史 航

中國石油天然氣管道工程有限公司

《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》（以下簡稱“完整性規(guī)范”）作為管道管理的先進(jìn)理念和最佳實(shí)踐方法，涵蓋管道建設(shè)、運(yùn)營至報(bào)廢的整個(gè)生命周期過程。管道建設(shè)階段從規(guī)劃設(shè)計(jì)開始，運(yùn)用各項(xiàng)技術(shù)手段，將一項(xiàng)管道工程從設(shè)想（設(shè)計(jì)文件）通過施工變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的管道設(shè)施。油氣管道的基本屬性如管徑、管材、輸送壓力和溫度、敷設(shè)方式、長度、所經(jīng)地區(qū)、穿跨越工程、管道站場設(shè)置、控制水平等等，都是經(jīng)設(shè)計(jì)確定的，設(shè)計(jì)不僅決定了管道建設(shè)條件的難易，也決定了運(yùn)營維護(hù)條件的優(yōu)劣。因此，為管道工程做出科學(xué)合理、高質(zhì)量的設(shè)計(jì)，是管道本質(zhì)安全的基礎(chǔ)，也是管道完整性管理的第一步。

本文結(jié)合管道設(shè)計(jì)工作，談一下如何在設(shè)計(jì)中考慮管道完整性管理的問題。

1 完整性規(guī)范對設(shè)計(jì)方面的要求

1.1 一般要求

完整性規(guī)范第4章對設(shè)計(jì)提出了基本（一般）的要求：“完整性管理應(yīng)貫穿管道全生命周期，包括設(shè)計(jì)、采購、施工、投產(chǎn)、運(yùn)行和廢棄等各階段”（4.1條），“新建管道的設(shè)計(jì)、施工和投產(chǎn)應(yīng)滿足完整性管理的要求”（4.2條）。設(shè)計(jì)作為管道項(xiàng)目的謀劃階段，也是管道完整性管理的開始，該階段對管道的安全、質(zhì)量至關(guān)重要，是完整性管理的基礎(chǔ)。所以要求管道的設(shè)計(jì)必須滿足完整性管理的要求。規(guī)范中對設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識別、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)都提出了要求，并要求“積極采用新技術(shù)”（4.7條），當(dāng)然也包括設(shè)計(jì)的新技術(shù)。

1.2 數(shù)據(jù)采集與整合

數(shù)據(jù)采集是完整性管理的第一步。完整性規(guī)范規(guī)定：“數(shù)據(jù)采集與整合工作應(yīng)從設(shè)計(jì)期開始，并在完整性管理全過程中持續(xù)進(jìn)行”（4.3條）�！皯�(yīng)明確管道全生命周期不同階段需采集數(shù)據(jù)的種類和屬性，并按照源頭采集的原則進(jìn)行采集”（5.1.1.1條）�！皵�(shù)據(jù)來源包括設(shè)計(jì)、采購、施工、投產(chǎn)、運(yùn)行、廢棄等過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還包括管道測繪記錄、環(huán)境數(shù)據(jù)、社會資源數(shù)據(jù)、失效分析、應(yīng)急預(yù)案等”（5.1.1.2條）�！肮艿栏木�時(shí)，應(yīng)測量新的中心線，并及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新”（5.1.3.1.3條）。以上條文，強(qiáng)調(diào)了作為管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源——設(shè)計(jì)的重要性。

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在建設(shè)階段是不斷完善的，完善之后需要向運(yùn)營單位提交�！霸谠囘\(yùn)行之前，管道建設(shè)單位應(yīng)將管道設(shè)計(jì)資料、中心線數(shù)據(jù)、施工記錄、評估報(bào)告、相關(guān)協(xié)議等管道數(shù)據(jù)提交給運(yùn)營單位”（5.2.1條）�！皯�(yīng)采用結(jié)構(gòu)化的實(shí)體數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)全生命周期數(shù)據(jù)的管理和有效維護(hù)”（5.3.2條）�！皯�(yīng)采取管理措施確保數(shù)據(jù)精度和時(shí)效性”（5.3.5條）。從以上看出，設(shè)計(jì)在各階段（至投產(chǎn)交付）都有具體的數(shù)據(jù)采集與整合的任務(wù)。

1.3 高后果區(qū)識別

高后果區(qū)識別是完整性管理的第二步。首先是設(shè)計(jì)階段的高后果區(qū)識別：“在建設(shè)期開展高后果區(qū)識別，優(yōu)化路由選擇。無法避繞高后果區(qū)時(shí)應(yīng)采取安全防護(hù)措施”（4.4條），“建設(shè)期識別出的高后果區(qū)應(yīng)作為重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域。試壓及投產(chǎn)階段應(yīng)對處于高后果區(qū)管段重點(diǎn)檢查，制定針對性預(yù)案，做好沿線宣傳并采取安全保護(hù)措施”（6.3.1條），“地區(qū)發(fā)展規(guī)劃足以改變該地區(qū)現(xiàn)有等級時(shí)，管道設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地區(qū)發(fā)展規(guī)劃劃分地區(qū)等級”（6.3.4條）。設(shè)計(jì)人員掌握管道沿線詳細(xì)的自然、人文、評價(jià)等各類資料，劃分地區(qū)等級、識別高后果區(qū)是管道線路設(shè)計(jì)的工作之一，設(shè)計(jì)中采取合理的技術(shù)應(yīng)對措施，對管道運(yùn)營安全起到保障作用。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

“應(yīng)在設(shè)計(jì)階段和施工階段進(jìn)行危害識別和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和投產(chǎn)優(yōu)化，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)；設(shè)計(jì)與施工階段的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)宜參考或模擬運(yùn)行條件進(jìn)行”（7.1.2條）。這一條非常重要，設(shè)計(jì)在施工之前，能夠首先識別出各段管道的危害和風(fēng)險(xiǎn)，就能做出針對性地設(shè)計(jì)，采取技術(shù)措施規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

“建設(shè)期各階段的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)宜作為各階段工作成果的評估依據(jù)之一。在風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)報(bào)告所提出的風(fēng)險(xiǎn)消減措施應(yīng)得到有效落實(shí)”（7.3.3.6條），“應(yīng)對提出的風(fēng)險(xiǎn)消減措施建議的有效性進(jìn)行分析”（7.3.8.2條），“如未滿足風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)改進(jìn)管道完整性管理活動(dòng)或改進(jìn)管道設(shè)計(jì)施工管理活動(dòng)”（7.4.3條）。以上各條均包含對設(shè)計(jì)的要求。

1.5 運(yùn)營階段完整性管理需要設(shè)計(jì)的配合

完整性評價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)削減與維修維護(hù)、效能評估這些完整性管理工作（完整性規(guī)范第8、9、10章）雖然以運(yùn)營單位為主，但設(shè)計(jì)單位作為技術(shù)服務(wù)與咨詢部門，可以且有能力參與這些工作，持續(xù)地為管道的完整性管理服務(wù)。比如管道需要改造、維護(hù)時(shí)，也需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)單位就要根據(jù)規(guī)范的要求、業(yè)主的需求，做出完善的設(shè)計(jì)，達(dá)到完整性管理的要求。

從以上幾方面看出，完整性規(guī)范對管道設(shè)計(jì)做出了多項(xiàng)要求，這些新的要求是全面提高我國油氣管道設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理水平的需要。管道設(shè)計(jì)人員必須認(rèn)識到，管道設(shè)計(jì)不能僅“滿足設(shè)計(jì)規(guī)范”，同時(shí)要符合完整性規(guī)范要求。設(shè)計(jì)時(shí)考慮長遠(yuǎn)了，設(shè)計(jì)站位高了，設(shè)計(jì)質(zhì)量也就提高了。

2 貫徹執(zhí)行完整性規(guī)范的幾項(xiàng)重要工作

2.1 設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)采集與整合

2.1.1 線路數(shù)據(jù)的質(zhì)量

規(guī)劃設(shè)計(jì)階段根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)、輸送量、輸送距離等計(jì)算分析得出管徑、壓力、溫度等工藝參數(shù)。參數(shù)與資源、市場、管線或管網(wǎng)特征等條件關(guān)聯(lián)度大，基于大量的管道水力計(jì)算與分析的經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是較好的。

管道線路與管道長度、經(jīng)過地區(qū)的人口密度、沿線的地形地質(zhì)條件、經(jīng)過河流山體等障礙物的情況密切相關(guān)，包含了復(fù)雜的自然和社會因素，對完整性管理來說是重點(diǎn)。線路選線需要設(shè)計(jì)人員秉持認(rèn)真科學(xué)的態(tài)度，深入現(xiàn)場實(shí)地勘查，廣泛收集資料，線路數(shù)據(jù)的質(zhì)量就好。

舉一例子：某管道穿過山區(qū)，管道若爬山敷設(shè)，給施工和后期運(yùn)營管理帶來困難，投資也較高，并存在地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。若從山間谷地中穿過，埋設(shè)容易、投資少，但谷地內(nèi)人口較密集，屬于高后果區(qū)，存在第三方損害的風(fēng)險(xiǎn)。受青島輸油管道泄漏爆炸事故的影響，地方政府、企業(yè)和設(shè)計(jì)單位均不愿讓管道穿越人口密集區(qū)，而采取管道經(jīng)過城鎮(zhèn)外圍的山區(qū)，或經(jīng)過人口分布最少的地帶，這樣選擇的線路可以說數(shù)據(jù)質(zhì)量較好。

目前對設(shè)計(jì)文件的審查，主要集中在工藝、自動(dòng)控制、建筑等專業(yè)，對于線路方案審查較少，如果設(shè)計(jì)文件上沒有標(biāo)明通過敏感地區(qū)，專家們一般看不出問題。因此，一些管道項(xiàng)目的線路設(shè)計(jì)質(zhì)量不好，比如：沿線的城鎮(zhèn)規(guī)劃、敏感目標(biāo)調(diào)研不夠造成遺漏，復(fù)雜地區(qū)的管道線路從地圖上一筆劃過，缺少隧道、穿越、建構(gòu)筑物和經(jīng)濟(jì)作物賠償量，概算投資偏少等，這就給后續(xù)設(shè)計(jì)和建設(shè)造成很大難度，施工中可能會大量改線，不滿足管道完整性管理的數(shù)據(jù)要求。

2.1.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)要根據(jù)施工改動(dòng)及時(shí)修改

目前我國城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展很快，城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)不斷擴(kuò)大，農(nóng)林牧漁和旅游項(xiàng)目遍地開花，給管道路由選擇帶來很大難度。土地使用者對于管道通過普遍不予支持。設(shè)計(jì)中征求地方各部門的意見一般只能取得“原則同意”的批復(fù)，施工時(shí)由于村民不同意、賠償要價(jià)太高等原因，已設(shè)計(jì)好的線路會出現(xiàn)較多的改線，若設(shè)計(jì)不能根據(jù)改線的調(diào)整及時(shí)做出施工圖，管道采集的數(shù)據(jù)就不是真實(shí)的，不真實(shí)的數(shù)據(jù)將直接影響管道完整性管理。

完整性規(guī)范中考慮到線路數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性（見上述4.3條、5.1.3.1.3款），但具體實(shí)施還存在問題�！队蜌忾L輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50369-2014）規(guī)定：“管道下溝后應(yīng)對管頂標(biāo)高進(jìn)行測量，直線段應(yīng)每100 m測一點(diǎn)，曲線段可對起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)行測量”（第12.1.7條）。該規(guī)范僅要求測量管頂標(biāo)高，而且直線段100 m測一點(diǎn)、曲線段僅測量3點(diǎn)，數(shù)據(jù)太少，更主要的是缺少“管頂三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)”。完整性規(guī)范附錄B中要求給出沿線管道各控制點(diǎn)（中線樁位）的坐標(biāo)和高程，而控制點(diǎn)之間每隔一段距離（比如每道焊口或間隔2、3道焊口）還應(yīng)該在下溝后（回填之前）進(jìn)行焊口管頂?shù)娜�維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測量，才能夠保持管道中線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

目前普遍發(fā)現(xiàn)管道竣工圖的中線數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，缺少管頂現(xiàn)場三維數(shù)據(jù)的專業(yè)測量是主要原因，而后期運(yùn)營管理中的中線數(shù)據(jù)測量只能用探管設(shè)備（雷迪）+部分開挖驗(yàn)證，其數(shù)據(jù)的精度相比直接測量誤差大得多。近期施工的中俄原油二線等工程要求下溝階段進(jìn)行管頂三維坐標(biāo)測量，是一種很好的方法。

2.2 線路選擇需關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)與高后果區(qū)

根據(jù)沿線各類評價(jià)資料和數(shù)據(jù)，以現(xiàn)場的實(shí)際條件，按照完整性規(guī)范劃定地區(qū)等級，確定特定場所，編制高后果區(qū)識別報(bào)告，應(yīng)該是比較容易的。難點(diǎn)在于沿線未來發(fā)展規(guī)劃的不確定性和掌握程度，在無規(guī)劃時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)氐某擎?zhèn)發(fā)展作出比較準(zhǔn)確的預(yù)判，以避免將來發(fā)生管線被占壓和演變?yōu)楦吆蠊麉^(qū)。這樣編制出的設(shè)計(jì)文件才稱得上高水平。

2.3 做好管道安全設(shè)施設(shè)計(jì)

完整性規(guī)范提出了設(shè)計(jì)階段要進(jìn)行“管道安全設(shè)施設(shè)計(jì)”，提交有關(guān)安全監(jiān)管機(jī)關(guān)審查，主要就是危害識別、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避或削減措施。管道安全設(shè)施設(shè)計(jì)有規(guī)定的編制大綱和要求，關(guān)鍵要結(jié)合各項(xiàng)目的沿線具體條件，分段、逐個(gè)敏感點(diǎn)認(rèn)真做出危害識別，對識別出的危害進(jìn)行科學(xué)分析評價(jià)，確定風(fēng)險(xiǎn)大小、級別，并采取切實(shí)可行的、效果良好的技術(shù)措施，提出運(yùn)營維護(hù)中的建議。

3 對管道完整性管理工作的幾點(diǎn)建議

（1）管道完整性管理應(yīng)從設(shè)計(jì)抓起

設(shè)計(jì)階段定義了管道的基本參數(shù)，將管道路由確定在各種不同的環(huán)境之內(nèi)，設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到施工條件的難易，運(yùn)營管理中保護(hù)、維護(hù)、調(diào)度、搶修等條件的完善程度，因此，完整性管理應(yīng)從工程的源頭——設(shè)計(jì)抓起，為管道整個(gè)生命周期內(nèi)各項(xiàng)完整性管理活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。

管道企業(yè)（業(yè)主）應(yīng)關(guān)注前期的工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)，抓好各階段的設(shè)計(jì)評審，管道設(shè)計(jì)不僅要符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，還應(yīng)滿足合規(guī)性，管道的抗風(fēng)險(xiǎn)能力要足夠強(qiáng)，對周邊居民和環(huán)境造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)相對最小，并從各種運(yùn)營、保護(hù)條件方面保證設(shè)計(jì)方案的可靠性。

（2）選線等應(yīng)作為完整性管理的重點(diǎn)

管道線路路由、站址一旦確定下來，并經(jīng)過國家要求的規(guī)劃選址、土地預(yù)審、各項(xiàng)評價(jià)，即便是路由和某些站址不優(yōu)化，甚至存在風(fēng)險(xiǎn)，但核準(zhǔn)、備案完成后基本就不可改變了。所以，業(yè)主和設(shè)計(jì)單位要將管道選線（包括敏感區(qū)、高后果區(qū)路由走向）、站場選址（包括截?cái)嚅y選址）作為設(shè)計(jì)階段關(guān)注的重點(diǎn)，聯(lián)合組織專家認(rèn)真審核把關(guān)，使方案相對最優(yōu)，達(dá)到放心的程度，后期的完整性管理工作就會順暢很多。

（3）應(yīng)重視施工變更和施工質(zhì)量控制

施工階段往往由于用地、賠償?shù)纫蛩乇黄雀木�，造成管道線路坐標(biāo)、穿越、地理?xiàng)l件、用地條件等發(fā)生變化，如開挖施工改為定向鉆穿越等。改線后，按程序應(yīng)編制“改線段施工圖”和變更的相關(guān)文件，但由于施工時(shí)機(jī)等原因，往往在變更設(shè)計(jì)之前就已經(jīng)施工了，這是造成管道基本數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的主要原因。施工階段質(zhì)量對管道本質(zhì)安全影響很大。如施工質(zhì)量差，監(jiān)理不到位，將給管道留下隱患�，F(xiàn)在經(jīng)常遇到的補(bǔ)口質(zhì)量不好、埋深不足、管體凹坑、管內(nèi)雜質(zhì)多、地貌恢復(fù)不好、水工保護(hù)質(zhì)量差等問題，留給運(yùn)營單位許多矛盾和需要整改的問題，最終影響完整性管理工作的開展。業(yè)主單位應(yīng)明確施工、監(jiān)理單位的質(zhì)量責(zé)任，采取切實(shí)措施加強(qiáng)各工序的質(zhì)量監(jiān)督，完善檢驗(yàn)手段，保證施工質(zhì)量。

（4）發(fā)揮設(shè)計(jì)在完整性管理中咨詢服務(wù)作用

設(shè)計(jì)單位可以為完整性管理工作提供各種技術(shù)服務(wù)，除了管道的改造、擴(kuò)建的工程設(shè)計(jì)之外，還包括數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)恢復(fù)、高后果區(qū)復(fù)查、地區(qū)等級升高段勘測、含缺陷管段的評估與修復(fù)、新建工程和設(shè)施對管道的影響評估、管道保護(hù)設(shè)施加強(qiáng)、新技術(shù)在運(yùn)營管道上的應(yīng)用等。北美、歐洲的工程公司新建管道的設(shè)計(jì)任務(wù)并不多，為管道運(yùn)營提供技術(shù)支持是最多的業(yè)務(wù)。在我國管道建設(shè)速度減緩后，完整性管理工作將成為管道設(shè)計(jì)單位的主要工作方向。

（作者：中國石油天然氣管道工程有限公司副總工程師，全國工程勘察設(shè)計(jì)大師）

《管道保護(hù)》2017年第2期（總第33期）