新型城鎮(zhèn)化中綜合地下管廊暖通設(shè)計(jì)實(shí)例

郭燕飛 （山西經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院，山西 太原 030000）

1 引言

地下綜合管廊在我國(guó)的城市規(guī)劃建設(shè)發(fā)展中，歷經(jīng)數(shù)十年逐漸從最初的探索到大規(guī)模常態(tài)化的建設(shè)，體現(xiàn)了人民對(duì)美好生活的要求，從基本的功能要求向更高質(zhì)量的、更深層次的內(nèi)在發(fā)展需求邁進(jìn)。在新型城鎮(zhèn)化發(fā)展建設(shè)背景下，城市地下管廊具有綠色持續(xù)性發(fā)展、充分利用城市地下空間以及市政管線設(shè)施安全等方面，適應(yīng)城市基礎(chǔ)建設(shè)，達(dá)成了共識(shí)。2014年以來(lái)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了一系列的政策文件：2018年8月相繼印發(fā)《城市地下綜合管廊工程投資估算指標(biāo)》（編號(hào)為ZYA1-12（11）-2018）、《城市地下綜合管廊工程投資估算指標(biāo)》（編號(hào)為 ZYA1-12（11）-2018），2019年2月發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城市地下綜合管廊運(yùn)行維護(hù)及安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。2019年6月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了新版的《城市地下綜合管廊建設(shè)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》等等，用以指導(dǎo)城市地下綜合管廊的建設(shè)。本文將詳細(xì)介紹新型城鎮(zhèn)中綜合地下管廊中熱力管道設(shè)計(jì)和管廊內(nèi)的通風(fēng)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步促進(jìn)城市地下管廊在新型城鎮(zhèn)的城市規(guī)劃中的作用。

2 工程概況

該地下綜合管廊位于中部省份某縣城新區(qū)內(nèi)，地質(zhì)條件為非濕陷性黃土，管廊全長(zhǎng)約1608m，位于道路非機(jī)動(dòng)車(chē)道下，平面上與設(shè)計(jì)道路中心線平行布置。管廊斷面形式為三艙室式，分別為熱力艙、燃?xì)馀摵途C合倉(cāng)。熱力艙內(nèi)設(shè)二根DN600的一次熱力管道、二份DN300D的二次熱力管道和一根DN200的給水管道，燃?xì)馀搩?nèi)設(shè)一根DN400的中壓的燃?xì)夤艿?，綜合艙內(nèi)布置有一根DN500的污水管、10kV中壓電纜支架4排，自用電纜支架1排、通用電纜支架5排、自用通信支架1排、預(yù)留一根壓力流水管安裝空間（見(jiàn)圖1）。

圖1 地下綜合管廊位置圖

3 熱力管道設(shè)計(jì)與施工

3.1 熱力艙設(shè)計(jì)

熱力供熱管道和給水管道位于熱力艙，該艙斷面大小為4.2m×3.1m（寬×高），管道安裝、檢修及維護(hù)通道寬度均為1.4m，通道中心距管廊兩側(cè)2.1m。

3.2 熱力管道設(shè)計(jì)

本工程熱媒參數(shù)為一次管網(wǎng)130/70℃熱水，二次管網(wǎng)85/60℃熱水，設(shè)計(jì)壓力登記一次網(wǎng)1.6MPa，二次網(wǎng)1.0 MPa，供回水管沿管廊進(jìn)行枝狀敷設(shè)，所有三通分支處需補(bǔ)強(qiáng)處理。熱力管道及管件采用高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管，輸送介質(zhì)的內(nèi)鋼管采用雙面埋弧螺旋焊接鋼管，管道的質(zhì)量應(yīng)不低于《高密度聚乙烯外護(hù)管硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管及管件》(GB/T29047-2012)的要求。該項(xiàng)目管道與設(shè)備閥門(mén)的連接方式為焊接，閥門(mén)壓力等級(jí)比管網(wǎng)壓力等級(jí)要求高一級(jí)：二次網(wǎng)壓力等級(jí)1.6 MPa，一次網(wǎng)壓力等級(jí)2.5 MPa，閥門(mén)井內(nèi)應(yīng)有防止閥門(mén)被雨水或地下水浸泡的措施（見(jiàn)圖2）。

圖2 地下綜合管廊管道布置圖

3.3 熱力管道的施工

熱力管道的供回水管道排列順序，按供熱介質(zhì)的前進(jìn)方向依上（北）供下（南）回布置。

3.3.1 熱力管道的下管

預(yù)制保溫管單根吊裝入管廊，吊車(chē)采用單吊點(diǎn)時(shí)，平衡架吊帶的帶寬大于或等于150mm起吊，按平衡條件選擇吊起位置，平穩(wěn)吊起平穩(wěn)下放預(yù)制保溫管段，保證保護(hù)預(yù)制管道外側(cè)套的防腐層安全不受損，嚴(yán)禁將保溫管直接推入管廊內(nèi)。為了防止工作鋼管在施工過(guò)程中進(jìn)水及有泥沙和大塊雜物進(jìn)入管道，影響管道沖洗和運(yùn)行，因此保溫管工作鋼管及外套管接口處出廠時(shí)需有封閉裝置，直到焊接時(shí)方可卸下。

3.3.2 熱力管道的連接

預(yù)制保溫管在管廊內(nèi)進(jìn)行焊接，焊接前，首先使用設(shè)備鋸掉被焊接管段兩側(cè)的保溫管外套管接頭寬不小于50mm；第二步為防止焊接作業(yè)操作時(shí)飛濺的焊渣燒壞預(yù)制保溫管外套層，應(yīng)采用氈布或膠皮布等難燃材料覆蓋在焊接工作區(qū)兩端不小于500mm的管道范圍內(nèi)；第三步待焊接接口水壓試驗(yàn)一級(jí)探傷無(wú)損試驗(yàn)檢測(cè)合格以后，外套管再進(jìn)行連接。注意：需做好預(yù)制保溫管道在整個(gè)焊接安裝過(guò)程的防水保護(hù)，為了保證預(yù)制保溫管的外套保溫材料有效，必須保持預(yù)制保溫管外套保溫層始終處于干燥狀態(tài)。施工間斷時(shí)或每日收工時(shí)，應(yīng)將管口用盲板或封頭封閉，以防泥沙等雜物進(jìn)入管內(nèi)。

3.3.3 管網(wǎng)閥門(mén)的設(shè)計(jì)和施工

熱力管網(wǎng)沿道路干線上的所用閥門(mén)以及分支線三通管后（按水流方向），500mm內(nèi)需設(shè)置關(guān)斷用閥門(mén)和調(diào)節(jié)用閥門(mén)，需全數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)介質(zhì)為符合飲用標(biāo)準(zhǔn)的清水，并且單獨(dú)保管，每個(gè)閥門(mén)均設(shè)置標(biāo)示定點(diǎn)使用，并按施工驗(yàn)收規(guī)范附錄A要求填寫(xiě)以上所有閥門(mén)的“閥門(mén)試驗(yàn)記錄”。熱力管網(wǎng)的關(guān)斷閥門(mén)和分段閥門(mén)均應(yīng)采用雙向密封閥門(mén)。閥門(mén)與管道連接采用焊接，當(dāng)閥門(mén)需要經(jīng)常動(dòng)作，維護(hù)管理工作量大或者需要拆卸時(shí)，應(yīng)采用法蘭連接，法蘭與管道的連接方式：DN≤25mm的放氣及泄水閥，采用螺紋連接，DN＞25mm的放氣泄水閥，采用焊接連接，螺紋連接的放氣泄水用閥門(mén)管道采用厚壁管。管道穿越鋼筋混凝土井壁處設(shè)置柔性防水套管，以防止管壁漏水。

3.3.4 支架的施工

地下管廊內(nèi)的熱力管道支架采用鋼架形式，管道在支架上的滑動(dòng)支座、固定支座分別參照標(biāo)準(zhǔn)圖集97R412-10和97R412-29施工，滑動(dòng)導(dǎo)向支架導(dǎo)向裝置參照標(biāo)準(zhǔn)圖集03R411-1安裝。管廊內(nèi)支架需要的預(yù)埋件、預(yù)留洞口施工時(shí)需與土建施工密切配合。

3.3.5 熱補(bǔ)償器的選擇和安裝

供熱管網(wǎng)的溫度變形應(yīng)充分利用管道的轉(zhuǎn)角管段進(jìn)行自行補(bǔ)償，該地下管廊中熱力管道直管段最長(zhǎng)段超過(guò)1280m，采用維修工作量小、工作可靠的直管壓力平衡型波紋補(bǔ)償器。補(bǔ)償器安裝時(shí)須注意其水流方向，以免裝反。同時(shí)，為了降低管道初次啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)補(bǔ)償器對(duì)固定支座的推力和避免波紋管補(bǔ)償器波紋失穩(wěn)，安裝時(shí)對(duì)補(bǔ)償器進(jìn)行50%的冷緊。

3.4 熱力管道的清洗和試運(yùn)行

3.4.1 熱力管道的壓力試驗(yàn)

熱力管網(wǎng)的壓力試驗(yàn)應(yīng)在管道安裝完成后進(jìn)行，該項(xiàng)目進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)介質(zhì)采用符合飲用標(biāo)準(zhǔn)的清水，壓力試驗(yàn)順序?yàn)橄葟?qiáng)度試驗(yàn)、后嚴(yán)密性試驗(yàn)的順序進(jìn)行。按照《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ28-2014）要求：強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為1.5倍設(shè)計(jì)壓力，因此一次網(wǎng)及二次網(wǎng)的強(qiáng)度試驗(yàn)壓力分別為：2.4MPa、1.5MPa；嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力為1.25倍設(shè)計(jì)壓力，因此一次網(wǎng)試驗(yàn)壓力為2.0MPa，二次網(wǎng)試驗(yàn)壓力為1.25MPa。地下管廊及檢查井內(nèi)為保證壓力試驗(yàn)過(guò)程中管道發(fā)生泄漏，不至于淹沒(méi)管道、設(shè)備及閥門(mén)，應(yīng)設(shè)置有可靠的排水設(shè)施。

不得在試驗(yàn)過(guò)程中帶壓處理滲漏點(diǎn)，正確的做法需要將試驗(yàn)管段的壓力緩慢有序卸掉再消除缺陷，并且應(yīng)重新開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后按照《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ28-2014）規(guī)定，應(yīng)盡快拆除試驗(yàn)時(shí)的臨時(shí)加固裝置，盡快將管內(nèi)試驗(yàn)用水排除干凈，并且排水速度不宜過(guò)大以免形成負(fù)壓，試驗(yàn)用水不得隨意排放。強(qiáng)度試驗(yàn)及嚴(yán)密性試驗(yàn)合格后，按照驗(yàn)收規(guī)范附錄A的要求填寫(xiě)“供熱管道水壓試驗(yàn)記錄”。

3.4.2 熱力管網(wǎng)的清洗

供熱管網(wǎng)的清洗應(yīng)在試運(yùn)行前進(jìn)行，本工程可利用試壓時(shí)的滿管水進(jìn)行水力清洗，清洗方案為利用熱網(wǎng)循環(huán)水泵對(duì)全線管網(wǎng)采取閉式循環(huán)，總體清洗，清洗用水依次通過(guò)熱網(wǎng)回水管，一次網(wǎng)除污器，循環(huán)水泵，熱網(wǎng)加熱器旁路，熱力管網(wǎng)供水管，干管末端供、回水等徑連通管，最后再回到熱網(wǎng)回水管。為使殘存在管內(nèi)的泥砂、電焊條頭、螺釘、氧化鐵皮、碎石等雜物在管內(nèi)移動(dòng)，以系統(tǒng)能達(dá)到的最大流速且不小于1.5m/s進(jìn)行。水力沖洗直至從排水口流出的水的潔凈程度接近或等于沖洗用水的潔凈度為合格。

3.4.3 熱力管網(wǎng)的試運(yùn)行

供熱管網(wǎng)工程的各單項(xiàng)工程全部竣工并經(jīng)初步驗(yàn)收合格，管網(wǎng)試驗(yàn)、清洗合格，熱源工程已具備供熱運(yùn)行條件都具備之后，進(jìn)行熱力管網(wǎng)的試運(yùn)行，還應(yīng)具備可靠的自控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵪到y(tǒng)。試運(yùn)行的時(shí)間應(yīng)在達(dá)到設(shè)計(jì)正常運(yùn)行的參數(shù)條件下連續(xù)運(yùn)行3d（72h），試運(yùn)行升溫速度必須保證小于或等于10℃／h，且應(yīng)盡量穩(wěn)定升溫，試運(yùn)行期間，應(yīng)對(duì)熱力系統(tǒng)的管道、設(shè)備以及閥門(mén)進(jìn)行全面排查，固定支架的工作狀況應(yīng)作重點(diǎn)排查，低溫試運(yùn)行正常以后，方可緩慢升溫至管網(wǎng)設(shè)計(jì)溫度運(yùn)行。

4 地下綜合管廊通風(fēng)工程設(shè)計(jì)

4.1 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程地下綜合管廊長(zhǎng)度1608m，管廊約200m作為一個(gè)防火分區(qū)，共包括9個(gè)三艙防火分區(qū)，每個(gè)防火分區(qū)兩端設(shè)通風(fēng)口。綜合倉(cāng)及熱力艙正常換氣次數(shù)≥2次/h，事故通風(fēng)換氣次數(shù)≥6次/h；燃?xì)馀撜Q氣次數(shù)≥6次/h，事故通風(fēng)換氣次數(shù)≥12次/h；并能滿足綜合管廊內(nèi)溫度不高于40℃，并設(shè)溫度探測(cè)系統(tǒng)。

熱力艙采用自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的推拉型縱向通風(fēng)方式：以進(jìn)風(fēng)井自然進(jìn)風(fēng)，每個(gè)通風(fēng)區(qū)段內(nèi)排風(fēng)井中設(shè)置一臺(tái)排風(fēng)機(jī)及電動(dòng)防火閥。

綜合艙及燃?xì)馀摬捎脵C(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的推拉型縱向通風(fēng)方式：每個(gè)通風(fēng)區(qū)段內(nèi)分別設(shè)置1臺(tái)進(jìn)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)及相關(guān)防火閥；燃?xì)馀擄L(fēng)機(jī)需選用防爆型風(fēng)機(jī)。

4.2 通風(fēng)系統(tǒng)的控制

地下綜合管廊內(nèi)空氣溫度、送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)及通風(fēng)系統(tǒng)電動(dòng)閥門(mén)的動(dòng)作信號(hào)回傳至集中監(jiān)控室，采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)及控制中心兩級(jí)監(jiān)控。

①正常工作狀態(tài)下，地下綜合管廊內(nèi)空氣溫度不高于38℃，通風(fēng)機(jī)關(guān)閉，電動(dòng)防火閥敞開(kāi)。通風(fēng)機(jī)間歇性開(kāi)啟，通風(fēng)換氣滿足衛(wèi)生要求。

②當(dāng)綜合管廊內(nèi)某防火分區(qū)溫度≥38℃，有控制中心自動(dòng)開(kāi)啟對(duì)應(yīng)防火分區(qū)內(nèi)排風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)用以消除管廊內(nèi)余熱，待該防火分區(qū)溫度降至35℃，自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)通風(fēng)機(jī)。

③工作人員進(jìn)行巡視檢修前0.5h開(kāi)啟進(jìn)入?yún)^(qū)段的送、排風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣，確保人員安全。

④當(dāng)確認(rèn)管廊內(nèi)某防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由控制中心即刻關(guān)閉該防火分區(qū)兩端通風(fēng)口處風(fēng)機(jī)及防火閥，進(jìn)行封閉全淹沒(méi)式超細(xì)干粉滅火。確認(rèn)火災(zāi)結(jié)束0.5h后，開(kāi)啟通風(fēng)機(jī)及防火閥進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)?；謴?fù)正常后轉(zhuǎn)入正常通風(fēng)工況。燃?xì)馀撝腥細(xì)鈾z測(cè)設(shè)備應(yīng)防爆分級(jí)聯(lián)動(dòng)，本項(xiàng)目采用的天然氣爆炸下限為5%，按照其爆炸下限濃度值的20%進(jìn)行計(jì)算，則當(dāng)艙室內(nèi)天然氣濃度＞5%×20%＝1%時(shí)，啟動(dòng)該防火分區(qū)及相鄰防火區(qū)分的事故通風(fēng)設(shè)備。

⑤當(dāng)管廊內(nèi)溫度＞280℃，防火閥內(nèi)易熔元件熔斷關(guān)閉，防火閥的動(dòng)作信號(hào)傳輸至控制中心，由控制中心控制連鎖關(guān)閉相應(yīng)送、排風(fēng)機(jī)。

5 結(jié)語(yǔ)

地下綜合管廊作為城市功能的重要配套設(shè)施，充分利用地下空間，在城市地下管線敷設(shè)和維修期間，能夠有效避免由于地下管線施工時(shí)的頻繁挖掘?qū)θ藗兂鲂泻徒煌ǖ缆吩斐傻挠绊?，也能夠保證地下綜合管廊上方的交通道路更加完整和美觀，提升城市整體形象，通過(guò)對(duì)新型城鎮(zhèn)化中地下綜合管廊的暖通設(shè)計(jì)，比較全面地了解地下綜合管廊的構(gòu)造、供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工、管廊的通風(fēng)系統(tǒng)，供類似管廊暖通設(shè)計(jì)參考。