燃?xì)夤艿肋M(jìn)入地下管廊的安全防控

白 雪 峰

(太原天然氣有限公司，山西 太原 030024)

1 概述

近年來，國家為優(yōu)化地下空間利用率，提高日常的巡檢維護(hù)水準(zhǔn)，提出了城市地下綜合管廊的建設(shè)及試點(diǎn)，在2015年之前因安全方面的問題相關(guān)規(guī)范中明確表示燃?xì)夤芫€不得進(jìn)入地下管廊，直到GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范的頒布實(shí)施，第4.3.4條明確規(guī)定“天然氣管道在獨(dú)立艙室內(nèi)敷設(shè)條件下可以入廊”，同時(shí)要求在已建設(shè)地下綜合管廊的區(qū)域，所有管線必須入廊。

本文將以太原市晉源區(qū)綜合管廊一期工程為例，該工程是山西省首條大型地下綜合管廊，也是國內(nèi)管線最多的綜合管廊，入廊管線達(dá)到8種，其中燃?xì)夤芫€所處艙室采用1.8 m×4.3 m的獨(dú)立艙室。鑒于地下密閉空間內(nèi)燃?xì)庖兹肌⒁妆?、易擴(kuò)散的特點(diǎn)，為保證燃?xì)夤艿赖陌踩\(yùn)行，本文提出兩個(gè)層次的安全保障，首先是管廊的本質(zhì)安全，本質(zhì)安全是管線投運(yùn)前管廊結(jié)構(gòu)、監(jiān)控設(shè)施軟硬件、燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)施工安全內(nèi)容的總和，其對于管廊燃?xì)馀摰陌踩哂邢葲Q性、引導(dǎo)性、基礎(chǔ)性的地位和作用；其次是管線投運(yùn)后的巡檢、維搶修及應(yīng)急處置的安全防控，此項(xiàng)內(nèi)容是管線安全運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。

2 燃?xì)夤芫€入廊的本質(zhì)安全

廊內(nèi)燃?xì)夤芫€投運(yùn)前，燃?xì)夤?、管廊公司、施工方需進(jìn)行送氣前燃?xì)馀摰穆?lián)合驗(yàn)收，驗(yàn)收內(nèi)容即是對本文所指本質(zhì)安全內(nèi)容的驗(yàn)收，對驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)記錄并定期整改，復(fù)驗(yàn)合格后燃?xì)夤芫€方可投運(yùn)。

2.1 管廊結(jié)構(gòu)的安全

管廊在主體結(jié)構(gòu)施工完成后，各管線單位方可入廊施工，故作為本質(zhì)安全最重要的管廊主體結(jié)構(gòu)安全，需由管廊建設(shè)單位嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件要求進(jìn)行控制，滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中防火、防爆、防震、防洪的要求，相關(guān)政府主管部門也需強(qiáng)化過程的監(jiān)督、檢測及驗(yàn)收，保證管廊主體的安全。

2.2 監(jiān)控設(shè)施軟硬件的安全

晉源東區(qū)管廊燃?xì)馀搩?nèi)按照GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范7.5.4的要求設(shè)置有統(tǒng)一的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測項(xiàng)目有溫度、濕度、水位、氧氣、甲烷、照明、通風(fēng)、排水、標(biāo)識系統(tǒng)一并作為燃?xì)夤芫€投運(yùn)前配套系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)。對于燃?xì)夤艿赖陌踩\(yùn)行，其最重要的兩項(xiàng)內(nèi)容是可燃?xì)怏w報(bào)警器及燃?xì)鈧}排風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性驗(yàn)收，可燃?xì)怏w報(bào)警器須實(shí)現(xiàn)對所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)采集、準(zhǔn)確分析和及時(shí)報(bào)警，而報(bào)警發(fā)生后，新風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)須及時(shí)聯(lián)動，確保泄露燃?xì)鉂舛劝踩刂频囊蟆?/p>

結(jié)合國內(nèi)外運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)與情況分析，作為安全監(jiān)控系統(tǒng)最前端的各類型探頭和傳感器具有舉足輕重的作用與地位，探頭的可靠性是保證燃?xì)馀摪踩€(wěn)定運(yùn)行的前提，而探頭的定期標(biāo)定則是考核其履職能力必不可少的重要手段。以晉源管廊燃?xì)馀撊細(xì)鈭?bào)警器為例，其采用催化燃燒式傳感器，檢測原理是通過催化燃燒使元件溫度升高，進(jìn)而改變電阻和輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)泄露燃?xì)獾膱?bào)警。按照《中華人民共和國計(jì)量法》和《中華人民共和國強(qiáng)制檢定的工作計(jì)量器具管理辦法》的規(guī)定“可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器屬于強(qiáng)制檢定計(jì)量器具，必須納入依法強(qiáng)制管理范圍，實(shí)施定點(diǎn)定周期強(qiáng)制檢定。檢定周期不超過一年?！惫芾葐我环阑鸱謪^(qū)的可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器數(shù)量為13個(gè)，綜合其他監(jiān)測類別的探頭，燃?xì)馀搩?nèi)探頭的定期標(biāo)定面臨檢定周期間隔短、待檢探頭數(shù)量大、檢定費(fèi)用高的特點(diǎn)。針對探頭定期標(biāo)定的問題，燃?xì)夤驹谂c管廊公司的投運(yùn)交接前，需將相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行落實(shí)，并在入廊協(xié)議中明確雙方的責(zé)任義務(wù)，確保安全設(shè)備的完備及探頭定期標(biāo)定責(zé)任內(nèi)容的劃分、落實(shí)。

2.3 燃?xì)夤艿涝O(shè)施設(shè)計(jì)施工的安全

晉源東區(qū)管廊燃?xì)夤芫€管徑為DN300(總長7 000 m)，設(shè)計(jì)壓力0.4 MPa(實(shí)際運(yùn)行壓力0.35 MPa)，采用無縫鋼管焊接連接(3PE加強(qiáng)級防腐)，燃?xì)夤芫€采用廊內(nèi)架空敷設(shè)，運(yùn)行環(huán)境與室外架空管線所處環(huán)境接近，與傳統(tǒng)直埋方式相比，入廊管線避免了埋地管線面臨的第三方施工破壞及各類型腐蝕的影響。同時(shí)巡檢人員對于架空管線的隱患及腐蝕程度也能更加直觀有效的發(fā)現(xiàn)和評估，對于燃?xì)夤芫€安全隱患“早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防、早處置”具有積極作用。

2.3.1燃?xì)夤艿罋庠吹目刂?/p>

1)主線氣源控制。

按照燃?xì)夤艿肋M(jìn)出管廊時(shí)，應(yīng)在管廊外部設(shè)置閥門的要求，晉源東區(qū)管廊古城大街、緯三路在入廊起點(diǎn)處分別設(shè)置有室外閥室，閥室作為管線氣源控制的作用之外，同時(shí)配備壓力遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)，運(yùn)行過程中壓力將實(shí)時(shí)傳輸至管廊運(yùn)營公司和燃?xì)夤菊{(diào)度中心，其中古城大街閥室為電動閥門，緯山路設(shè)置手動閥門及電磁切斷閥，針對管廊壓力異常的情況，兩處閥室可由燃?xì)夤景凑湛刂葡到y(tǒng)設(shè)置進(jìn)行自動、人工控制關(guān)閉和切斷。室外閥室一并集成放散球閥，因管廊燃?xì)夤艿揽啥x為城市配氣管線，故可不按照輸氣管道的要求設(shè)置緊急放空系統(tǒng)，燃?xì)夤艿赖姆派⒃O(shè)計(jì)以管道的維搶修作為主要用途即可滿足國家要求，但是對于管道壓力異常的緊急處置，暫無法進(jìn)行自動泄壓放散，需工作人員進(jìn)入閥室后手動放散。筆者建議管廊燃?xì)夤芫€在日后其他工程設(shè)計(jì)及后期改造中應(yīng)予以優(yōu)化，自動泄壓放散裝置應(yīng)與監(jiān)控設(shè)施聯(lián)動，設(shè)定管道壓力的安全運(yùn)行范圍，確保監(jiān)控系統(tǒng)在識別到管道壓力超過或者低于警戒壓力范圍后能夠及時(shí)泄壓。

2)支線氣源控制。

為了盡可能減少安全隱患的發(fā)生，也為了后期閥門的更換、維修，支線閥門的設(shè)計(jì)為管廊外部，同時(shí)支線閥門兩側(cè)各設(shè)置有DN50放散球閥，該放散可配合廊內(nèi)管線的緊急泄壓放散使用；支線出廊由于考慮廊體內(nèi)外的不均勻沉降對管道焊口應(yīng)力的影響，出廊燃?xì)夤芫€除穿墻處采用柔性防水套管外，出廊后管線亦采用縱向Z字形的變形補(bǔ)償措施進(jìn)行控制防范[1]。

2.3.2燃?xì)夤艿朗┕み^程控制

1)燃?xì)夤艿篮缚诩把a(bǔ)償。

法蘭接口漏氣在管廊燃?xì)庑孤吨姓紦?jù)了很大的比例，為避免法蘭接口連接強(qiáng)度不足的問題，本工程燃?xì)夤艿澜涌谌坎捎脽o縫鋼管進(jìn)行焊接連接，同時(shí)焊縫采用100%射線檢驗(yàn)和100%超聲波檢驗(yàn)無損檢測。為了防止管道熱脹冷縮對管線焊口造成影響，管廊內(nèi)燃?xì)夤艿啦捎忙行脱a(bǔ)償，按照一工程一方案、一事一議的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)人員結(jié)合太原市的氣候規(guī)律對管道整體應(yīng)力分析后確定各區(qū)段管道補(bǔ)償量，科學(xué)合理設(shè)置π型補(bǔ)償?shù)陌惭b位置。

2)燃?xì)夤艿婪栏瘜印?/p>

國家規(guī)范中對于地下管廊燃?xì)夤艿劳夥栏瘜記]有強(qiáng)制規(guī)定要求，部分地市的管廊燃?xì)夤艿啦捎盟⑵岱栏?，但根?jù)相關(guān)地市的管道防腐層定期檢測的情況分析[2]，潮濕空間中燃?xì)夤艿朗褂盟⑵岱栏瘯r(shí)存在防腐層起皮掉落的現(xiàn)象，而聚乙烯(3PE)防腐涂層以其良好的抗腐蝕性、抗水汽滲透性的特點(diǎn)，可有效減緩潮濕環(huán)境對于管道的腐蝕，盡可能保證防腐有效期的延長。晉源東區(qū)管廊所處地勢雖然平坦，但因距離汾河較近，地下水位距離地面僅2 m～3 m，故我公司經(jīng)技術(shù)分析論證后，在地下管廊中管道防腐層決定采用3PE加強(qiáng)級防腐。筆者認(rèn)為，燃?xì)夤艿赖姆栏瘜舆x擇應(yīng)根據(jù)管廊運(yùn)行環(huán)境及當(dāng)?shù)貧夂驐l件共同決定，管廊所處地層含水量較大的區(qū)域，聚乙烯(3PE)防腐可作為燃?xì)夤芫€防腐層的較優(yōu)選擇。

3 燃?xì)馀撨\(yùn)行過程的安全

燃?xì)夤芫€運(yùn)營企業(yè)須制定完善的、可操作性強(qiáng)的規(guī)章制度及巡檢、維搶修應(yīng)急方案，并與管廊公司對各自巡檢負(fù)責(zé)的內(nèi)容項(xiàng)目做到明確分工、界面清晰，同時(shí)巡檢人員應(yīng)具備相應(yīng)的管廊專業(yè)知識，滿足特殊崗位的技能要求。

3.1 燃?xì)馀撗矙z

燃?xì)馀搩?nèi)運(yùn)行環(huán)境及燃?xì)夤芫€的壓力常態(tài)為實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，按照GB 51354—2019城市地下綜合管廊運(yùn)行維護(hù)和安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：“巡檢方式應(yīng)采用人工、信息化技術(shù)或兩者相結(jié)合的方式”的要求，燃?xì)馀摪踩矙z將人員巡檢的優(yōu)勢與在線監(jiān)控進(jìn)行有效結(jié)合、統(tǒng)一，以在線監(jiān)控大數(shù)據(jù)分析檢測為基礎(chǔ)，結(jié)合人工巡檢的主觀能動性進(jìn)行安全隱患的早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防、早處理。

目前國家相關(guān)規(guī)范尚未強(qiáng)制性的規(guī)定燃?xì)馀摰难矙z周期，GB 51354—2019城市地下綜合管廊運(yùn)行維護(hù)及安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“天然氣管道的巡檢計(jì)劃不應(yīng)大于一個(gè)月”；T/BSTAUM城市綜合管廊運(yùn)行維護(hù)技術(shù)規(guī)程中建議燃?xì)夤艿赖难矙z周期不應(yīng)低于每周一次。由于各地市對于地下管廊的巡檢周期尚未統(tǒng)一，故燃?xì)夤芫€的人工巡檢周期應(yīng)基于運(yùn)行管線的壓力及管廊內(nèi)外環(huán)境的優(yōu)劣予以制定，同時(shí)隨著管廊投運(yùn)時(shí)間變長，巡檢周期須一并進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。結(jié)合燃?xì)夤驹诠芾热細(xì)夤芫€管理及運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)不足的情況，筆者建議，管廊如滿足上文所述的本質(zhì)安全，巡檢周期可按照每周一次的巡檢頻率執(zhí)行，對于三項(xiàng)本質(zhì)安全內(nèi)容有所欠缺的管廊，燃?xì)夤究筛鶕?jù)情況在一周一次的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加巡檢頻次。

3.2 燃?xì)夤芫€維搶修及應(yīng)急處置

地下管廊燃?xì)夤艿琅c直埋管道的維搶修最大不同在于運(yùn)行環(huán)境的不同，管廊內(nèi)部受可燃?xì)怏w泄漏量及艙室空間大小等眾多因素的影響，泄露發(fā)生后管廊內(nèi)部的通風(fēng)系統(tǒng)在單位時(shí)間的通風(fēng)量是無法保證艙內(nèi)可燃?xì)怏w濃度小于爆炸下限的20%，故GB 51354—2019 城市地下綜合管廊運(yùn)行維護(hù)及安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)6.4.14規(guī)定：“管廊內(nèi)嚴(yán)禁帶氣動火作業(yè)”，對于管道泄漏需焊接處理的，應(yīng)制定專項(xiàng)的施工方案，在對燃?xì)夤艿婪派⒋祾?、檢測合格后，方可進(jìn)行管道的焊接作業(yè)，作業(yè)過程中應(yīng)保持作業(yè)環(huán)境的通風(fēng)及各項(xiàng)指標(biāo)的不間斷檢測。目前，相關(guān)研究中對于管廊的維搶修的真實(shí)案例涉及較少，沒有大量成熟有效的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，燃?xì)夤緫?yīng)根據(jù)自身實(shí)際運(yùn)行情況制定維搶修應(yīng)急預(yù)案，同時(shí)管廊內(nèi)維搶修應(yīng)貫徹“先防爆，后排險(xiǎn)；先控制火源，后制止泄漏”的處理原則，按照漏氣點(diǎn)的嚴(yán)重程度，制定科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕し桨讣皶r(shí)處理。

管廊燃?xì)夤艿赖陌踩芾砗途S搶修對于管廊公司及燃?xì)馄髽I(yè)是一項(xiàng)全新的工作，在進(jìn)一步強(qiáng)化安全運(yùn)行管理的同時(shí)，為防止燃?xì)馀撌鹿拾l(fā)生后損失和危害程度進(jìn)一步擴(kuò)大，天然氣公司與管廊公司須制定管廊內(nèi)中毒、泄漏、窒息、火災(zāi)等天然氣事故的應(yīng)急預(yù)案，預(yù)案內(nèi)容及處置流程設(shè)置上應(yīng)做到互通有無、緊密銜接，同時(shí)定期組織的應(yīng)急救援演練須采取聯(lián)防聯(lián)動、聯(lián)調(diào)聯(lián)試的方式，針對演練中暴露的問題及時(shí)進(jìn)行預(yù)案內(nèi)容的修正[3]。

4 結(jié)語

隨著國家在政策扶持及法律規(guī)范的支持，太原市除已建晉源東區(qū)管廊和在建科創(chuàng)城化章街管廊外，瀟河產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)姚村規(guī)劃路及小牛線綜合管線項(xiàng)目也作為2020年山西省重點(diǎn)工程實(shí)施。地下管廊作為城市民生工程，燃?xì)夤芫€的安全運(yùn)行至關(guān)重要，除落實(shí)管廊結(jié)構(gòu)安全、監(jiān)控軟硬件設(shè)施安全、管道安裝三類本質(zhì)安全之外，還需嚴(yán)格執(zhí)行巡檢、維搶修、應(yīng)急處置管理的制度和方案，確保危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)的及時(shí)響應(yīng)、高效處置。