工艺管道沉降的分析与防护四川石油天然气建设工程有限责任公司川中分公司李锐摘要在油气田地面工程建设中，如净化厂、集输站场与单井站场施工过程，工艺管道安装是必不可少的重要部分，并且大多数管道将进行埋地敷设。在施工过程中，以及完工后的使用中，埋地段工艺管道往往由于管道回填、基础处理等多种因素会造成管道的沉降。本文就工艺管道的沉降进行分析，并提出相关防护措施。关键词：埋地工艺管道；沉降；防护措施AbstractInOil-GasfieldSurfaceEngineeringconstruction,suchasthepurificationplant,gathering&transportationstationandthesinglewellyardconstructionprocess,theinstallationofsystempipelineistheessentialimportantpart,andmostofsystempipelinewouldbeburiedunder-grand.Duringtheconstructionprocess,afteraswellasfinishesintheuse,fortheburiedsectionofsystempipeline,avarietyoffactors,suchasimproperbackfill&handlingoffoundation,causethepipelinesettlement.Thisarticleanalyzesthesettlementofsystempipeline,andprotectivemeasuresputforward.Keyword：buriedpipeline;settlement;protectivemeasures1.概述在油气田地面工程建设的厂站施工过程，工艺管道安装是必不可少的重要部分,其中大部分工艺管道采用埋地敷设。因此，在施工中必须先根据施工图纸进行放线、管沟开挖，对焊接完成的工艺管道进行检测、防腐、保温之后进行回填。埋地工艺管道回填过程很多不确定性因素导致在回填过程中或回填完成后，回填土会有不均匀沉降现象。回填土沉降导致工艺管道弯曲形变，一旦超过容许变形值，最终可能导致管道输送介质泄漏或爆炸事故。因此对工艺管道的沉降问题的防护在油气田地面建设中是很重要的。本文就工艺管道沉降问题进行分析，并提出一定的防护措施。2.对沉降的分析2.1管道受力分析2.1.1管道自身所受重力：包括埋地管道自身重力、埋地管道连接的管道及阀门等重力传递至埋地管道上的载荷和管道输送介质所受重力（将管道与输送介质作为整体进行分析）；2.1.2管道基础对管道本体向上的支撑力；2.1.3管道输送介质时介质波动对管道产生的动载荷；2.1.4管道上覆土对管道本体产生的附加载荷，其大小随埋深的增加而增加；通常站场内工艺管道埋设方式采用沟埋式，即开挖管沟后进行管道敷设，然后进行分层夯实回填。假设沟内任一深度的平面上，回填土的竖向压力均匀分布，且管顶承担全部填土压力，则管顶竖向土压力为essWKgDH（式2.1.4a）1exp2//2gKDKHfDHKf（式2.1.4b）式中，We为单位长度管顶土压力；Kg为管顶竖向土压力集中系数；K为水平土压力系数；f为沟壁摩擦系数；ρs为土壤密度；D为管道外径；H为管顶回填土高度。2.1.5地面载荷传递至管道的附加力，其大小通常随埋深的增加而减小；油气田地面工程站场内工艺管道通常埋深较浅，因此计算方法可使用扩散角法。假设地面载荷通过作用面，与载荷面边沿成一定角度向下层土壤形成扩散压力，扩散角法主要包括美国波斯顿规范和德国柯勒规范。波斯顿规范认为在扩散空间的任一水平面上，地面载荷对管顶的附加垂直载荷为均布压力。扩散角α根据经验取值（美国30°，日本45°），则条件载荷作用于深H平面的附加力为q2tanQbbH（式2.1.5a）柯勒规范认为在载荷面下的压力强度均匀分布，载荷面以外在扩散角（β=55°）范围内，压力强度线性递减为零。条件载荷作用于深H平面的附加力为qtanQbbH（式2.1.5b）αα（）波斯顿法（）柯勒法ββ图2.1.5扩散角法地面附加载荷示意图2.2管道沉降因素分析埋地工艺管道系统处于一个载荷平衡状态。一旦基础对管道支撑力不足够时，平衡状态被破坏，则沉降就会发生。从受力分析可以看出，只要管道基础具有足够承载力和稳定性，管道就不会发生沉降。管道安装过程中，管道自身重力、机具设备等在地面上产生的地面载荷，以及回填时产生的载荷对受力平衡状态起主要破坏作用；管道运行中，首次运行时管道充满液态介质时自身重量变化、管道输送介质时管道中的介质波动产生的动载荷，以及地表水下渗产生的渗流破坏作用对载荷平衡状态起主要破坏作...
