淺談綜合管廊內(nèi)天然氣管線的設(shè)計

李政 邢立坤 楊國南

1.中國市政工程東北設(shè)計研究總院有限公司 吉林 長春 130021

2.長春元盛能源實業(yè)發(fā)展有限公司 吉林 長春 130031

1 概述

綜合管廊是建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施，即在城市地下建造一個隧道空間，將天然氣、給水、排水、熱力、通訊、電力等各種城市工程管線集于一體，設(shè)有專門的人員進(jìn)出口、逃生口、排風(fēng)口、吊裝口以及配套的消防、供電、照明和監(jiān)測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)和管理，是城市中重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施之一。

城市綜合管廊屬于地下相對密閉的空間，天然氣的火災(zāi)危險特性屬于甲類，且具有易燃、易爆、易擴(kuò)散等特點。天然氣管線納入綜合管廊后，一旦發(fā)生天然氣泄漏爆炸事件后果很嚴(yán)重，所以天然氣管線安全、經(jīng)濟(jì)地納入綜合管廊目前急需解決的問題。

下面筆者將根據(jù)國內(nèi)外天然氣管線入廊發(fā)展情況以及國內(nèi)相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，說明天然氣管線納入綜合管廊的可行性，然后結(jié)合個人在城市地下綜合管廊工程方面的設(shè)計經(jīng)驗和以往參觀過的綜合管廊實地情況，對綜合管廊內(nèi)天然氣管線的設(shè)計發(fā)表一下個人的觀點和意見。

2 國內(nèi)外天然氣管線入廊發(fā)展情況

2.1 國外發(fā)展情況

綜合管廊在國外發(fā)展較早，尤其是英國、德國等歐洲國家，早在1861年，英國倫敦修建了當(dāng)時國內(nèi)第一條城市綜合管廊，綜合管廊內(nèi)容納了天然氣、給水和電力等城市管線，綜合管廊為截面形狀為半圓形，截面尺寸約為3.7m×2.4m（寬×高）；德國在1890年，也修建了國內(nèi)第一條綜合管廊，當(dāng)時天然氣管線也被納入了綜合管廊內(nèi)；日本在20世紀(jì)20年代，在東京市中心的干線道路下也修建了國內(nèi)第一條綜合管廊，綜合管廊容納了煤氣、給水和電力等管線。并在隨后幾年制定了相關(guān)的法律法規(guī)。

2.2 國內(nèi)發(fā)展情況

目前，國內(nèi)僅有北京、上海及深圳等個別大城市建有綜合管廊，由于擔(dān)心天然氣管線的火災(zāi)安全問題，大部分綜合管廊只納入了給水、熱力、電力、通信等管線，而不考慮將天然氣管線納入綜合管廊，僅有個別幾處綜合管廊內(nèi)納入了天然氣管線。

2006年在北京中關(guān)村建成的長度約為2公里的綜合管廊，納入了天然氣、給水、熱力、電力、通信等市政管線。2008年在深圳大梅沙一鹽田坳建成的綜合管廊也納入了天然氣管線。2015年在南寧建成的綜合管廊也納入了天然氣管線。

因此，天然氣管線納入綜合管廊從工程實踐經(jīng)驗上來講是可行的。

3 天然氣管線納入綜合管廊的相關(guān)政策及規(guī)范要求

2015年5月住建部確定了哈爾濱、沈陽等城市為中央財政支持綜合管廊試點建設(shè)城市。

2015年5月22日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布關(guān)于國家標(biāo)準(zhǔn)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》，規(guī)范中提出綜合管廊內(nèi)天然氣管線的技術(shù)要求，對國內(nèi)綜合管廊的設(shè)計和施工提供了指導(dǎo)作用。

2015年8月，國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)[2015]61號)指出“已建設(shè)地下綜合管廊的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的所有管線必須人廊”。

因此，天然氣管線納入綜合管廊從政策和規(guī)范上來講是可行的。

4 綜合管廊內(nèi)天然氣管線的設(shè)計

4.1 防止綜合管廊內(nèi)天然氣管線的自身泄露，做到本質(zhì)安全

4.1.1 管材選擇

目前，埋地中壓天然氣管道管材主要使用鋼管和PE管兩種，且PE管居多，主要原因是PE管的耐腐蝕性強(qiáng)，其使用壽命可達(dá)50年；內(nèi)表面光滑，內(nèi)壁粗糙度小，水力條件好；管道安裝施工方便，工期短，工程費用低。相比PE管，鋼管的耐腐蝕性差，使用壽命短，工程費用高，但是鋼管的抗拉強(qiáng)度和抗沖擊性能比較高，管道強(qiáng)度大。

綜合管廊內(nèi)敷設(shè)天然氣管線與地下直埋天然氣管線不同，采用鋼管將優(yōu)于PE管，如施工期間管材由投料口輸送、難免會發(fā)生管道磕碰等情況；管道安裝時PE管的固定也存在問題，一般需要采用鋼制管道支架固定；管道運行期間的檢修巡線以及外來因素等均需要管道具有較高的強(qiáng)度要求。

根據(jù)國家現(xiàn)行《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB 50838-2015第6.4.2節(jié)的有關(guān)規(guī)定，天然氣管道應(yīng)采用無縫鋼管。綜上所述綜合管廊內(nèi)天然氣管道管材應(yīng)選用無縫鋼管，例如可以選擇20#或L245NB等，無縫鋼管質(zhì)量應(yīng)符合《輸送流體用無縫鋼管》GB/T 8163-2008、《高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管》GB 6479-2013和《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》GB/T9711-2017相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

4.1.2 連接形式

綜合管廊內(nèi)天然氣管道系統(tǒng)所有接口均應(yīng)采用焊接連接。管道分支管處應(yīng)采用鋼制對焊無縫管件連接，不建議在主管道上直接開孔焊接，這樣可以避免角焊縫帶來的各種不利因素，確保天然氣管道所有焊縫均為環(huán)向?qū)雍缚p，杜絕了天然氣管線連接處泄漏事故的發(fā)生。

4.1.3 焊接檢測

為了保證綜合管廊內(nèi)天然氣管道所有焊縫的可靠性，應(yīng)對所有焊縫進(jìn)行無損檢測，無損檢測建議采用100%射線照相檢驗，必要時進(jìn)行100%超聲波復(fù)檢，其質(zhì)量驗收應(yīng)分別符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《承壓設(shè)備無損檢測 第2部分 射線檢測》NB/T 47013.2 -2015規(guī)定的Ⅱ級(AB級)合格和《承壓設(shè)備無損檢測 第3部分 超聲檢測》NB/T 47013.3-2015規(guī)定的Ⅰ級合格。

4.1.4 閥門設(shè)置

建議不要在綜合管廊內(nèi)設(shè)置天然氣管道設(shè)置，所有分段閥、分支閥及進(jìn)出綜合管廊的緊急切斷閥門均設(shè)置在綜合管廊外，并應(yīng)采用帶雙放散形式的全焊接球閥。

雖然閥門與管道之間采用焊接連接，焊接接頭可以保證不泄露，但是不能確保閥門的閥桿、閥體及填料之間不泄漏，故不建議閥門設(shè)置在管廊內(nèi)。

4.1.5 管道補(bǔ)償

國家現(xiàn)行規(guī)范《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB 50838-2015沒有給出綜合管廊內(nèi)天然氣管線補(bǔ)償方面的要求及做法，但是在實際中因綜合管廊自身需要設(shè)置伸縮縫以及冬夏季環(huán)境溫度的變化等均需要使天然氣管線承受一定的伸縮應(yīng)力，所以需要在天然氣管道中設(shè)置補(bǔ)償裝置。

綜合管廊內(nèi)天然氣管線的補(bǔ)償推薦采用π型自然補(bǔ)償器，補(bǔ)償器兩端部各設(shè)置一個導(dǎo)向支架，兩個補(bǔ)償器之間設(shè)置一個固定支架，補(bǔ)償器與管道之間采用焊接連接。

4.1.6 防腐方式

目前，天然氣管線防腐方式主要有噴涂防銹漆和加強(qiáng)級擠壓聚乙烯3層復(fù)合結(jié)構(gòu)（3PE加強(qiáng)級）方式，噴涂防銹漆防腐主要應(yīng)用在室內(nèi)外架空管道，3PE加強(qiáng)級防腐主要應(yīng)用在埋地管道。

因地下綜合管廊內(nèi)空氣環(huán)境比較復(fù)雜，尤其南方地區(qū)，管廊內(nèi)空氣濕度較大，巡線檢修時還需長時間通風(fēng)與照明，所以單純采用3PE加強(qiáng)級防腐或采用管道用防銹漆防腐效果不一定好，建議采用船舶用防銹漆或防銹漆+3PE加強(qiáng)級的防腐方式，并適當(dāng)考慮管道內(nèi)壁的腐蝕余量。

4.2 天然氣管線艙室內(nèi)天然氣一旦泄漏應(yīng)能及時報警和通風(fēng)

根據(jù)國家現(xiàn)行《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB 50838-2015第4.3.4節(jié)的規(guī)定，天然氣管線應(yīng)在獨立艙室內(nèi)敷設(shè)，火災(zāi)危險性應(yīng)按甲類艙室考慮，艙室內(nèi)地面應(yīng)采用撞擊時不產(chǎn)生火花的材料，主要是考慮到發(fā)生災(zāi)害時的影響等因素而不與其他管道同艙敷設(shè)，同時也減少了天然氣泄漏檢測的范圍和事故排風(fēng)量，間接的預(yù)防了泄露爆炸事件發(fā)生的幾率，天然氣管道艙室內(nèi)的報警和通風(fēng)應(yīng)從以下幾個方面做好設(shè)計。

（1）天然氣管線艙室內(nèi)的監(jiān)控與報警設(shè)備、事故風(fēng)機(jī)應(yīng)按二級負(fù)荷供電，且宜采用兩回線路供電，當(dāng)有困難時應(yīng)另設(shè)備用電源。

（2）天然氣管道艙室應(yīng)按可燃?xì)怏w探測器的探測范圍設(shè)置可燃?xì)怏w探測報警系統(tǒng)，可燃?xì)怏w探測器應(yīng)盡量貼近頂板安裝，報警濃度設(shè)定值建議取爆炸下限的10%（體積分?jǐn)?shù)），當(dāng)天然氣濃度超過設(shè)定值時，集中控制中心應(yīng)及時報警，并關(guān)閉綜合管廊進(jìn)出口的緊急切斷閥，啟動天然氣管線艙事故段的通風(fēng)設(shè)備。

（3）天然氣艙室通風(fēng)系統(tǒng)要求

天然氣管道艙室通風(fēng)換氣次數(shù)應(yīng)按國家現(xiàn)行《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB 50838-2015的規(guī)定，事故時段通風(fēng)換氣次數(shù)不應(yīng)小于每小時12次。

4.3 綜合管廊應(yīng)配備完善的管理與監(jiān)控系統(tǒng)，防止外來“危險源”進(jìn)入綜合管廊

管理制度應(yīng)包括但不限于日常巡檢及監(jiān)測、出入人員管理、生產(chǎn)作業(yè)管理等內(nèi)容，尤其是人員出入管理，為防止外來“危險源”進(jìn)入天然氣管線艙室，應(yīng)做到符合下列規(guī)定：

（1）未經(jīng)允許不得擅自進(jìn)入；

（2）出入人員應(yīng)經(jīng)過安全培訓(xùn)；

（3）進(jìn)入前先檢測再通風(fēng)，確認(rèn)管廊內(nèi)安全后方可進(jìn)入；

（4）進(jìn)入管廊的人員必須配備安全裝備；

（5）禁止單獨進(jìn)入綜合管廊。

綜合管廊的監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)對綜合管廊全域內(nèi)的環(huán)境、設(shè)備參數(shù)和狀態(tài)實施全程監(jiān)控。

4.4 天然氣管線艙室一旦發(fā)生泄露爆炸事件應(yīng)具有防爆、泄爆、逃生等功能。

綜合管廊天然氣管線艙室應(yīng)設(shè)置防火墻、人員逃生口及泄爆口等。

天然氣管線艙室內(nèi)地面應(yīng)采用不發(fā)火花地面,每個防火區(qū)間內(nèi)應(yīng)設(shè)置不燃性墻體進(jìn)行防火分隔，且在每個防火分隔內(nèi)設(shè)置燃?xì)庑贡诤吞由凇?/p>

5 結(jié)束語

綜合管廊內(nèi)天然氣管線設(shè)計是一個比較復(fù)雜、需要各專業(yè)相互配合的的過程，隨著國內(nèi)綜合管廊建設(shè)工程的逐步實踐以及相關(guān)法律、法規(guī)及政策的出臺，在設(shè)計和施工上提高綜合管廊的質(zhì)量，在運行管理上制定健全嚴(yán)格的管理制度，相信天然氣管線納入綜合管廊必將得到推廣和應(yīng)用。