天然氣管道進(jìn)入綜合管廊的安全隱患分析

摘要：隨著我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，人民對(duì)城鎮(zhèn)化建設(shè)和城市生活質(zhì)量有了更高需求。為了順應(yīng)民眾愿望，國(guó)務(wù)院先后發(fā)布了《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見(jiàn)》、《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》、《關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)（國(guó)辦發(fā)〔2015〕61號(hào)）》等文件，開(kāi)啟了我國(guó)大規(guī)模建設(shè)城市綜合管廊的新時(shí)代。

關(guān)鍵詞：天然氣管道;綜合管廊;安全隱患

天然氣管道直埋敷設(shè)，受土壤中電解質(zhì)影響，易發(fā)生腐蝕，且難以發(fā)現(xiàn)，同時(shí)第三方施工時(shí)極易破壞管道，即使是鋼質(zhì)管道也無(wú)法承受施工所產(chǎn)生的破壞。每一次搶修的施工維護(hù)成本也較高。針對(duì)這一問(wèn)題，學(xué)者先后提出過(guò)各種應(yīng)急搶修方案決策、脆弱性評(píng)價(jià)模型、多信息融合泄漏診斷技術(shù)，但都未能有效解決城市燃?xì)夤艿朗鹿蕟?wèn)題。將天然氣管道敷設(shè)在綜合管廊中不僅可以解決這些問(wèn)題，還能促進(jìn)我國(guó)城市地下空間得到充分利用、符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想。2016年6月，住建部召開(kāi)了推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)電視電話會(huì)議，要求包括天然氣管線在內(nèi)的全部管線入廊。因此，天然氣管道入廊敷設(shè)成為近幾年的焦點(diǎn)問(wèn)題。天然氣入廊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、圖集等相繼頒布，相關(guān)科研課題持續(xù)開(kāi)展。

一、綜合管廊服役環(huán)境特點(diǎn)

地下綜合管廊系統(tǒng)具有“界殼理論”所定義的界殼系統(tǒng)的典型特征與主要功能，曹鴻興等人將界殼定義為“處在系統(tǒng)外圍能衛(wèi)護(hù)系統(tǒng)且與環(huán)境進(jìn)行交換的中介體，它是系統(tǒng)的一部分，又和環(huán)境相毗鄰?！苯鐨がF(xiàn)象廣泛存在于自然界和人類社會(huì)中，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的周界具備以下兩個(gè)條件：

衛(wèi)護(hù)系統(tǒng)本身;

在系統(tǒng)與環(huán)境間起交換作用;

則稱為界殼。由該定義顯見(jiàn)，單一的天然氣管道系統(tǒng)本身也隸屬于界殼系統(tǒng)，當(dāng)天然氣管道系統(tǒng)與管廊本構(gòu)系統(tǒng)相互依存并結(jié)合后又構(gòu)成了新的界殼套系統(tǒng)。

同樣，界殼系統(tǒng)所具有的總體特征普適于綜合管廊系統(tǒng)，綜合管廊系統(tǒng)的總體特征：

（一）空間特殊性。管廊系統(tǒng)處在城市路網(wǎng)下特定的位置上，這種位置形成了管廊系統(tǒng)與周邊環(huán)境進(jìn)行能量、質(zhì)量和信息的交換。

（二）對(duì)輸入、輸出的約束性。由于管廊本構(gòu)的存在，使得無(wú)論由環(huán)境到系統(tǒng)，或是由系統(tǒng)到環(huán)境的物量與人量都不能任意出入，即對(duì)系統(tǒng)的輸入、輸出構(gòu)成一種約束。

（三）中介性。管廊本構(gòu)處在環(huán)境和廊內(nèi)管線系統(tǒng)們之間，是兩者間的中介體，這種中介性是由管廊的空間特殊性決定的。

（四）依附性。管廊本構(gòu)與廊內(nèi)管線系統(tǒng)相互依附與伴隨而存在。

（五）非任意性。管廊斷面形式、結(jié)構(gòu)和功能取決于入廊管線系統(tǒng)的規(guī)模、屬性和外部環(huán)境條件的制約。

由管廊系統(tǒng)總體特征具化為高危管道系統(tǒng)管廊服役的環(huán)境特征：

（一）天然氣管道入廊可避免外部環(huán)境中第三方破壞情況的發(fā)生，管廊出入口設(shè)有防侵入監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)入管廊人員的情況;

（二）天然氣管道入廊，避免了土壤電解質(zhì)電化學(xué)腐蝕、硫酸鹽還原菌腐蝕以及管道/土壤與外部荷載相互作用的影響;

（三）廊內(nèi)天然氣管道泄漏后能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)警處置，連鎖開(kāi)啟事故風(fēng)機(jī)、且能根據(jù)需要遠(yuǎn)程關(guān)斷管廊內(nèi)（外）的管道閥門。

（四）介質(zhì)一旦泄漏到管廊密閉空間，只能通過(guò)排風(fēng)口排出，對(duì)泄漏監(jiān)測(cè)、連鎖自控系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)要求相對(duì)較高。

二、綜合管廊環(huán)境通風(fēng)特點(diǎn)

管廊內(nèi)與地面溫差較大，可謂“冬暖夏涼”。夏季室外空氣溫度與管廊內(nèi)空氣溫度相差近10℃，管廊通風(fēng)時(shí)室外空氣遇冷即在管道及附屬設(shè)施設(shè)備表面凝結(jié)。目前已投入運(yùn)營(yíng)的綜合管廊普遍存在夏季管廊內(nèi)長(zhǎng)期空氣濕度較高的情況。綜合管廊內(nèi)未作防腐，處理的金屬安裝輔材甚至在管廊投入運(yùn)營(yíng)前已銹蝕，潮濕已成為綜合管廊內(nèi)管線安全運(yùn)行最大的潛在威脅。

綜合管廊一般各艙獨(dú)立劃分通風(fēng)區(qū)間，即每個(gè)防火分區(qū)為一個(gè)通風(fēng)分區(qū)。綜合管廊內(nèi)較為成熟、工程中普遍應(yīng)用的通風(fēng)形式有兩種：一種為機(jī)械送風(fēng)、機(jī)械排風(fēng);另一種為自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)。

綜合管廊內(nèi)的氣流組織較為復(fù)雜，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：（一）管廊的廊道即風(fēng)道，風(fēng)道內(nèi)設(shè)有大量的各類專業(yè)管線，且綜合管廊沿道路延伸、彎曲;（二）綜合管廊全線設(shè)有較多的特殊節(jié)點(diǎn)，包括投料口、引出口、通風(fēng)口、設(shè)備口等，具不完全統(tǒng)計(jì)這些特殊節(jié)點(diǎn)相對(duì)綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段的占比高達(dá)30%以上，這些節(jié)點(diǎn)或位于管廊頂板正上方與管廊連通，或節(jié)點(diǎn)處頂板局部抬高。

三、天然氣管道入廊安全隱患

為避免天然氣管道事故時(shí)發(fā)生其他市政管道的耦合事故，綜合管廊規(guī)劃設(shè)計(jì)階段即將高危管線單獨(dú)敷設(shè)。

《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015）中規(guī)定天然氣管道應(yīng)采用無(wú)縫鋼管，天然氣調(diào)壓裝置不應(yīng)設(shè)置在綜合管廊內(nèi)。分段閥門不宜設(shè)置管廊內(nèi)，當(dāng)分段閥門設(shè)置在管廊內(nèi)時(shí)，應(yīng)具有遠(yuǎn)程關(guān)閉功能。

正常運(yùn)行時(shí)，天然氣管道不應(yīng)有泄漏，然而在管道管材存在缺陷、接頭損壞、管道腐蝕、設(shè)于管廊內(nèi)部的分段閥腐蝕、不規(guī)范操作、安全隱患未及時(shí)察覺(jué)、自然災(zāi)害下綜合管廊主體保護(hù)失效時(shí)可能出現(xiàn)泄漏。天然氣擴(kuò)散能力強(qiáng)，泄漏后易形成大面積擴(kuò)散區(qū)，與空氣形成爆炸性的混合氣體，在有氧情況下如果局部達(dá)到爆炸極限（體積濃度5%～15%）還會(huì)引發(fā)爆炸。因此，天然氣艙內(nèi)的附屬用電設(shè)備選型必須嚴(yán)格遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50058—2014）的要求。

天然氣管道在綜合管廊內(nèi)敷設(shè)僅能沿管廊延伸方向縱向泄壓，泄壓面積有限，由于缺少泄壓通道，天然氣管道一旦發(fā)生嚴(yán)重漏損、爆管將嚴(yán)重威脅綜合管廊的結(jié)構(gòu)主體安全、天然氣艙內(nèi)的附屬設(shè)施安全、相鄰艙室內(nèi)敷設(shè)的其他專業(yè)管線及附屬設(shè)施安全。因此，入廊敷設(shè)的天然氣管道必須對(duì)天然氣管道泄漏進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，嚴(yán)防天然氣管道泄漏事故的發(fā)生。天然氣管道是綜合管廊內(nèi)危險(xiǎn)性極大的管道，必須在管廊天然氣艙通風(fēng)不良處設(shè)置相應(yīng)的氣體檢測(cè)儀表，并實(shí)時(shí)檢測(cè)。

四、結(jié)論

相比于傳統(tǒng)的直埋敷設(shè)，將天然氣管道敷設(shè)在綜合管廊內(nèi)，避免了土壤腐蝕、第三方破壞等的影響。但基于綜合管廊的特殊環(huán)境條件，將天然氣管道敷設(shè)在綜合管廊內(nèi)也具有一定的安全隱患，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工，運(yùn)行維護(hù)時(shí)也需嚴(yán)密監(jiān)控。

作者簡(jiǎn)介：

趙偉（1987-），男，工程師，碩士研究生，主要從事燃?xì)廨斉浞矫娴脑O(shè)計(jì)和研究工作。