上海燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)研究有限公司 竺彥瓊

0 前言

地下綜合管廊是最近在我國城市市政建設(shè)領(lǐng)域越來越頻繁出現(xiàn)的熱詞。地下綜合管廊是城市地下隧道，是集上水管、供暖熱水管、供暖回水管、電話通訊電纜、有線電視電纜、電力電纜、天然氣管、以壓差為動力的雨水管和污水管等為一體的地下通道，具有集約地下空間、管線統(tǒng)一規(guī)劃、避免市政道路重復(fù)開挖、方便管線維護(hù)和美化地面環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。

地下綜合管廊建設(shè) 1832年起始于法國巴黎，隨后在英、德、俄、美、日等國逐漸開展，20世紀(jì)90年代，我國在上海市浦東新區(qū)張楊路率先試點(diǎn)，20年來，已在全國多個(gè)大城市的建設(shè)了幾十處地下綜合管廊。

2013年9月～2015年5月，中央、國務(wù)院、發(fā)改委、財(cái)政部、住建部等黨和政府領(lǐng)導(dǎo)部門連續(xù)發(fā)文，大力推進(jìn)地下綜合管廊建設(shè)。圍繞地下綜合管廊建設(shè)的規(guī)劃、投資、施工、管理等問題也在相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域研究、討論。2015年6月國家住建部、質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50838—2015)，為地下綜合管廊的建設(shè)提供了依據(jù)。

1 燃?xì)夤艿廊肜鹊募夹g(shù)措施

地下綜合管廊建設(shè)涉及的主要規(guī)范為《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50028—2006)及《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50838—2015)，規(guī)范中提出的主要技術(shù)措施如下：

(1)燃?xì)夥N類只能是天然氣(氣態(tài))。因?yàn)橐夯蜌?，密度比天然氣大，泄漏后不易排放；熱值比天然氣高，著火、爆炸時(shí)危害大；爆炸下限比天然氣低，發(fā)生著火、爆炸的幾率多。在《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50028—2006)中，嚴(yán)禁地下室等密閉空間運(yùn)行液化石油氣，故液化石油氣不得入廊。因?yàn)槿斯っ簹庥休^大的毒性，不利于燃?xì)夤芾戎芯S護(hù)人員的安全；人工煤氣管道需要坡水、聚水、抽水，這為管廊本體建設(shè)、管道運(yùn)行帶來很大不便，并且抽水時(shí)會產(chǎn)生煤氣泄漏，故人工煤氣不宜入廊。

(2)管廊內(nèi)管道上方應(yīng)設(shè)置導(dǎo)軌，安裝起重、運(yùn)輸裝置，用于在管道建設(shè)及維護(hù)時(shí)運(yùn)送管道、管件、閥門等。

(3)管廊平時(shí)通風(fēng)為6次/h，天然氣泄漏報(bào)警時(shí)通風(fēng)12次/h，通風(fēng)系統(tǒng)還應(yīng)考慮管道安裝、維護(hù)時(shí)焊接所需的送風(fēng)、排風(fēng)的要求。天然氣倉的排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立。

(4)管道在入管廊前和出管廊后均應(yīng)設(shè)置閥門及閥門井，可在管廊外手動控制。

(5)廊高，管廊規(guī)范為2.4 m，城鎮(zhèn)天然氣設(shè)計(jì)規(guī)范10.2.21條款，地下室等凈高不宜小于2.2 m。因?yàn)?，一方面，在行人頭頂上保持一定的凈高，有利于泄漏的天然氣在行人頭頂上集聚，確保行人的呼吸安全，或小規(guī)模火災(zāi)時(shí)，減少煙氣對人的傷害；另一方面，應(yīng)考慮管廊中安裝導(dǎo)軌、π型補(bǔ)償器的豎向空間。如廊高達(dá)標(biāo)確實(shí)有困難，防煙措施上比規(guī)范提出更高一些的要求，并采取特別措施，確保管道的安裝和維護(hù)。

(6)天然氣倉的集水坑應(yīng)獨(dú)立。

(7)每個(gè)防火分區(qū)應(yīng)設(shè)置2個(gè)及以上有線電話，且均勻布置。

2 燃?xì)夤艿廊肜燃夹g(shù)措施的建議

根據(jù)以上技術(shù)措施提出如下個(gè)人建議：

(1)抗震設(shè)防烈度為6度及6度以上城市，除建筑結(jié)構(gòu)上采取措施外，天然氣管需采取以下措施：入廊前、出廊后，廊外設(shè)置基坑，內(nèi)填黃沙，天然氣管在坑內(nèi)設(shè)置2個(gè)90°彎管。管廊內(nèi)如建筑結(jié)構(gòu)設(shè)沉降縫，則天然氣管也應(yīng)設(shè)置π型補(bǔ)償器，即4個(gè)90°彎管，但4個(gè)90°彎管組成的π型補(bǔ)償器需要較大的空間，尤其是對大管徑而言，獲取管廊空間、現(xiàn)場安裝更加困難。故只有在現(xiàn)場安裝困難的情況下設(shè)置金屬撓性補(bǔ)償器(因其容易銹蝕及強(qiáng)度較差，一般情況不宜首選)。

(2)應(yīng)充分考慮管廊的四季溫度、天然氣的介質(zhì)溫度、管道安裝的碰口溫度，在管廊空間滿足設(shè)置及現(xiàn)場安裝的條件下，設(shè)置π型補(bǔ)償器，即4個(gè)90°彎管。如果面對大管徑，現(xiàn)場安裝困難，只能采用金屬波紋管補(bǔ)償器(因其容易銹蝕及強(qiáng)度較差，一般情況也不宜首選)。溫度補(bǔ)償π型補(bǔ)償器宜與沉降補(bǔ)償π型補(bǔ)償器一并統(tǒng)籌兼顧布置。其布置在入廊端在緊急切斷閥的下游側(cè)，中間段緊急切斷閥的上游側(cè)，兩座緊急切斷閥的中間，即400 m，兩個(gè)防火分區(qū)設(shè)3個(gè)溫度補(bǔ)償器。

(3)應(yīng)注重管廊內(nèi)各市政管線交叉、分支的細(xì)節(jié)的專題研究；注重曲線形管廊的運(yùn)管研究。

(4)管廊內(nèi)應(yīng)布置天然氣泄漏探測器，間距為12m，探測器測得天然氣濃度達(dá) 1%時(shí)，聲光報(bào)警器響應(yīng)，事故排風(fēng)扇啟動，持續(xù)60 s緊急切斷閥自動關(guān)閉。應(yīng)布置火焰和煙氣探測器，當(dāng)探測器反應(yīng)時(shí)，每個(gè)防火分區(qū)獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)防火閥自動關(guān)閉，細(xì)水霧滅火器噴灑水霧，使火災(zāi)區(qū)域被隔絕空氣、降溫、及滅火。

(5)管廊內(nèi)主管進(jìn)入端設(shè)單獨(dú)閥室，內(nèi)設(shè)緊急切斷閥(天然氣泄漏時(shí)自動切斷，火災(zāi)或地震時(shí)遙控切斷)，緊急切斷閥下游側(cè)依次設(shè)小管徑的手動球閥、緊急放散閥，在火災(zāi)時(shí)緊急放散閥可遙控打開，管廊閥室與管廊間設(shè)甲級防火門，門上設(shè)帶防火閥的通風(fēng)百頁。

(6)管廊內(nèi)支管引出端內(nèi)設(shè)緊急切斷閥(天然氣泄漏時(shí)自動切斷，火災(zāi)或地震時(shí)遙控切斷)，緊急切斷閥上游側(cè)依次設(shè)小管徑的手動球閥、緊急放散閥，在火災(zāi)時(shí)緊急放散閥可遙控或自動打開。

(7)由于管廊天然氣專用倉的防火分區(qū)的間距為200 m，兩個(gè)防火分區(qū)各自設(shè)甲級防火墻、甲級防火門，兩個(gè)防火分區(qū)之間設(shè)有進(jìn)、出廊的防火門，故該區(qū)域便成為消防前室。天然氣管穿越時(shí)需加裝套管，套管兩端用不燃材料封堵。

(8)主管間隔400 m，例如在出第二個(gè)防火分區(qū)前設(shè)緊急切斷閥，且在其上、下游均需依次設(shè)小管徑的手動球閥、緊急放散閥。

(9)緊急放散閥下游接放散總管，即管廊800 m，4個(gè)防火分區(qū)共用1根放散總管，接至廊外空曠處豎管，豎管高度視周邊環(huán)境而定，如果采取措施避免集中放散，在相對空曠地帶，豎管高度不小于8m，放散管上設(shè)阻火器。

(10)緊急放散閥可采用二種類型。第一種是電動截止閥，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由監(jiān)控人員依據(jù)判斷遙控開啟，將兩端已被緊急切斷的火災(zāi)區(qū)域的管道內(nèi)的剩余天然氣及時(shí)放散，其優(yōu)點(diǎn)是在對火災(zāi)情況準(zhǔn)確判斷的前提下，能及時(shí)作出正確的處置，反應(yīng)迅速；缺點(diǎn)是需要人員不間斷監(jiān)控，放散速度快，對放散豎管的設(shè)置的安全性要求高，在放散的過程中管道內(nèi)容易串入空氣而形成爆炸性氣體。并且在正常情況下電動截止閥如何做到關(guān)閉嚴(yán)密，保證零泄漏，也是必須考慮的問題。第二種是先導(dǎo)式安全放散閥，因?yàn)閮啥艘驯痪o急切斷的火災(zāi)區(qū)域的管道內(nèi)的剩余天然氣，在火災(zāi)中隨著溫度升高，壓力也升高(查理定律)，剩余天然氣會被及時(shí)釋放，及至鋼管被火燒穿，放散之后的剩余天然氣已所剩無幾(因?yàn)殇摴苋刍瘻囟葹?500 ℃以上，焊條的熔化溫度有待調(diào)查，估計(jì)為900 ℃以上，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，壓力、體積一定，氣體質(zhì)量與絕對溫度成反比），另外火災(zāi)區(qū)域此時(shí)已充滿煙氣，而空氣稀薄，故最后剩余的天然氣不會引起新的火災(zāi)。其優(yōu)點(diǎn)是自動放散，不需要人員監(jiān)控，放散速度慢，對放散豎管的設(shè)置的安全性要求不高，在放散過程中，管道內(nèi)天然氣始終處于正壓，不會有空氣串入而形成爆炸性氣體，工藝成熟，在各類天然氣場站已被廣泛應(yīng)用，在正常情況下零泄漏應(yīng)該是能保證的。其缺點(diǎn)是最后剩余的天然氣比第一種情況略多。綜合比較，管廊的集中控制室如全天有人值守，可采用電動截止閥，否則，應(yīng)采用先導(dǎo)式安全放散閥。

(11)由于鋼管在潮濕的空氣中很容易腐蝕生銹，如果管廊內(nèi)的照明燈等不發(fā)出紫外線，或發(fā)射量很少，可采用加強(qiáng)級3PE防腐，補(bǔ)口采用液態(tài)環(huán)氧加3PE熱收縮套。否則，采用400 μm熱熔環(huán)氧粉末涂層，補(bǔ)口采用液態(tài)環(huán)氧加3PE熱收縮套。如果，管廊有水浸淹的可能，則鋼管應(yīng)外加鋅帶纏繞式犧牲陽極，或鐲式鋅犧牲陽極。

(12)管道支架可采用二種類型，導(dǎo)向支架和固定支架。一般采用導(dǎo)向支架。固定支架設(shè)置在緊急切斷閥的一側(cè)(與溫度補(bǔ)償器不同側(cè))，兩個(gè)溫度補(bǔ)償器中間，主管上的出廊支管三通處。并且，兩個(gè)固定支架之間，要有補(bǔ)償器。

3 存在的問題

(1)地下綜合管廊天然氣獨(dú)立倉是較大的地下密閉空間，與地下直埋天然氣管相比，天然氣泄漏產(chǎn)生的爆炸危害要大許多倍，其安全性已不能靠安全間距來保證。

(2)放散總管為安全起見應(yīng)安裝管廊外，但按照管廊建設(shè)要求，應(yīng)安裝在管廊內(nèi)。這個(gè)問題還有待根據(jù)項(xiàng)目所在地的具體情況尋找解決方案。

(3)報(bào)警探頭安裝在管廊內(nèi)，需要解決防潮問題。

(4)由于管廊內(nèi)高度受限，DN300及以上大口徑管道在管廊內(nèi)的吊裝裝置的選擇還需要慎重考慮。

(5)按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2014)規(guī)定，天然氣管道不應(yīng)穿過防火墻，但在管廊內(nèi)卻無法規(guī)避，故此問題還需由管廊、天然氣管道的建設(shè)及設(shè)計(jì)單位與消防審批單位共同磋商解決。

4 結(jié)語

地下綜合管廊盡管在我國發(fā)展已有二十年，但納入管廊的管線并沒有全部覆蓋，天然氣管道的入廊鮮有先例。國外先進(jìn)國家，地下綜合管廊發(fā)展時(shí)間長，范圍廣，天然氣管道入廊已有成熟的建設(shè)和管理經(jīng)驗(yàn)。若將他山之石拿來攻玉，還需結(jié)合我國現(xiàn)行規(guī)范、城市建設(shè)環(huán)境、天然氣管道的運(yùn)行管理體系、地下綜合管廊的運(yùn)行管理體系、國民經(jīng)濟(jì)的支撐能力等等。另外，隨著城市建設(shè)創(chuàng)新理念的不斷出現(xiàn)，如海綿城市、地下空間綜合利用、交通一體化、災(zāi)害避難場所等，又會對管廊建設(shè)提出新的要求。因此，作為燃?xì)鈱I(yè)的工程技術(shù)人員，我愿意參與天然氣管道入廊技術(shù)問題的探討，為推進(jìn)順利入廊，安全管理，極盡綿薄之力。