門站后超高壓燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)

張德久, 吳佩英

(中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司華東分院,江蘇南京210023)

1 概述

根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)夤芾項(xiàng)l例》,門站之后的燃?xì)夤艿缹儆诔擎?zhèn)燃?xì)夤芾矸懂?執(zhí)行GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(2020年版)(簡(jiǎn)稱GB 50028)等相關(guān)規(guī)范,而GB 50028第6.1.1條明確規(guī)定其適用于壓力不大于4.0 MPa的城鎮(zhèn)燃?xì)馐彝廨斉涔こ淘O(shè)計(jì),即不適用于超高壓燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)。為促進(jìn)城鄉(xiāng)燃?xì)飧哔|(zhì)量發(fā)展,預(yù)防和減少燃?xì)獍踩鹿?保證供氣連續(xù)穩(wěn)定,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部和國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)布了GB 55009—2021《燃?xì)夤こ添?xiàng)目規(guī)范》(簡(jiǎn)稱GB 55009),其第5.1.1條將輸配管道壓力分級(jí)的依據(jù)由設(shè)計(jì)壓力調(diào)整為國(guó)際通用的最高工作壓力,分級(jí)也從7級(jí)增加到8級(jí),即增加了超高壓燃?xì)夤艿?自此,門站之后建設(shè)超高壓燃?xì)夤艿辣阌辛宋ㄒ坏膰?guó)家規(guī)范依據(jù)。但GB 55009屬于強(qiáng)制性工程建設(shè)規(guī)范,與其相配套的通用技術(shù)類規(guī)范并未及時(shí)修訂,給現(xiàn)階段超高壓燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)帶來(lái)一定的困擾。

2 壓力分級(jí)

GB 50028第6.1.6條按照設(shè)計(jì)壓力將城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪譃?級(jí),把門站后燃?xì)夤艿缐毫m用范圍定為不大于4.0 MPa,未對(duì)超高壓燃?xì)夤艿赖膲毫Ψ旨?jí)進(jìn)行規(guī)定。

GB 55009第5.1.1條按照最高工作壓力將燃?xì)廨斉涔艿婪譃?級(jí),其中,把最高工作壓力大于4.0 MPa的輸配管道定義為超高壓管道,上限壓力未做規(guī)定。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織編制的《城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉涔こ淘O(shè)計(jì)規(guī)范》(征求意見(jiàn)稿)(簡(jiǎn)稱《輸配規(guī)范》)第3.0.8條按照設(shè)計(jì)壓力將城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪譃?級(jí),其中,超高壓燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)壓力(記為p)范圍為4.0 MPa

上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ 08-102-2003《城鎮(zhèn)高壓、超高壓天然氣管道工程技術(shù)規(guī)程》(簡(jiǎn)稱DGJ 08-102)第3.1.1條規(guī)定城鎮(zhèn)超高壓燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)壓力范圍為4.0 MPa

由上可知,各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪旨?jí)的方法、分級(jí)數(shù)量、超高壓燃?xì)夤艿缐毫Ψ秶⒉唤y(tǒng)一。因此,從規(guī)范效力和今后的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,筆者認(rèn)為,在編制或修訂與GB 55009相配套的通用技術(shù)類規(guī)范時(shí),可將超高壓燃?xì)夤艿婪譃?.0 MPa6.3 MPa兩檔,分別稱為超高壓A管道、超高壓B管道,提高可操作性,以便更好地指導(dǎo)設(shè)計(jì)。

3 管道間距

3.1 保護(hù)范圍和控制范圍

《城鎮(zhèn)燃?xì)夤芾項(xiàng)l例》第三十三條規(guī)定:縣級(jí)以上地方人民政府燃?xì)夤芾聿块T應(yīng)當(dāng)會(huì)同城鄉(xiāng)規(guī)劃等有關(guān)部門按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定劃定燃?xì)庠O(shè)施保護(hù)范圍。在GB 55009實(shí)施之前,部分城市劃定了燃?xì)夤艿赖谋Ｗo(hù)范圍和控制范圍,但不同城市劃定的范圍各不相同。GB 55009對(duì)輸配管道及附屬設(shè)施的保護(hù)范圍和控制范圍進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)定,其第5.1.6條規(guī)定高壓及高壓以上輸配管道及附屬設(shè)施的最小保護(hù)范圍應(yīng)為外緣周邊5.0 m范圍內(nèi)的區(qū)域;第5.1.7條規(guī)定高壓及高壓以上輸配管道及附屬設(shè)施的最小控制范圍應(yīng)為外緣周邊5.0～50.0 m范圍內(nèi)的區(qū)域;第5.1.8條明確在保護(hù)范圍內(nèi)不得:建設(shè)建筑物、構(gòu)筑物或其他設(shè)施;進(jìn)行爆破、 取土等作業(yè);傾倒、排放腐蝕性物質(zhì);放置易燃易爆危險(xiǎn)物品;種植根系深達(dá)管道埋設(shè)部位可能損壞管道本體及防腐層的植物;其他危及燃?xì)庠O(shè)施安全的活動(dòng)。除保護(hù)范圍和控制范圍之外有關(guān)間距的問(wèn)題,GB 55009未做詳細(xì)規(guī)定,筆者理解為由與其相配套的通用技術(shù)類規(guī)范具體明確。

3.2 GB 50028間距要求

GB 50028第6.1.1條條文說(shuō)明闡述,對(duì)于大城市如經(jīng)論證在工藝上確實(shí)需要且在技術(shù)、設(shè)備和管理上有保證,在門站后也可敷設(shè)壓力大于4.0 MPa的管道。城鎮(zhèn)壓力大于4.0 MPa的管道設(shè)計(jì)宜按GB 50251—2015《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(簡(jiǎn)稱GB 50251)并參照本規(guī)范高壓A(4.0 MPa)管道的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。根據(jù)2020年《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》國(guó)標(biāo)管理組給某設(shè)計(jì)單位“關(guān)于設(shè)計(jì)壓力5.0 MPa高壓燃?xì)夤艿肋m用于《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》的咨詢函”的回復(fù),也明確了門站后設(shè)計(jì)壓力為5.0 MPa的高壓燃?xì)夤艿缹儆诔擎?zhèn)燃?xì)夤こ?其設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB 50028的有關(guān)規(guī)定。

GB 50028第6.4.11條、第6.4.12條、第6.4.13條規(guī)定了地下燃?xì)夤艿琅c建構(gòu)筑物之間的水平凈距要求,注明了當(dāng)燃?xì)夤艿缐毫εc表6.4.11、6.4.12中值不相同時(shí),可采用直線方程內(nèi)插法確定水平凈距,但沒(méi)有說(shuō)明是否可以采用直線方程內(nèi)插法確定超高壓輸配管道的水平凈距。因此,筆者認(rèn)為在新的替代標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之前,超高壓輸配管道與建構(gòu)筑物之間的水平凈距符合GB 50028中4.0 MPa管道與建構(gòu)筑物之間水平凈距的有關(guān)規(guī)定即可。

3.3 《輸配規(guī)范》間距要求

《輸配規(guī)范》第5.3.3條、第5.3.4條、第5.3.7條規(guī)定了超高壓地下燃?xì)夤艿琅c建構(gòu)筑物之間的水平凈距要求,筆者通過(guò)驗(yàn)算發(fā)現(xiàn),該水平凈距實(shí)際上就是GB 50028表6.4.11、6.4.12中4.0 MPa管道與建筑物之間的水平凈距乘以超高壓管道的設(shè)計(jì)壓力與4.0 MPa之比,并圓整得出。。

3.4 DGJ 08-102間距要求

DGJ 08-102第5.5.1條、第5.5.3條規(guī)定了超高壓地下燃?xì)夤艿琅c建構(gòu)筑物之間的水平凈距要求,屬于早期的地方標(biāo)準(zhǔn),對(duì)規(guī)范編制和在門站后建設(shè)超高壓燃?xì)夤艿烙幸欢ǖ膮⒖己屯苿?dòng)作用。

通過(guò)對(duì)比《輸配規(guī)范》、GB 50028及DGJ 08-102對(duì)門站后超高壓地下燃?xì)夤艿琅c建構(gòu)筑物之間的水平凈距要求,得出各規(guī)范對(duì)超高壓燃?xì)夤艿篱g距的規(guī)定差別較大。根據(jù)GB 50028和《輸配規(guī)范》的編制理念,超高壓燃?xì)夤艿篱g距控制有兩種指導(dǎo)思想:一是提高管道的自身安全,二是控制管道與其他建構(gòu)筑物的水平凈距。提高管道自身安全是從積極的方面預(yù)防事故發(fā)生,在設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)都按要求做到的條件下可以保障管道的安全,但實(shí)際上管道難以做到絕對(duì)不出現(xiàn)事故,從國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐看也是如此。造成燃?xì)夤艿朗鹿实闹饕蛴?外力作用下的損壞,設(shè)備、管材及焊接缺陷,操作失誤,管道腐蝕及其他原因。外力作用下的損壞常常和法制不健全、管理不嚴(yán)有關(guān),很難徹底解決;設(shè)備、管材和焊接缺陷以及操作失誤應(yīng)該避免,但很難杜絕;管道長(zhǎng)期敷設(shè)在地下,內(nèi)、外腐蝕情況缺乏有效的檢測(cè),使用后的質(zhì)量得不到有效及時(shí)的監(jiān)控,時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)給安全帶來(lái)隱患。城市是人群集聚之地,地下設(shè)施復(fù)雜,交通頻繁,燃?xì)夤艿缐毫υ絹?lái)越高,管徑越大,遭到破壞后的影響也就更大[1]。

因此,適當(dāng)控制超高壓燃?xì)夤艿琅c建筑物的距離,是當(dāng)發(fā)生事故時(shí)將損失控制在較小范圍、減少人員傷亡的一種有效手段。但從實(shí)際情況來(lái)看,城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪笤O(shè)區(qū)域各類管線錯(cuò)綜復(fù)雜、管位日漸緊張,一味地?cái)U(kuò)大建構(gòu)筑物和管道之間的距離不僅不能防止事故發(fā)生,而且會(huì)使管位選擇難度加大并影響城鎮(zhèn)空間充分利用,因而采取措施提高管道自身安全性來(lái)預(yù)防事故發(fā)生并適當(dāng)縮小水平間距的理念更符合現(xiàn)階段的發(fā)展需求[2]。

參照GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》第6.1.3.2款式(1),天然氣管道事故的潛在影響半徑與管道外直徑成正比、與最大允許操作壓力的2次方根成正比,即管道的外直徑越大、壓力越高,潛在影響半徑就越大。因此,結(jié)合以上分析,筆者認(rèn)為超高壓地下燃?xì)夤艿琅c建構(gòu)筑物之間的水平凈距應(yīng)根據(jù)管徑、壓力和自身安全性等綜合確定更為科學(xué)。在條件允許時(shí)控制水平凈距,在條件不允許時(shí)采取安全措施提高管道自身安全性以適當(dāng)減小水平凈距。

4 工程案例

2014年,長(zhǎng)三角地區(qū)某縣級(jí)市城燃企業(yè)為了滿足城市各類用氣并供應(yīng)大型工業(yè)企業(yè)和燃?xì)怆姀S,在門站后投資建設(shè)了6.3 MPa超高壓燃?xì)夤艿?其中DN 400 mm管道5.8 km、DN 300 mm管道22 km。該管道在門站之后,理應(yīng)屬于城鎮(zhèn)燃?xì)夤霉艿?但超過(guò)了GB 50028的適用范圍,對(duì)于該執(zhí)行什么規(guī)范困擾了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)很久。最后采用征求規(guī)范管理組、政府主管部門的意見(jiàn)以及多次組織召開(kāi)專家論證會(huì)的方式,確定了采用GB 50028和GB 50251相結(jié)合的形式,并按照其中要求更為嚴(yán)格的條款執(zhí)行。管道與建筑物的水平凈距按照GB 50028表6.4.12中4.0 MPa管道與建筑物之間的水平凈距乘以6.3 MPa與4.0 MPa之比,并圓整確定,獲得了政府主管部門和專家的認(rèn)可,順利取得了省發(fā)改革委立項(xiàng)核準(zhǔn)批復(fù)、省住建廳初步設(shè)計(jì)批復(fù),并取得了規(guī)劃、國(guó)土、安監(jiān)、環(huán)保等部門的批復(fù)備案文件,使該項(xiàng)目的審批程序合理合法。

該項(xiàng)目在當(dāng)時(shí)沒(méi)有明確設(shè)計(jì)依據(jù)的特殊情況下,突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的限制,能夠成功建設(shè)投產(chǎn),為類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、審批、驗(yàn)收等提供了借鑒經(jīng)驗(yàn),也對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定過(guò)程中在城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)壓力分級(jí)中增加超高壓燃?xì)夤艿烙幸欢ǖ慕梃b和推動(dòng)作用。

5 建議

① 在修編與GB 55009相配套的通用技術(shù)類規(guī)范時(shí),建議將超高壓燃?xì)夤艿婪譃?.0 MPa6.3 MPa兩檔,即超高壓A管道、超高壓B管道。

② 按檔細(xì)化門站后超高壓燃?xì)夤艿篱g距控制要求,建議根據(jù)管徑、壓力和管道自身安全性等綜合確定水平凈距,在條件允許時(shí)控制水平凈距,在條件不允許時(shí)采取安全措施增強(qiáng)管道自身安全性以適當(dāng)減小水平凈距。

③ 在與GB 55009相配套的通用技術(shù)類規(guī)范修訂發(fā)布之前,建議門站后超高壓燃?xì)夤艿腊凑誈B 50028并參照《輸配規(guī)范》控制管道間距,并采取一定的安全措施增強(qiáng)管道自身安全性。