.5m

注：钢筋网保护层厚度小应小于30mm。 6．4．10 根据围岩条件情况隧道可采用整体式衬砌，设计应符合下列规定： 1 隧道洞口段，当线路中线与地形等高线斜交，围岩为Ⅰ～Ⅲ级时，宜采用斜交衬砌。 2 最冷月平均气温低于－15℃的地区的洞口段应设置变形缝。 3 围岩地段拱部衬砌背后应压注不低于M20的水泥砂浆。 6．4．11 初期支护的组成应根据围岩的性质及状态、地下水情况、隧道断面尺寸及其埋置深度条件确定。 1 系统锚杆应沿隧道周边在岩面上按梅花形均匀布置，其方向应接近于径向或垂直岩层，并应根据使用目的和围岩性质及状态确定锚杆的类型、锚固方式、长度，对自稳时间短、初期变形大的 软弱围岩地层，应采用长锚杆或自钻式锚杆注浆加固围岩。 2 对1款的软弱围岩地层，或当对地面下沉量有严格限制时，加强初期支护的刚度应采用钢架。根据围岩条件的不同，宜选择仅在隧道拱部设置的钢架或在拱部及墙部设置的开口式钢架。 在软弱围岩中应采用封闭式钢架。格栅钢架主筋的直径不宜小于18mm，各排钢架间应设置钢拉杆，其直径宜为20mm～22mm。 3 松散、破碎或膨胀性围岩中宜采用钢筋网喷射混凝土作初期支护，其厚度不宜小于100mm，钢筋网应以直径6mm～8mm的钢筋焊接而成，网格间距宜为150mm～250mm，钢筋网搭接长度不应小于1个网孔。 6．4．12 衬砌仰拱应具有与其使用目的相适应的强度、刚度和耐久性。仰拱厚度宜与拱、墙厚度相同。仰拱的初期支护宜采用钢筋网喷射混凝土，必要时宜加设锚杆、钢架或采用早强喷射混凝土。在软弱围岩有水地段或最冷月平均气温低于－15℃地区的洞口段，仰拱应加强。 6．4．13 隧道设计应根据不同的地质、水文条件，提出具体的施工勘察和监测要求，并根据施工勘察及监测的实际情况，现场修正相关设计参数。 6．4．14 隧道底板应按下列要求设计： 1 Ⅰ～Ⅱ级围岩隧道可不设底板； 2 Ⅲ～Ⅳ级围岩隧道的底板可采用素混凝土结构； 3 Ⅴ级围岩隧道的底板宜采用钢筋混凝土结构； 4 Ⅵ级围岩隧道的底板应采用钢筋混凝土仰拱结构，其钢筋应与隧道主体钢筋相连； 5 隧道底板厚度应通过结构计算确定，不宜小于200mm； 6 底板水沟断面尺寸应根据隧道出水量、坡度计算确定，应满足排水要求。

Ⅱ水域钻爆法隧道

6．4．15 符合下列条件的水域穿越可采用钻爆法隧道设计方案： 1 地表下岩层分布较浅； 2 穿越岩石RQD值不宜小于50； 3 节理裂隙不发育、断层破碎带较少； 4 水下段主体围岩分级为Ⅰ～Ⅳ级。 6．4．16 根据两岸洞口处地形、地质条件，隧道纵断面设计可采用竖井与平巷结合、斜巷与平巷结合及单侧竖井、单侧斜巷与平巷相结合的不同型式；平巷段宜采用人字坡，坡比不宜小于0.5％；斜巷与平巷结合段应设马头门，马头门尺寸应满足管道施工要求。 6．4．17 隧道埋设深度应根据穿越地段工程地质和水文地质条件通过多方案比选后确定，宜在中、微风化岩层中通过，并应避开岩溶发育地层。 6．4．18 隧道衬砌可按本规范第6．4．7条～第6．4．15条的要求设计，应采用防水混凝土，抗渗等级不应低于P6；现浇混凝土衬砌及底板厚度不应小于250mm。 6．4．19 隧道设计应采取下列施工防水、防坍塌措施： 1 留设隔水岩柱； 2 超前探水； 3 超前地质预报； 4 注浆堵水。

6．5 盾构法隧道设计

6．5．1 盾构法隧道设计应依据工程地质、水文、环境、穿越工程条件进行，并应与其他可能的穿越方式做技术、经济比较。地质条件复杂、地下水发育的山岭长隧道，亦可采用盾构法隧道方式。 6．5．2 盾构隧道纵断面布置应符合下列要求： 1 隧道的坡度不宜超过5％，且不应小于0.3％；曲线顶进曲率半径不应小于1000倍输送管道外径，且不应小于1000m。 2 防洪堤脚下部隧道埋深不宜小于3倍隧道外径，并应避开堤防基础及其他构筑物及其影响，按要求对大堤进行沉降观测并控制沉降量。 3 盾构机进洞、出洞宜避开强透水层，当不能避开时，应做地层改良或其他防涌水措施。 4 隧道穿越宜避开软、硬频繁变化的地层交界层位。 5 隧道不宜长距离在卵石地层中穿越，并应避开岩溶发育地层。 6．5．3 盾构机选型应根据工程地质、水文地质条件，经工程经济、技术比选后确定，水域穿越宜优先采用泥水平衡式盾构机。 6．5．4 盾构法施工的隧道衬砌设计应符合下列要求： 1 在满足工程使用、结构受力的前提下，宜选用装配式单层衬砌； 2 宜采用圆形结构； 3 装配式衬砌接头应是具有一定刚度的柔性结构，应限制作用下变形和接头张开量，满足受力和防水要求。 6．5．5 隧道结构的计算模式应根据地层情况、衬砌构造特点及施工工艺确定。在岩石中应结合衬砌与围岩共同作用及装配式衬砌接头影响确定计算模式；在软土地层中宜采用错缝拼装，衬砌结构应计算环间剪力传递的影响。 6．5．6 惯用法管片截面内力可按本规范附录D的规定计算。 6．5．7 隧道应进行抗漂浮稳定性及地基承载力验算，并应符合下列要求： 1 隧道抗漂浮系数不应小于1.15。 2 地基承载力验算包括： 1) 施工时盾构机底部地基承载力验算； 2) 管道试压、运营时隧道结构地基承载力验算，应以处于最不利条件的单环进行验算。 6．5．8 隧道装配式衬砌的构造应满足下列要求： 1 隧道衬砌宜采用块与块、环与环间用螺栓连接的环片。 2 衬砌环宽宜采用1000mm～1500mm，可能情况下宜选用较大的宽度。 3 衬砌厚度应根据隧道直径、埋深、工程地质及水文地质条件，使用阶段及施工阶段的作用情况计算确定，宜为隧道外直径的0.05倍～0.06倍。 4 衬砌环的分块数量与拼接形式，应根据盾构设备性能、隧道直径和受力要求确定。 6．5．9 衬砌制作和拼装精度，应根据设备的性能及防水要求，达到能够正确拼装、整体结构受力基本均匀的要求。 6．5．10 管片应进行抗渗试验、预埋螺栓孔应进行抗拔性能试验，试验标准应符合现行国家标准《预制混凝土衬砌管片》GB/T 22082有关要求。 6．5．11 管片壁后注浆应根据工程地质条件、地表沉降状态、环境要求及设备情况选择注浆方式及注浆参数，每环管片的注浆量可按下式计算：

式中：Q——每环注浆量(m³)； D——盾构管片外径(m)； B——盾构管片长度(m)； t——设备外径与盾构管片外径的差值，无设备外径值时可取0.1m； K——填充系数，可取1.5～2.5，根据掘进地层情况确定。

6．6 顶管法隧道设计

6．6．1 顶管法隧道顶进工艺的选择，应根据穿越层位岩土性质、顶进管管径和材质、地下水位、周边地上与地下建筑物、构筑物和各种设施因素，经技术经济比较后确定，并应符合下列规定： 1 在黏性土层中需要控制地面隆陷时，可采用土压平衡顶管法。 2 在粉砂土层中需要控制地面隆陷时，可采用加泥式土压平衡法或泥水平衡顶管法。 3 在卵砾石、节理裂隙及地下水发育的破碎岩石中顶进时，应采用泥水平衡顶管法。泥水平衡式顶管机在岩石中或在含有卵石、碎石的地层中顶进时，应配置能够更换刀具的密封舱，并具有大块岩石二次破碎功能。 4 采用气压平衡法顶进时，穿越岩土渗透性系数不应大于10^-4m/s。 5 在全断面岩层顶管中，应采用封闭式岩盘顶管机。 6．6．2 隧道纵断面布置应符合下列要求： 1 隧道的坡度根据顶管机的性能确定，且不应小于0.3％，宜从低端始发。 2 隧道曲线顶进曲率半径不应小于1000倍油气管道外径，且不应小于300m。 3 防洪堤脚下隧道埋深不宜小于3倍隧道外径，并应避开堤防基础及其他构筑物及其影响，按要求对大堤进行沉降观测并控制沉降量。 4 隧道进、出洞应避开强透水层，当不能避开时，应作地层改良。 5 隧道穿越地层宜避开软、硬频繁变化的地层交界层位。 6 隧道不宜长距离在卵、砾石地层穿越，应避开岩溶发育地层。 6．6．3 顶管隧道设计计算应按下列要求进行： 1 应按本规范表6．2．1要求的作用组合计算，验算顶力作用，并作为后背和顶进设施设计的依据。设计时应满足顶进过程中承受上部可变作用时的安全要求。 2 顶进工作管的允许顶力、结构的强度、顶进管道的稳定性计算应按本规范附录E规定。 6．6．4 掘进工作管的总顶力可按下式估算：

式中：D₁——顶进工作管外径(m)； f_k——触变泥浆减阻管壁与岩土的平均摩阻力(kN/㎡)，可按表6．6．4-1选用； L——顶管设计长度(m)； N_F——顶管机的迎面阻力，可按表6．6．4-2选用。

表6．6．4-1 触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力(kN/㎡)

土的种类		软黏土	粉性土	粉细土	中粗砂
触变泥浆	混凝土管	3.0~5.0	3.0~8.0	8.0~11.0	11.0~16.0
	钢管	3.0~4.0	4.0~7.0	7.0~10.0	10.0~13.0

 

表6．6．4-2 顶管机的迎面阻力计算公式

注：1 D_g—顶管机外径(m)； 2 R—挤压阻力(kN/㎡)，土层可取 R＝300～500；岩石可取 R＝1000～1500。 6．6．5 顶进长度大于100m的顶管法隧道，宜加设中继站。中继站的设置应符合下列要求： 1 应根据估算总顶力、管材允许顶力、工作井允许顶力和主顶千斤顶的顶力四者比较确定，应取最小值作为控制顶力。 2 当顶进钢筋混凝土管时，第一道中继站离顶管机机头的距离不宜大于30m。 3 中继站顶力裕量，宜大于分段总顶力的50％。 6．6．6 水域穿越顶进钢筋混凝土管结构抗渗等级、接口形式及质量要求应符合现行行业标准《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JC/T 640中Ⅲ级管的有关要求。

6．7 竖井工程

6．7．1 本节适用于下列竖井结构：放坡开挖或护壁施工的明挖结构、用沉井法施工的结构、用钻爆法施工的暗挖结构、以地下连续墙构成的竖井结构、钢板桩竖井结构。 6．7．2 井筒断面的结构形式应根据地质条件、隧道施工设备尺寸、竖井深度、管道安装和施工因素确定，宜选用圆形钢筋混凝土结构，当隧道施工设备及施工条件有其他要求时，亦可选用矩形或多边形断面。 6．7．3 竖井与钻爆法隧道连接处，若采用马头门结构，其衬砌结构应加强。

Ⅰ沉井法施工的结构

6．7．4 沉井深度不宜大于50m。 6．7．5 沉井下沉自重扣除水浮力作用后，应大于下沉时土对井壁的摩阻力，当刃脚需嵌入岩石层时应采取辅助开挖的措施。 6．7．6 沉井底节可采用钢筋混凝土结构、钢结构。 6．7．7 沉井刃脚应按下列情况验算： 1 沉井下沉过程中，应根据沉井接高的具体情况，取最不利位置，按刃脚切入土中1m，验算刃脚向外弯曲强度。作用在井壁上的土压力和水压力根据下沉时的具体情况确定，作用在井壁外侧的计算摩擦力不应大于0.5倍井壁外侧的主动土压力。 2 当沉井沉至设计高程，刃脚下的土已掏空时，应验算刃脚向内弯曲强度。此时作用在井壁上的水压力，按设计和施工中的最不利水压力计算，土压力按主动土压力计算。 6．7．8 井壁应按竖直方向和水平方向分别进行验算，并应符合下列规定： 1 在竖直方向上，应按沉井外侧四周作用由摩阻力把沉井箍住，刃脚下土已挖空进行井壁垂直拉应力验算，混凝土沉井接缝处拉应力由接缝钢筋承受，并验算钢筋的锚固长度。 2 在水平方向上，应按本规范第6．2．1条的水平作用，将沉井作为水平框架进行验算。在验算刃脚斜面以上高度等于该处壁厚的一段井壁时，除承受该段井壁范围内的水平作用外，还应承受由刃脚悬臂传来的水平力。 6．7．9 沉井的平面尺寸应根据隧道施工设备、管道施工要求和地基容许承载力确定，并应符合阻力较小、受力合理、简单对称和施工方便的要求。棱角处宜用圆角或钝角。沉井外壁可做成竖直的或台阶形，台阶的宽度宜为100mm～200mm。 6．7．10 沉井井壁变截面台阶宽度可采用100mm～200mm。沉井最下部台阶宜设在底板以上，距底板面不宜小于1倍凹槽处壁厚。 6．7．11 沉井刃脚根据地质情况，可采用尖刀或带踏面的刃脚，刃脚的踏面底宽宜为50mm～400mm，刃脚斜面与水平面夹角宜为45°～60°。刃脚的竖向钢筋应设置在水平钢筋的外侧，并应锚入刃脚根部以上。

Ⅱ钻爆法施工的暗挖结构

6．7．12 钻爆法施工的竖井结构设计，初期支护及二次衬砌的设计参数，可采用工程类比法确定，并通过理论分析进行验算。 6．7．13 复合式衬砌设计应包括围岩在内的支护结构、开挖方法、施工顺序因素，应充分发挥围岩的自承能力。 6．7．14 复合式衬砌的初期支护，宜采用喷射混凝土、格栅钢架或锚杆为主要支护手段；二次衬砌宜采用模筑混凝土。 6．7．15 喷锚支护参数，应根据围岩级别、竖井断面尺寸等因素，通过计算或采用工程类比法确定。 6．7．16 松散堆积层、含水砂层及软弱围岩的竖井设计应遵守下列规定： 1 衬砌应采用钢筋混凝土结构。 2 通过松散堆积层或含水层时，施工时宜从地表或沿竖井周边向围岩注浆进行预加固；施工中宜采用超前小导管注浆或管棚超前支护措施。 3 应根据具体情况对地表水和地下水做出妥善处理。

Ⅲ放坡开挖或护壁施工的明挖结构

6．7．17 明挖结构应根据工程地质、水文地质、开挖深度、施工方法条件来进行设计，并应进行抗浮、整体滑移及地基稳定性验算。 6．7．18 明挖结构的围护结构宜采用地下连续墙、钻孔咬合桩、型钢水泥土搅拌墙以及高压旋喷桩。 6．7．19 明挖结构的衬砌应符合下列规定： 1 宜采用整体式钢筋混凝土衬砌或装配式钢筋混凝土构件。 2 地下连续墙、钻孔咬合桩、型钢水泥土搅拌墙以及高压旋喷桩支护宜作为主体结构侧墙的一部分与内衬墙共同受力。墙体的结合方式根据使用、受力及防水要求，宜选用叠合式或复合式构造。当满足耐久性要求时，宜将地下连续墙作为主体结构的单一侧墙。 6．7．20 明挖法围护结构应符合下列规定： 1 根据工程特点、工程地质、水文地质条件和环境保护要求确定其安全等级及地面允许最大沉降量和围护墙的水平位移控制要求，选择支护形式、地下水处理方法和基坑保护措施。 2 桩、墙式围护结构的设计应根据设定的开挖工况和施工顺序按竖向弹性地基梁模型逐阶段计算其内力及变形。当计入支撑作用时，应计入每层支撑设置时墙体已有的位移和支撑的弹性变形。 3 围护结构的设计，在确定计算土压力时，应综合围护墙的平面形状、支撑方式、受力条件及基坑变形控制要求因素，结构宜按墙背土压力随开挖过程变化的方法分析。 4 桩、墙式围护结构的设计，在软土地层中，水平基床系数的取值宜根据挖土方式、时限、支撑架设顺序及时间影响确定。 5 竖井基坑应进行抗滑移和倾覆的整体稳定性、基坑底部土体抗隆起和抗渗流稳定性以及抗坑底以下承压水的稳定性验算。 6．7．21 地下连续墙应符合下列规定： 1 地下连续墙单元槽段的长度和深度，应根据竖井结构的使用要求和结构特点、工程地质和水文地质条件、施工条件和施工环境因素以及类似工程的实际经验确定，必要时应进行现场成槽试验。 2 地下连续墙相邻墙段之间宜采用不传力的接缝方式，当有特殊要求时，接缝构造应满足传力和防水要求。接缝位置应与竖井内部结构相接处错开。 3 当地下连续墙与主体结构连接时，预埋在墙内的受力钢筋、钢筋连接器或连接板锚筋，均应满足受力和防水要求，其锚固长度应符合构造规定。钢筋连接器的性能应符合现行行业标准《钢筋机械连接技术规程》JGJ 107的有关规定。 4 地下连续墙的墙面倾斜度不宜大于1/300，局部突出不宜大于100mm。 5 地下连续墙应进行纵向、横向内力计算及抗隆起稳定性验算。 6 现浇地下连续墙的混凝土强度等级不应低于C25。 6．7．22 当采用钻孔咬合桩、型钢水泥土搅拌墙、高压旋喷桩作为竖井外围结构时，宜按照上述三种方式地基处理的有关规范执行。 6．7．23 型钢水泥土搅拌墙应符合下列规定： 1 型钢水泥土搅拌墙适用于填土、淤泥质土、黏性土、粉土、砂性土、饱和黄土地层。对淤泥、泥炭土、有机质土以及地下水具有腐蚀性和无工程经验的地区，应通过现场试验确定其适用性。 2 型钢水泥土搅拌墙中三轴水泥土搅拌桩的直径宜采用650mm、850mm、1000mm；内插型钢宜采用H型钢。 3 型钢水泥土搅拌墙的选型应根据竖井开挖深度、周边的环境条件、场地工程地质和水文地质条件、竖井形状与规模、支撑或锚杆体系的设置情况综合确定。 4 型钢水泥土搅拌墙的计算变形容许值应根据周边环境条件和竖井开挖深度综合确定。 5 型钢水泥土搅拌墙的墙体计算抗弯刚度，只应计算内插型钢的截面刚度。在进行支护结构内力和变形计算以及竖井抗隆起、抗倾覆、整体稳定性各项稳定性分析时，支护结构的深度应取型钢的插入深度，不应计入型钢端部以下水泥土搅拌桩的作用。 6 水泥土搅拌桩的入土深度，除应满足型钢插入要求外，尚应满足竖井抗渗流稳定性的要求。

6．8 斜巷工程

6．8．1 斜巷口应高出所在位置设计洪水水位以上0.5m；当不满足要求时，应采取防洪措施。 6．8．2 斜巷设计坡度应根据提升量、斜巷长度、坡度及洞口地形确定，并应符合下列规定： 1 采用箕斗提升，不应大于35°； 2 采用串车提升，不应大于25°； 3 采用胶带输送机提升，不应大于15°。 6．8．3 斜巷应设置宽度不小于0.7m的人行道；当斜巷长度每超过50m时，应设置躲避洞，躲避洞的净空尺寸宽、深、高分别不宜小于1.5m、1.0m、1.8m；当斜巷坡度大于15°时，应设置台阶及扶手。 6．8．4 斜巷底部的马头门应能满足隧道内所需的材料和设备通过的要求。 6．8．5 斜巷出口段和地质较差的地段，宜采用复合式衬砌或整体衬砌；马头门应根据围岩类别作衬砌；井口段、通过地质较差的井身段及马头门的上方宜设壁座。 6．8．6 斜巷底部应根据设计涌水量选择集、排水方式和相应的设施。 6．8．7 斜巷施工运输应采取下列安全措施。 1 运输轨道应设防爬措施，每根钢轨应装两组以上防爬设备。 2 提升机应设置深度指示器自动示警，并应有防卷装置。 3 运输斗车之间、斗车与钢丝绳之间应有可靠的连接装置，并应加装保险绳。 4 井口应设置挡车器，并应经常关闭；有车辆行驶打开时，人员不得通行。 5 每隔100m应在轨道上设防跑车装置一处，接近井底时应再设一处。 6 提升机房、井口、井底均应有联系信号，并有专人值守。

6．9 工程材料

6．9．1 隧道结构的工程材料应根据结构类型、受力条件、使用要求和所处环境因素选用，并应符合可靠性、耐久性和经济性要求。工程所用的建筑材料，均应符合国家现行有关标准。 6．9．2 混凝土的原材料和配比、最低强度等级、最大水灰比和单方混凝土的胶凝材料最小用量应符合耐久性要求，满足抗裂、抗渗、抗冻和抗侵蚀的需要。隧道结构设计混凝土的最低设计强度等级应符合表6．9．2的规定。

表6．9．2 隧道设计混凝土的最低设计强度等级

钻爆法	喷锚衬砌/喷锚支护	C20/C25
	混凝土/钢筋混凝土衬砌	C25/C30
盾构法	装配式钢筋混凝土管片	C50
顶管法	钢筋混凝土顶管	C50

6．9．3 工程所用钢材应符合国家现行有关标准的规定，其许用拉应力和许用压应力不应超过其规定最低屈服强度的60％，许用剪应力不应超过其规定最低屈服强度的45％，支承应力不应超过其规定最低屈服强度的90％。 6．9．4 普通混凝土和喷锚支护结构中的钢筋及预应力混凝土结构中的非预应力钢筋宜采用HRB400、HRB335或HRB300级钢筋；预应力混凝土结构中的预应力钢筋，宜采用预应力钢绞线、钢丝，或采用热处理钢筋。 6．9．5 钢筋混凝土管片间的螺纹紧固件的连接形式及其机械性能等级应满足构造和结构受力要求，表面应进行防腐蚀处理。 6．9．6 喷锚支护喷射混凝土应采用湿喷；速凝剂宜采用无碱系列环保型产品，水泥强度不宜低于42.5级。 6．9．7 初期支护的钢架宜采用型钢、钢筋或钢管制成，钢管和型钢以及锚杆垫板材质宜为Q235A。

6．10 防水与排水

6．10．1 隧道防水与排水应符合下列规定： 1 应采取可靠的设计、施工措施，保障结构物和设备的正常使用。对地表水和地下水应作妥善处理，洞内外应形成一个完整的防排水系统。 2 隧道防水应满足：衬砌不漏水，安装设备的孔眼不渗水；隧道排水通畅，不浸水；在有冻害地段的隧道，衬砌背后不积水，凝冻季节洞口应封闭，排水沟不冻结。 3 隧道修建及运营中的排水有可能影响周围环境的，应采取防止水土流失、保证水系正常流动的措施。 6．10．2 钻爆法隧道应采取以下防水措施： 1 隧道衬砌防水应充分利用混凝土结构的自防水能力，其抗渗等级不应低于P6，根据需要和埋置深度采用的抗渗等级不应低于P8。在有冻害和最冷月平均气温低于－15℃的地区，防水混凝土的等级应提高。 2 防水混凝土结构的厚度不应小于250mm，裂缝宽度不应大于0.2mm，并不应贯通。当衬砌为钢筋混凝土时，迎水面主筋保护层厚度不应小于50mm。 3 复合衬砌初期支护与二次衬砌之间可铺设防水板或系统盲管、盲沟。 4 围岩破碎、富水、易坍塌地段及地下水、岩溶发育存在突水、突泥可能的特殊地质地段应进行超前地质预报，遇水应注浆堵水或采取其他防水措施。 5 地下水有侵蚀性时，应针对侵蚀类型，压注抗侵蚀浆液，敷设防水、防蚀层，采用抗侵蚀性混凝土措施。 6 最冷月平均气温低于－15℃地区，对地下水的处理应以堵为主。 6．10．3 钻爆法隧道洞口防水与排水应符合下列规定： 1 隧道和明洞的洞口应设置截水沟和排水沟。 2 多雨地区，宜采取措施防止洞口仰坡范围内地表水下渗和冲刷。 3 截水沟设置应符合下列要求： 1) 应设置在洞顶边仰坡外不小于5m； 2) 截水沟坡度应根据地形设置，不应小于1％。当纵坡过陡时应设计急流槽或跌水连接，水沟截面尺寸根据流人截水沟的汇水区流量确定。水量大时，应根据地形将水引至沟谷或涵洞处排泄。 6．10．4 盾构法隧道防水应符合下列规定： 1 盾构法隧道结构混凝土抗渗等级不应低于P12。 2 盾构隧道衬砌结构防水措施选择应符合表6．10．4的规定。

表6．10．4 盾构隧道防水措施选择

防水措施	衬砌结构自防水	接缝防水
		弹性密封垫	嵌缝	注入密封剂	螺孔密封圈
选项	必选	必选	宜选	可选	应选

 

    3 管片接缝应设置密封垫沟槽。防水材料的规格、技术性能和螺孔、嵌缝槽部位的防水措施除应满足设计要求外，应符合现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB 50108的有关规定。 4 管片接缝密封垫应满足在设计水压下和接缝最大张开或错位下不渗漏的要求。

6．10．5 顶管法隧道钢筋混凝土套管的防水应符合下列规定： 1 隧道防水应以套管自防水为基础，接缝防水为重点。 2 钢筋混凝土套管钢承插口接头应采用橡胶密封垫填充。 3 弹性密封填料根据周围环境条件可采用丁腈橡胶、氯丁橡胶及三元乙丙橡胶。 6．10．6 盾构及顶管机头设备进出洞防水应根据具体的地质、水文条件进行专项设计，可采用降水、地层改良、加设止水环、止水板一项或多项措施。  

6．11 隧道附属设施

6．11．1 需要维修作业或后期有安装工程的水下隧道，应设置抽排水设施。 6．11．2 水封运营隧道的竖井应采用可检查、维修的方式封井。 6．11．3 非水封运营的水下隧道，其竖井或巷道洞口部位应设固定式可燃气体监测仪。 6．11．4 隧道洞门型式应满足管道安装、检修、保护及洞内外管道连接要求。

6．12 隧道内管道安装

6．12．1 山岭隧道的平巷、斜巷内管道宜采用支墩架空敷设或覆土敷设；水域隧道内管道宜采用支墩架空敷设。 6．12．2 隧道内的管道布置应满足安装需要，除顶管隧道外，宜保留人员行走、查看管道的空间。 6．12．3 隧道内的管段应根据管道输送介质压力、管段重力的轴向分力及管段安装温度与运行温度差作用进行轴向稳定性验算。 当不满足要求时，宜选择加强支座锚固力、设置补偿器进行变形补偿措施。 6．12．4 水域隧道应对内部管段进行抗漂浮核算，并应采取稳管措施。 6．12．5 当采用支墩架空敷设时，宜采用滑动或滚动支座。管道对接环焊缝不应设置在支座处。支承点间距应满足管段的强度与稳定要求。 6．12．6 隧道内支墩架空安装管道的构件材料可选用普通钢材和不锈钢；当选用普通钢材时，所有钢构件其表面均应采用耐环境腐蚀的防腐层或设置牺牲阳极保护措施。管道连接件应采用同一金属材质。构件设计中宜避免难于检查、清刷的死角和凹槽。 6．12．7管道和管支座、锚固墩、锚固件之间应有良好的绝缘。 6．12．8水域隧道宜充水运营；陆上隧道洞门宜按照封闭运营进行设计。

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7 公路、铁路穿越设计

 

7．1 一般规定

7．1．1 油气管道不宜与公路、铁路反复交叉穿越；需要与公路、铁路交叉时，其穿越点宜选在公路、铁路的路堤段和管道的直线段，穿越宜避开高填方区、路堑、路两侧为同坡向的陡坡地段。当条件受限时也可从公路、铁路的桥梁下交叉穿越。 7．1．2 在穿越公路、铁路的套管或涵洞内，输送管道不应设置水平或竖向弯管。 7．1．3 穿越铁路或二级及以上公路时，应采用顶进套管、顶进箱涵或水平定向钻穿越方式，并满足路基稳定性的要求。对三级及三级以下公路穿越，可采用挖沟法埋设。当套管或涵洞内空间充填细土将穿越管段埋人时，可不设检漏管及两端的封堵。 7．1．4 采用钢套管穿越公路的管段，对管道阴极保护形成屏蔽作用时，应增加牺牲阳极保护。 7．1．5新建公路、铁路与已建管道交叉时，应设置保护管道的涵洞，涵洞尺寸应满足管道运营维护要求。 7．1．6 油气管道与公路、铁路宜垂直交叉，在特殊情况下，交角不宜小于30°。油气管道与公路、铁路桥梁交叉时，在对管道采取防护措施后，交叉角可小于30°，防护长度应满足公路、铁路用地范围以外3m的要求。 7．1．7 油气管道穿越公路、铁路时，其穿越点四周应有足够的空间，满足管道穿越施工、维护及邻近建(构)筑物和设施安全距离的要求。 7．1．8 油气管道不应利用公路、铁路的排水涵洞进行穿越。 7．1．9 油气管道穿越公路、铁路时，套管顶部最小覆盖层厚度应符合表7．1．9的要求。

表7．1．9 套管顶部最小覆盖层厚度

穿越分类	位置	最小覆盖层
铁路穿越	铁路路肩以下	1.7
	自然地面或者边沟以下	1.0
公路穿越	公路路面以下	1.2
	公路边沟底面以下	1.0

  7．1．10 管道穿越公路、铁路时，输送管道或套管的底部应放置在密实而均匀的地层上。 7．1．11 采用套管穿越公路、铁路时，套管内径应大于输送管道外径300mm以上。套管采用人工顶管施工方法时，套管内直径不宜小于1m。 7．1．12 采用套管穿越公路、铁路时，套管长度宜伸出路堤坡脚、排水沟外边缘不小于2m；当穿过路堑时，应长出路堑顶不小于5m。被穿越的公路、铁路有扩建规划时，应按照扩建后的情况确定套管长度。 7．1．13 采用涵洞穿越铁路时，涵洞净空高度不宜小于1.8m，涵洞内宽度不宜小于输送管道外径加2.5m。 7．1．14 采用直接钻孔法敷设穿越管道或者套管时，其钻孔孔洞直径不应超过输送管道或者套管外直径50mm。

7．2 无套管穿越设计

7．2．1 无套管穿越管段设计应进行强度、疲劳、变形、稳定计算。 7．2．2 无套管穿越管段承受的作用除按本规范第4．3．1条规定的以外，可变作用应包括车辆荷载，偶然作用应包括地基不均匀变形。 7．2．3 无套管穿越管段结构计算，应根据实际可能发生的情况进行作用组合。主要组合应为永久荷载与车辆荷载之和；附加组合应为永久荷载与可能发生的可变荷载之和；特殊组合应为主要荷载与偶然作用荷载之和。主要组合按本规范第7．2．4条～第7．2．7条计算，其他组合根据实际情况进行计算分析。 7．2．4 无套管穿越公路的土压力产生的管道应力计算，应符合本规范附录F的规定。 7．2．5 公路车辆荷载产生的管道循环应力计算，应符合本规范附录G的规定。 7．2．6 管道内部压力产生的管道环向应力应按本规范第4．4．2条第1款规定计算。 7．2．7 穿越公路的管道应按本规范第4．4．2条与第4．4．3条进行强度核算。 7．2．8 无套管穿越公路的管道，应按下列方法进行管道环向焊缝和轴向焊缝疲劳复核。 1 环向焊缝疲劳应按下式进行复核。

式中：σ_Lh——车辆荷载产生的管道轴向循环应力(kPa)； σ_FG——钢管环向焊缝耐疲劳极限值(kPa)，按表7．2．8取值； F ——设计系数，按本规范表3．2．2选用。 2 轴向焊缝疲劳应按下式进行复核。

式中：σ_Hh——管道环向循环应力(kPa)； σ_FL——管道纵向焊缝耐疲劳极限值(kPa)，按表7．2．8取值。

表7．2．8 钢管环向、纵向焊缝耐疲劳极限值 σ_FG、σ_FL

钢材等级	最小屈服强度σs(MPa)	最小抗拉强度(MPa)	σFG（MPa）	σFL(MPa)
			所用类型焊缝	电阻焊	埋弧焊
┗175(A25)	175	315	83	145	83
┗210(A)	210	335	83	145	83
┗245(B)	245	415	83	145	83
┗290(X42)	290	415	83	145	83
┗320(X46)	320	435	83	145	83
┗360(X52)	360	460	83	145	83
┗390(X56)	390	490	83	159	83
┗415(X60)	415	520	83	159	83
┗450(X65)	450	535	83	159	83
┗485(X70)	485	570	83	172	90
┗555(X80)	555	625	83	186	97

注：根据材料的规定屈服强度选取材料的耐疲劳极限值，材料的规足屈服强度与表中数据不完全相同时，耐疲劳极限值应选用最接近且小于材料的规定屈服强度对应钢材等级的耐疲劳极限值。

7．2．9 采用无套管的开挖穿越管段。距管顶以上500mm处应埋设钢筋混凝土板；混凝土板上方应埋设警示带。 7．2．10 采用无套管挖沟法穿越管段，回填土必须压实或夯实。路面恢复应达到现行行业标准《公路工程质量检验评定标准》JTJF 80/1的要求。 7．2．11 无套管穿越公路的管段，应验算无内压状态下，管段的径向变形。验算方法根据输送介质的类型，应按现行国家标准《输气管道工程设计规范》GB 50251和《输油管道工程设计规范》GB 50253的有关规定进行。  

7．3 有套管穿越设计

7．3．1 采用涵洞、套管等保护方法穿越公路、铁路时。宜采用钢筋混凝土涵洞、钢筋混凝土套管或者钢质套管。 7．3．2 钢筋混凝土涵洞、套管的设计应根据穿越公路、铁路的不同要求，分别执行现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D 60、《铁路桥涵设计基本规范》TB 10002.1的有关规定。 7．3．3 钢质套管设计宜按本规范第7．2节中无套管穿越计算，强度设计系数F应执行本规范第3．2．2条有关规定，套管的外径与壁厚之比不应小于70，且最小壁厚不应小于7mm。 7．3．4 套管中的输送管道应设置绝缘支撑，设计中应提出保持管道防腐涂层完整性的技术要求。 7．3．5 当一根套管中设置两根或者两根以上输送管道时，应使不同输送管道之间、输送管道与套管之间互相绝缘。

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8 焊接、试压及防腐

 

8．1 焊接、检验

8．1．1 管道焊接应按现行国家标准《输气管道工程设计规范》GB 50251、《输油管道工程设计规范》GB 50253与《油气长输管道工程施工及验收规范》GB 50369的有关规定执行。 8．1．2 水域大、中型穿越管段、山岭长隧道、山岭中长隧道、铁路、二级与二级以上公路的穿越管段，对接接头焊缝均应进行100％射线探伤检验和100％超声波探伤检验。 8．1．3 采用射线探伤检验和超声波探伤检验应按现行行业标准《石油天然气钢质管道无损检测》SY/T 4109进行验收，Ⅱ级及以上为合格。

8．2 清管、测径及试压

8．2．1 穿越管段试压前应进行清管，试压后应再进行清管，输气管道应进行干燥处理。 8．2．2 水域大、中型穿越，山岭长隧道、铁路、高速公路、一级公路穿越管段应单独进行试压。水域小型穿越管段、山岭中长隧道、山岭短隧道、二级及以下的公路穿越管段，在试压条件许可的前提下可与所在线路段合并进行试压。 8．2．3 单独进行试压的穿越管段试压前应进行清管、测径。 8．2．4 穿越管段应分强度试压与严密性试压两阶段进行，严密性试压应在强度试压合格后进行。在稳压时间内压降不大于试验压力的1％为合格。 8．2．5 穿越管段应采用无腐蚀性洁净水作为试压介质。试压时环境温度不宜低于5℃；若环境温度在5℃以下试压，应采取防冻措施。 8．2．6 单独试压的穿越管段，强度试验压力不应小于该处设计内压力的1.5倍，强度试压稳压时间不应少于4h；试压时的环向应力不宜大于钢管的屈服强度的90％。穿越管段的严密性试验的压力不应低于该处设计内压力、稳压时间不应少于24h。 8．2．7 重要的水域水平定向钻穿越管段，除应在回拖前按照本规范第8．2．3条～第8．2．6条进行清管、测径、试压以外，回拖后宜进行第二次严密性试压，第二次严密性试压的压力为设计压力，稳压时间不应小于4h。 8．2．8 穿越管段与两端线路管段连接处的焊口不应强力组装，不应出现使连接管段发生强制变形的连接。

8．3 防腐

8．3．1 穿越管段应按现行国家标准《钢质管道外腐蚀控制规程》GB/T 21447进行腐蚀控制设计。 8．3．2 穿越管段应根据穿越工程需要选取适宜的防腐涂层。当所选防腐涂层种类与线路段相同时，应比相邻线路管段提高一个等级，或采用该种涂层标准中的最高级。防腐涂层的防腐、补口及补伤，应按管段所用防腐涂层的相关标准要求执行。 8．3．3 水平定向钻穿越段位于岩石、卵石、砾石段地层时，宜选择耐磨、耐划伤的管道防腐涂层；或在防腐层外侧施加保护层。 8．3．4 管道支撑件、护管或稳管构筑物处于腐蚀性环境中时，应采用相应的防腐蚀措施。 8．3．5 水域大中型穿越管段的一端应设置阴极保护的测试点，小型穿越管段可与一般线路段结合不单独设阴极保护测试点。 8．3．6 大型水域穿越管段若有接地或独立采用牺牲阳极保护，管段两端宜设置绝缘接头。 8．3．7 穿越管段的稳管构筑物、隧道中的支护管段构筑物或构件，应与管段绝缘，但不应对管段产生电屏蔽。 8．3．8 穿越管段的补口和补伤，应按照管段所用防腐涂层的相关标准要求执行，并应按照管道施工安装、运营环境条件提出相应的技术要求。 8．3．9 穿越管段敷设时应达到所选用涂层等级的漏电检测要求；安装时不应损伤防腐涂层的完整性，安装完毕后，应再对管段进行检漏，应达到所选用涂层等级的漏电检测要求。

附录A 偏压隧道衬砌作用计算方法

A．0．1 偏压隧道设计时，在假定偏压分布图形与地面坡度一致(图A．0．1)作用下，其垂直压力宜按下列公式计算：

式中：h——内侧由拱顶水平至地面的高度(m)； h'——外侧由拱顶水平至地面的高度(m)； B——隧道宽度(m)； γ——围岩重度(kN/m³)； θ ——顶板土柱两侧摩擦角(°)；当无实测资料时，宜按表A．0．1选取； λ ——内侧的侧压力系数； λ' ——外侧的侧压力系数； α ——地面坡度角(°)； φ_c——围岩计算摩擦角(°)； β ——内侧产生最大推力时的破裂角(°)； β' ——外侧产生最大推力时的破裂角(°)；

表A．0．1 顶板土桩两侧摩擦角 θ 取值

围岩级别	Ⅰ～Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ
θ	0.9φc	(0.7~0.9)φc	(0.5~0.7)φc	(0.3~0.5)φc

 

A．0．2 在荷载作用下的水平侧压力宜按下列公式计算：

式中：h_i——内侧任一点 i 至地面的距离(m)； h_i'——外侧任一点 i 至地面的距离(m)。

附录B 浅埋隧道衬砌作用计算方法

B．0．1 地面基本水平的浅埋隧道，所受作用具有对称性(图B．0．1)。计算应符合下列规定：

    1 垂直压力应按下列公式计算：

式中：B——隧道宽度(m)； γ ——围岩重度(kN/m³)； h——洞顶至地面高度(m)； θ——顶板土柱两侧摩擦角(°)，为经验数值； λ ——侧压力系数； φ_c——围岩计算摩擦角(°)； β——产生最大推力时的破裂角(°)。 2 水平压力应按下式计算：

式中：h_i——内外侧任意点至地面的距离(m)。 B．0．2 当洞顶至地面高度 h 小于深埋隧道垂直作用计算高度 h_a时，取 θ＝0，应属超浅埋隧道。 B．0．3 当洞顶至地面高度 h 大于等于2.5倍深埋隧道垂直作用计算高度 h_a时，式(B．0．1-1)不适用，应按深埋隧道计算。

附录C 盾构隧道、顶管隧道作用计算

C．0．1 作用在结构上的竖向土压力，其标准值应按覆盖土层厚度及其物理力学指标确定。 1 当结构顶覆盖土层为淤泥质土时，隧道顶竖向土压力标准值应按下式计算： 隧道拱背部的竖向土压力可近似地简化成均布压力，其标准值为： 式中：F_sv.k1——隧道顶上部竖向土压力标准值(kN/㎡)； F_sv.k2——隧道拱背部竖向土压力标准值(kN/㎡)； r_si——隧道上部第i层土层重度(kN/m³)，地下水以下取有效重度； h_i——隧道上部第i层土层厚度(m)； R₂——隧道外半径(m)。 2 隧道顶覆土层不属上述情况时，隧道顶竖向土压力标准值应按下列公式计算： 式中：F_sv.k3——隧道顶上部竖向土压力标准值(kN/㎡)； C_j——隧道竖向土压力系数； B_t——隧道上部土层压力传递到管顶处的影响宽度(m)； D₁——隧道外径(m)； φ——隧道顶土体的内摩擦角(°)； C——土体的黏聚力(kN/㎡)； H_s——隧道顶至原状地面埋置深度(m)； K_aμ——原状土的主动土压力系数和内摩擦系数的乘积，黏性土可取0.13，饱和黏土可取0.110，砂和砾石可取0.165。 3 当盾构、顶管隧道穿越岩层时，隧道顶部竖向岩石应按下式对水、土压力分算： 式中：F_sv,k4——隧道顶上部竖向土压力标准值(kN/㎡)； r_s——穿越围岩容重； H_s——隧道围岩松动影响高度(m)，一般取1倍～2倍隧道外径； α——水压影响系数，一般取0.2～0.8；穿越围岩节理、裂隙发育，渗透系数不小于10^-3cm/s且其上没有隔水土层时，取0.8，穿越围岩微、弱透水或围岩上有较厚隔水层时，取0.2； H_w——隧道顶至设计洪水位高差(m)。 C．0．2作用在隧道上的侧向土压力，采用水土分算，土的侧压力为主动土压力，地下水压力按静水压力计算，水的重度可取10kN／m³。主动土压力可按下列公式计算： 式中：F_h,k——隧道侧向土压力标准值(kN/㎡)，作用在隧道中心； K_a——主动土压力系数； φ——隧道顶土体的内摩擦角(°)。 C．0．3温度作用标准值，其准永久作用系数可取1.0。

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附录D 盾构管片内力计算

 

D．1 隧道截面内力计算的基本原则

D．1．1 隧道的结构计算，应根据施工过程中的每个阶段和竣工后的状态下的作用分别进行计算。 D．1．2 隧道横截面的设计作用，应以作为设计对象的隧道区间内最不利的条件为基础进行确定。 D．1．3 钢筋混凝土管片的非静定力或弹性变形计算，可不计算钢筋影响，将混凝土全截面视为有效截面进行计算。 D．1．4 管片截面内力计算可采用惯用计算法、修正惯用计算法、梁弹簧模型法。

D．2 隧道截面内力惯用法与修正惯用法计算

D．2．1 隧道管片结构受力计算可按图D．2．1进行。

图D．2．1 隧道管片结构受力计算图  

D．2．2 惯用计算法和修正惯用计算法的隧道管片截面内力计算公式可按表D．2．2。

 

表D．2．2 惯用计算法和修正惯用计算法的隧道管片截面内力计算公式

 

D．2．3 当利用惯用计算法、修正惯用计算法时，混凝土管片主体、管片接头的弯矩设计值应分别按下列公式计算：

 

 

式中：M_c——管片主体弯矩设计值(N·m)； M_t——管片接头弯矩设计值(N·m)； M_g——惯用计算法弯矩计算值(N·m)； ζ——弯矩增减系数(0～1.0)，地基反力大的坚硬地基取低值，地基反力小的软弱地基取高值。

D．2．4 管片主体的剪力设计值取主体最大计算剪力值，同时应对斜向受拉钢筋进行应力校核。 D．2．5 管片接头的剪力设计值取主体最大计算剪力值，应对每处接头的全部螺栓进行应力校核。 D．2．6 当利用惯用计算法、修正惯用计算法时，不能计算环间设计剪力值，但可由垂直水、土压力及自重求解每一环的剪力值。  

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附录E 顶管法隧道结构计算

 

E．1 管道允许顶力计算

E．1．1 钢管顶管传力面允许最大顶力可按下式计算：

式中： F_ds——钢管管道允许顶力设计值(N)； φ₁——钢管受压强度折减系数，可取1.00； φ₃——钢管脆性系数，可取1.00； φ₄——钢管顶管稳定系数，可取0.36；当顶进长度小于300m且穿越土层均匀时，可取0.45； f_s——钢管受压强度设计值(N/mm²)； A_p——管道的最小有效传力面积(mm²)； γ_Qd——顶力分项系数，可取1.30。 E．1．2 钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力可按下式计算：

式中：F_dc——混凝土管道允许顶力设计值(N)； φ₁——混凝土材料受压强度折减系数，可取0.90； φ₂——偏心受压强度提高系数，可取1.05； φ₃——材料脆性系数，可取0.85； φ₅——混凝土强度标准调整系数，可取0.79； f_c——混凝土受压强度设计值(N/mm²)。

E．2 套管强度验算

E．2．1 钢套管管壁截面的最大组合折算应力应满足下列公式：

式中：σ_θ——钢管管壁横截面最大环向应力(N/mm²)； σ_x——钢管管壁横截面最大纵向应力(N/mm²)； σ——钢管管壁的最大组合折算应力(N/mm²)； η——应力折算系数，取0.9； f——钢材的强度设计值(N/mm²)； b₀——管壁计算宽度(mm)，取1000mm； φ——弯矩折算系数，有水内压时取0.7，无内水压时取1.0； φ_c——可变作用组合系数，取0.9； t₀——管壁计算厚(mm)，使用期间试算时设计壁厚应扣除2mm，施工期间不扣除； r₀——管的计算半径(mm)； M——在作用组合作用下钢管管壁截面上的最大环向弯矩设计值(N·mm)； N——在作用组合作用下钢管管壁截面上的最大环向轴力设计值(N)； E_d——钢管管侧原状土的变形模量(N/mm²)； E_p——钢管管材的弹性模量(N/mm²)； K_gm、K_vm、K_wm——分别为钢管管道自重、竖向土压力和管内水重作用下管壁截面的最大弯矩系数，分别取0.083、0.138、0.083； D₁——管道外直径(mm)； Q_ik——地面堆载或车载传递至管道顶压力的较大标准值； v_p——钢管管材泊松比，可取0.3； a——钢管管材线膨胀系数； △T——钢管的计算温差； R₁——钢管顶进施工变形形成的曲率半径(mm)； f₁——顶进管道直线顶进允许偏差(mm)，可按表E．2．1确定； L₁——出现偏差的最小间距(mm)，视顶管直径和土质决定，一般可取50m。

表E．2．1 顶管管道直线顶进允许偏差(mm)

项目				允许偏差
				钢筋混凝土管	钢管
1	直线顶管水平轴线	顶进长度L＜400m		50	130
		400m≤顶进长度L＜1000m		100	200
		顶进长度L≥1000m		L/10	100＋L/10
2	直线顶管内底高程	顶进长度L＜300m	D1＜1500	＋30，－40	＋60，－60
			D1≥1500	＋40，－50	＋90，－90
		300m≤顶进长度L＜1000m		＋60，－90	＋100，－100
		顶进长度L≥1000m		＋90，－100	＋150，－100，－L/10

 

E．2．2 钢筋混凝土顶管管道在组合作用下，管道横截面的环向内力可按下列公式计算：

 

 

式中：M——管道横截面上的最大弯矩设计值(N·mm/m)； r₀——圆管的计算半径(mm)，即自圆管中心至管壁中心的距离； N——管道横截面上的轴力设计值(N/m)； P_i——作用在隧道上的第i项作用设计系数； K_mi——弯矩系数，应根据作用类别取土的支撑角为120°，可按表E．2．2选用； K_ni——弯矩系数，应根据作用类别取土的支撑角为120°，可按表E．2．2选用。

 

表E．2．2 圆形刚性管弯矩系数

作用类型	内力系数
	KmA	KmB	KmE	KnA	KnB	KnE
垂直均布作用	0.154	0.136	-0.138	0.209	-0.021	0.500
结构自重	0.100	0.066	-0.076	0.236	-0.048	0.250
隧道上部土重	0.131	0.072	-0.111	0.258	-0.070	0.500
管内充水及其他结构重量	0.100	0.066	-0.076	-0.240	-0.208	-0.069
侧向主动土压力	-0.125	-0.125	0.125	0.500	0.500	0

注：A－隧道底部；B-隧道顶部；E-隧道中部两侧。

E．3 套管稳定性验算

E．3．1 钢管管壁截面的临界压力应按下式计算：

 

式中：n——管壁失稳时的褶皱波数，其取值应使临界压力最小并不小于2； v_s——管两侧土体的泊松比，应根据土工实验确定，一般对砂性土可取0.30，黏性土可取0.40； v_p——钢材的泊松比，取0.30； D₀——管壁中心直径(mm)； E_p——管材弹性模量(N/mm²)； E_d——管侧土的变形模量(N/mm²)。 E．3．2 钢管管道在土压力和地面作用下产生的最大竖向变形应按下式计算：

 

 

式中：k_b——竖向压力作用下管道竖向变形系数，取0.089； ψ_q——地面作用传递至管顶压力的准永久作用系数； I_p——钢管截面模量(mm⁴/m)； r₀——圆管的计算半径(mm)，即自圆管中心至管壁中心的距离。

附录F 无套管穿越公路土压力产生的管道应力计算

F．0．1 土压力产生的管道环向应力 σ_He可按下式计算：

式中： σ_He——土压力产生的管道环向应力(kPa)； K_He——钻孔方式土压力产生管道环向应力的刚度系数； B_e——土压力埋深影响系数； E_e——土压力挖掘系数； γ——土壤的容重(kN/m³)，如果有岩土试验取实际试验值，一般可取15.9kN/m³； D——穿越管道外直径(m)。 F．0．2 土压力产生管道环向应力的刚度系数 K_He，可根据土壤反作用模量 E' 和管道的壁厚与外直径的比值 δ/D，按表F．0．2-1取值，当不能从表中直接获取数据时，应按图F．0．2确定；采用钻孔施工方法的土壤反作用模量E'，可按表F．0．2-2取值。在无勘察资料的情况下，E'一般可取3.4MPa。采用开挖夯实管沟回填方法，E' 应高于钻孔施工方法；

表F．0．2-1 钻孔方式土压力产生管道环向应力的刚度系数 K_He

δ/D	E’(MPa)
	1.4	3.4	6.9	13.8
0.01	8500	6500	4600	3350
0.02	3100	2800	2400	2000
0.03	1400	1320	1260	1200
0.04	750	750	750	750
0.05	650	650	650	650
0.06	450	450	450	450
0.07	350	350	350	350
0.08	200	200	200	200

 

图F．0．2 钻孔方式土压力产生管道环向应力的刚度系数K_He  

表F．0．2-2 采用钻孔施工方法的土壤反作用模量 E'

土壤状态	E’(MPa)
高塑性的软塑~可塑黏性土和粉土	1.4
低~中塑性的软塑~可塑黏性土和粉土、松散砂和砾石	3.4
硬塑~坚硬的黏性土和粉土、中密的砂和砾石	6.9
密实~很密实的砂和砾石	13.8

 

F．0．3 钻孔方式土压力产生管道环向应力的埋深影响系数 Be，应根据土壤分类和管线埋深与钻孔直径的比值 H/B_d，按表F．0．3取值，当不能从表中直接获取数据时，应按图F．0．3-1确定；在不能确定钻孔直径B_d的情况下，宜取B_d＝D＋50mm；对于开挖施工方法，宜取B_d＝D。

 

表F．0．3 钻孔方式土压力产生管道环向应力的埋深影响系数 B_e

H/Bd	土壤类型
	A	B
2	0.64	0.64
4	0.99	0.77
6	1.17	0.99
8	1.27	1.10
10	1.35	1.15
12	1.36	1.17
14	1.36	1.17
16	1.36	1.17
18	1.36	1.17
20	1.36	1.17
22	1.36	1.17
24	1.36	1.17
26	1.36	1.17
28	1.36	1.17
30	1.36	1.17

 

图F．0．3 钻孔方式土压力产生管道环向应力的埋深影响系数 B_e  

F．0．4 钻孔方式土压力产生管道环向应力挖掘系数 E_e，应根据钻孔直径与管线直径比值 B_d/D，按表F．0．4取值，当不能从表中直接获取数据时，应按图F．0．4确定；在不能确定钻孔直径时，宜取 E_e＝1.0；对于开挖敷管施工方法，宜取 E_e＝1.0。

 

表F．0．4 钻孔方式土压力产生管道环向应力的挖掘系数 E_e

Bd/D	Ee
1.00	0.83
1.05	0.91
1.10	0.95
1.15	1.08
1.20	1.18
1.25	1.29
1.30	1.40

 

图F．0．4 钻孔方式土压力产生管道环向应力的挖掘系数 E_e

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附录G 无套管穿越公路车辆荷载产生的管道循环应力计算

 

G．1 车辆荷载产生的管道环向循环应力计算

G．1．1 车辆荷载产生的管道环向循环应力σ_Hh应按下式计算：

式中：σ_Hh——车辆荷载产生的管道环向循环应力(kPa)； K_Hh——公路车辆荷载产生环向循环应力的刚度系数，可按表G．1．1-1取值，当不能从表中直接获取数据时，应按图G．1．1-1确定； G_Hh——公路环向循环应力的几何因素，可按表G．1．1-2取值，当不能从表中直接获取数据时，应按图G．1．1-2确定； R——公路路面类型系数，可按表G．1．1-3取值； L——公路车辆车轴类型系数，可按表G．1．1-3取值； F_i——冲击系数。冲击系数是输送管线在穿越处埋深H的函数，按表G．1．1-4取值，当不能从表中直接获取数据时，可内插确定； w——车轮均布荷载标准值，取双轴 w＝583kPa。

表G．1．1-1 公路车辆荷载产生管道环向应力的刚度系数 K_Hh

δ/D	Er’(MPa)
	34.00	69.00	138.00
0.01	19.50	13.00	6.50
0.02	19.00	14.00	9.50
0.03	13.50	11.00	8.50
0.04	8.70	8.00	6.00
0.05	6.50	6.00	4.50
0.06	4.50	4.00	3.50
0.07	2.65	2.60	2.00
0.08	1.35	1.30	1.25

 

图G．1．1-1 公路车辆荷载产生管道环向应力的刚度系数 K_Hh  

表G．1．1-2 公路环向循环应力的几何因素 G_Hh

D(mm)	H(m)
	0.90~1.20	1.80	2.40	3.00
100	1.45	1.35	0.85	0.65
200	1.40	1.34	0.84	0.64
300	1.30	1.05	0.83	0.63
400	1.20	0.95	0.82	0.62
500	1.15	0.90	0.76	0.60
600	1.13	0.87	0.72	0.58
700	1.10	0.85	0.67	0.57
800	1.00	0.80	0.65	0.55
900	0.99	0.79	0.63	0.50
1000	0.95	0.74	0.62	0.45

 

图G．1．1-2 公路环向循环应力的几何因素 G_Hh  

表G．1．1-3 公路路面类型系数 R 和车轮车轴类型系数 L

管道埋深H＜1.2m、直径D≤305mm
路面类型	车轴类型	R	L
刚性路面	双轴	0.90	0.65
弹性路面	双轴	1.00	0.75
无路面	双轴	1.20	0.80
管道埋深H＜1.2m、直径D＞305mm；埋深H≥1.2m的各种管径
路面类型	车轴类型	R	L
刚性路面	双轴	0.90	0.65
弹性路面	双轴	1.00	0.65
无路面	双轴	1.10	0.65

 

表G．1．1-4 公路车辆荷载冲击系数 F_i

H(m)	Fi
1	1.50
2	1.45
3	1.35
4	1.26
5	1.18
6	1.10

 

    公路车辆荷载产生环向循环应力的刚度系数 K_Hh，应根据土壤弹性模量 E_r和管道的壁厚与直径的比值 δ/D 确定。其中，土壤弹性模量 E_r，应按表G．1．1-5取值。

 

表G．1．1-5 土壤弹性模量 E_r

土壤状态	Er(MPa)
软塑~可塑黏性土和粉土	34
硬塑~坚硬的黏性土和粉土、中密的砂和砾石	69
密实~很密实的砂和砾石	138

G．2 车辆产生的管道轴向循环应力计算

G．2．1 车辆荷载产生的管道轴向循环应力 σ_Lh应按下式计算：

式中： σ_Lh——车辆荷载产生的管道轴向循环应力(kPa)； K_Lh——公路车辆荷载产生管道轴向循环应力的刚度系数，按表G．2．1-1取值，当不能从表中直接获取数据时，应按图G．2．1-1确定； G_Lh——公路轴向循环应力的几何因素，按表G．2．1-2取值，当不能从表中直接获取数据时，应按图G．2．1-2确定。

表G．2．1-1 公路车辆荷载产生管道轴向应力的刚度系数 K_Lh

δ/D	Er’(MPa)
	34	69	138
0.01	14.50	9.50	6.00
0.02	14.00	9.50	7.00
0.03	12.00	8.50	6.00
0.04	9.50	7.00	4.50
0.05	8.50	6.50	4.20
0.06	7.60	5.10	3.20
0.07	7.40	7.90	3.00
0.08	7.20	7.80	3.00

 

图G．2．1 公路车辆荷载产生管道轴向应力的刚度系数 K_Lh  

表G．2．1-2 公路轴向循环应力的几何因素 G_Lh

D(mm)	H(m)
	0.90~1.20	1.80	2.40	3.00
100	1.85	1.74	1.72	1.65
200	1.35	1.25	1.15	1.10
300	1.20	1.05	0.90	0.85
400	1.17	0.95	0.85	0.75
500	1.10	0.90	0.82	0.70
600	1.05	0.87	0.75	0.65
700	0.95	0.85	0.73	0.63
800	0.90	0.84	0.70	0.60
900	0.87	0.75	0.65	0.55
1000	0.85	0.65	0.62	0.50

 

图G．2．1-2 公路轴向循环应力的几何因素 G_Lh

本规范用词说明

1 为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下： 1) 表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”； 2) 表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”； 3) 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”； 4) 表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。 2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

    《建筑结构荷载规范》GB 50009 《地下工程防水技术规范》GB 50108 《输气管道工程设计规范》GB 50251 《输油管道工程设计规范》GB 50253 《油气长输管道工程施工及验收规范》GB 50369 《油气输送管道线路工程抗震技术规范》GB 50470 《油气田及管道岩土工程勘察规范》GB 50568 《高压锅炉用无缝钢管》GB 5310 《高压化肥设备用无缝钢管》GB 6479 《内河交通安全标志》GB 13851 《油气输送管道工程测量规范》GB/T 50539 《输送流体用无缝钢管》GB/T 8163 《石油天然气工业管线输送用钢管》GB/T 9711 《钢质管道外腐蚀控制规程》GB/T 21447 《预制混凝土衬砌管片》GB/T 22082 《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JC/T 640 《钢筋机械连接技术规程》JGJ 107 《公路桥涵设计通用规范》JTGD 60 《公路工程质量检验评定标准》JTJF 80/1 《石油天然气钢质管道无损检测》SY/T 4109 《铁路桥涵设计基本规范》TB 10002.1

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