許 爽
(深圳市西倫土木結(jié)構(gòu)有限公司,廣東 深圳 518034)
綜合管廊顧名思義就是指容納電力、通信、給水、中水、污水、雨水、天然氣、熱力等多種民用類市政工程管線的地下構(gòu)筑物。根據(jù)國(guó)家、地方的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),目前綜合管廊主要類型有干線型綜合管廊、支線型綜合管廊和纜線型綜合管廊三類。其中干線型綜合管廊主要承擔(dān)城市里大型市政主干管線、高壓電力輸電線路的敷設(shè);支線型則主要敷設(shè)分支管網(wǎng)以便服務(wù)于城市各種用戶。在實(shí)際應(yīng)用中,根據(jù)不同的建設(shè)條件和使用需求,又衍生出干支混合型和纜線管廊等。纜線管廊就是電力電纜和通信線路專用的綜合管廊構(gòu)筑物,根據(jù)規(guī)范的定義是不含其它管線,只包括“纜”和“線”的電力電纜和通信線路。與全地下封閉式的干線型和支線型管廊不同,纜線管廊則是設(shè)有可開啟蓋板的半地下式構(gòu)筑物。敷設(shè)線路和維護(hù)時(shí)只需將蓋板打開即可,因此不需要額外設(shè)置照明、消防、火災(zāi)報(bào)警、監(jiān)控、通風(fēng)等附屬設(shè)施。無(wú)論是建設(shè)施工還是運(yùn)營(yíng)維護(hù)都相對(duì)容易。目前市政工程中普遍建設(shè)的電纜溝就可以看作是只容納電力電纜的纜線管廊。
綜合管廊的入廊管線包括:電力電纜、通信線纜、給水管道、污水管道、中水管道、雨水管道、熱力管道。由于雨水管入廊條件比較復(fù)雜,目前也鮮有電力電纜和雨水管線共艙布置的案例,故本文暫不討論有關(guān)雨水管與電力電纜的合艙問(wèn)題。
電力電纜與其它入廊管線的合艙原則主要有以下幾個(gè)方面:
(1)電力電纜不得與易燃?xì)怏w或易燃液體管線共艙敷設(shè)
電纜運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)熱,電纜接頭又是電纜的薄弱環(huán)節(jié)。如果電纜接頭制作質(zhì)量不高,接觸電阻過(guò)大,長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)熱會(huì)加速絕緣老化,導(dǎo)致絕緣層破損,發(fā)生相間短路事故。短路時(shí)產(chǎn)生的高溫電弧高達(dá)數(shù)千度。當(dāng)管廊內(nèi)存在易燃?xì)怏w逸散在空氣中形成爆炸性混合氣體,遇到電弧極有可能發(fā)生爆炸事故。
因此根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50838—2015),天然氣管道應(yīng)當(dāng)在獨(dú)立艙室敷設(shè),此條為規(guī)范強(qiáng)制性條文,包括電力電纜在內(nèi)的所有管線都不得與天然氣管道同艙敷設(shè),這一點(diǎn)不難理解。而污水管道內(nèi)由于沉積的污泥可能分解析出一些有害易燃?xì)怏w,如甲烷、二氧化硫等,故污水管道也不得與電力電纜共艙敷設(shè)。
而在有易燃?xì)怏w可能存在的艙室中,照明風(fēng)機(jī)等設(shè)備配電電纜,須穿鋼管敷設(shè),管道接縫處應(yīng)做好密封防爆處理。
(2)熱力管道不得與電力電纜合艙敷設(shè)
熱力管道包括蒸汽熱力管和熱水熱力管。熱力管網(wǎng)的設(shè)計(jì)溫度通常在110~350℃之間。常用電力電纜導(dǎo)體的允許溫度,持續(xù)工作狀態(tài)下為70~90℃,短路暫態(tài)下為160~250℃。由此可見,熱力管網(wǎng)的設(shè)計(jì)溫度普遍高于電力電纜的工作允許溫度。
綜合管廊屬于密閉地下空間,艙室內(nèi)空氣流通較慢。當(dāng)電力電纜與熱力管網(wǎng)合艙敷設(shè)時(shí),即使電纜處于正常工作狀態(tài),也會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,同時(shí)又在熱力管熱輻射影響下加速了電纜絕緣的老化,使其性能下降。從而導(dǎo)致電纜發(fā)生故障,嚴(yán)重時(shí)引起火災(zāi)。因此應(yīng)避免熱力管道產(chǎn)生的熱輻射對(duì)電力電纜的危害,不得將熱力管道與電力電纜合艙敷設(shè)。該原則同樣為《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50838—2015)的強(qiáng)制性條文。
(3)電力電纜不宜與通信線纜、給水管、中水管合艙布置
a. 通信線纜應(yīng)避免布置在有強(qiáng)電磁場(chǎng)的地段
電力電纜在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng),尤其是單芯電纜和存在不平衡電流的多芯電纜。當(dāng)周圍布置含有金屬導(dǎo)體的通信線纜時(shí),會(huì)在其導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),干擾信號(hào)傳輸。因此,將通信線纜與電力電纜分艙布置,利用綜合管廊結(jié)構(gòu)的鋼筋網(wǎng)和等電位聯(lián)結(jié)構(gòu)成了良好的屏蔽和分隔,可有效減少電磁干擾,保證通信線纜的正常運(yùn)行,避免信號(hào)傳輸和控制系統(tǒng)故障。
b. 電力電纜火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)高,共艙布置會(huì)危及其他管線安全
從防火角度分析,根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《火災(zāi)分類》,有如下規(guī)定,將發(fā)生火災(zāi)類別分為A、B、C、D、E、F 六類,其中適用于綜合管廊入廊管線(電力、通信、給水、中水)的有關(guān)類別如表1 所示。
表1 綜合管廊入廊管線火災(zāi)類型表
電力電纜的火災(zāi)種類應(yīng)劃分為E 類,火災(zāi)特點(diǎn)是起火后蔓延較迅速,撲救較困難。
通信線纜及其艙室的火災(zāi)種類應(yīng)劃分為B 類,因通信線纜本身不屬于可燃物,故其火災(zāi)特點(diǎn)是起火后蔓延較緩慢,易撲救,并且不易波及其它管線。
給水管、中水管則采用金屬管材及不易燃燒管材,因此發(fā)生火災(zāi)并起火燃燒的概率很低。
由上述分析可見,電力電纜發(fā)生火災(zāi)后的蔓延速度、撲救難度最大。其火災(zāi)危險(xiǎn)性普遍高于通信線纜、給水管、中水管。如將電力電纜與上述其它管線進(jìn)行合艙布置,那么發(fā)生火災(zāi)時(shí)的影響范圍將擴(kuò)大,并波及整個(gè)管廊的運(yùn)行。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求,不同火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)的管線進(jìn)行合艙布置時(shí),相互之間應(yīng)設(shè)置耐火極限不應(yīng)低于2 h 的防火分隔。而綜合管廊結(jié)構(gòu)墻體就滿足這樣的耐火極限要求,因此宜將電力電纜與上述管線分艙布置。
c. 電力電纜運(yùn)營(yíng)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)高于其它管線,宜進(jìn)行分艙布置
電力電纜從業(yè)人員必須經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn),取得業(yè)務(wù)資格以后才能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。電力電纜的運(yùn)維頻率一般是一個(gè)月2~3 次,如遇新增線路或檢修,次數(shù)會(huì)有所增加。電纜接頭位置是整段電纜的主要故障點(diǎn),其制作工藝要求較高,細(xì)節(jié)工序要求嚴(yán)格,稍有不慎,易發(fā)生擊穿事故,引發(fā)電弧或火災(zāi),因此需要定期檢測(cè)和試驗(yàn)。當(dāng)電力電纜與其它管線共艙敷設(shè)時(shí),其他非電氣人員在缺少監(jiān)督情況下,可能因缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和安全意識(shí),而誤操作引發(fā)電力電纜事故,危害自身安全。
根據(jù)電力設(shè)施保護(hù)條例實(shí)施細(xì)則第八條:禁止在電力電纜溝內(nèi)同時(shí)埋設(shè)其它管道。這一點(diǎn)已經(jīng)明確規(guī)定了電纜溝和纜線管廊中應(yīng)當(dāng)保證電力電纜獨(dú)立敷設(shè)。因此在全封閉的地下綜合管廊中,如果敷設(shè)了電力電纜,至少應(yīng)采取可靠措施,將不同管線實(shí)施物理分隔。
在進(jìn)行綜合管廊的規(guī)劃設(shè)計(jì)中,為了同時(shí)滿足防火分隔和維護(hù)通道寬度的要求,就不得不增大綜合管廊的內(nèi)部艙室空間,給綜合管廊結(jié)構(gòu)及附屬工程的設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)一定的麻煩。因此建議將電力電纜單獨(dú)成艙布置,不與其它管線合艙。而通信線纜、給水管線、中水管線等A、B 類火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)低相互影響小的管線可合艙布置。這樣按照火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的高低將不同管線分艙布置,可有效降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和工程建設(shè)難度,縮小斷面尺寸,簡(jiǎn)化消防報(bào)警系統(tǒng),節(jié)省造價(jià)。
d. 電力電纜中66 kV 以下和66 kV 及以上電壓等級(jí)電纜宜分開敷設(shè)
關(guān)于這一原則,在國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力電纜及通道運(yùn)維規(guī)程》中有如下規(guī)定,原則上66 kV以下和66 kV 及以上電壓等級(jí)的電纜宜分開敷設(shè)。國(guó)家電網(wǎng)公司作為關(guān)系國(guó)家能源安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的特大型國(guó)有重點(diǎn)骨干企業(yè),其標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威性絲毫不亞于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
按照上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析,以廣東省深圳市為例,全市66 kV 以下電纜主要是指20 kV、10 kV 中壓配網(wǎng)線路;而66 kV 及以上電纜主要是指110 kV、220 kV、500 kV 高壓主網(wǎng)輸電線路。由于20 kV、10 kV 中壓配網(wǎng)電纜絕緣水平相對(duì)較低,電纜中間接頭多,導(dǎo)致故障率較高。當(dāng)與高壓電纜共艙敷設(shè)的情況下,一旦發(fā)生故障產(chǎn)生火災(zāi),容易擴(kuò)大事故影響,迅速波及并危害高壓主網(wǎng)電纜的安全運(yùn)行。且20 kV、10 kV 配網(wǎng)線路用戶較多,需要頻繁進(jìn)出管廊進(jìn)行維護(hù)和穿線,對(duì)共艙的高壓主網(wǎng)電纜線路會(huì)產(chǎn)生一定的安全隱患。因此將高壓主網(wǎng)輸電電纜與配網(wǎng)電纜分開艙室布置是符合電纜安全運(yùn)營(yíng)原則的,可以確保高壓線路有一個(gè)免受干擾的安全獨(dú)立空間。
綜合管廊本質(zhì)是民用地下建筑的一種,除了主體土建工程以外,還有消防、通風(fēng)、自控、監(jiān)控、供配電等附屬工程。與傳統(tǒng)的市政管線工程不同,綜合管廊需要主體和附屬工程竣工以后才能正式納入運(yùn)營(yíng)。
對(duì)于新建市政道路工程,如滿足以下條件,在經(jīng)過(guò)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)后,可以將中壓電纜納入干、支線管廊設(shè)置獨(dú)立的中壓電力艙,高壓電纜則設(shè)置獨(dú)立的高壓電力艙。
(1)周邊用戶數(shù)量不多,且尚未形成一定的商住規(guī)模;
(2)工程建設(shè)過(guò)程中涉及到的電力電纜改遷較少,或者該工程短期內(nèi)沒(méi)有電纜敷設(shè)的迫切要求;
(3)工程建設(shè)范圍內(nèi)的道路紅線也相對(duì)寬裕。
但對(duì)于舊改、道路擴(kuò)建等包含大量管線改遷及架空線入地改造的項(xiàng)目,干支線型綜合管廊的建設(shè)場(chǎng)地可能受現(xiàn)狀管線制約,需要先改遷管線,再施工管廊,而且從管廊完工到運(yùn)營(yíng)也要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的時(shí)間周期,導(dǎo)致改遷與入廊不能同步進(jìn)行,難以滿足新增及改造線路要求。而纜線管廊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資省、建設(shè)快、改遷和入廊幾乎可同步實(shí)施,可加快推進(jìn)管線改遷和工程進(jìn)度。因此,這種包含大量改遷的改造類工程項(xiàng)目更適合采用纜線管廊。
纜線管廊形式靈活,既可以采用包含電力電纜和通信管線的合建形式,也可采用只有電力電纜的電纜溝。
按以上討論的結(jié)果,以具體設(shè)計(jì)為例來(lái)分析管廊的合艙布置。某綜合管廊入廊管線包括24 根10千伏電力電纜、48?110 通信管道、2×DN1200 給水管、DN300 再生水管以及DN400 燃?xì)夤艿?,具體布置如圖1 所示。
圖1 某綜合管廊布置截面圖
該管廊斷面設(shè)置為三個(gè)艙室,分別是燃?xì)馀?、綜合艙(給水、再生水、通信)、電力艙。燃?xì)夤芎碗娏﹄娎|分別單獨(dú)成艙,給水、再生水、通信線纜合艙布置。
根據(jù)規(guī)范強(qiáng)制性條文的規(guī)定,進(jìn)入綜合管廊的電力電纜不得與易燃?xì)怏w管道、易燃液體管道及熱力管道共艙敷設(shè),在工程中必須嚴(yán)格遵守。另外,規(guī)范沒(méi)有規(guī)定電力電纜不能與通信線纜、給水管和中水管等管線合艙布置。但為了降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),優(yōu)化管廊斷面尺寸、簡(jiǎn)化附屬設(shè)施布置,建議入廊的電力電纜也應(yīng)單獨(dú)成艙布置。不僅如此,在不同電壓等級(jí)的電纜之間,由于絕緣水平高低不同,為了避免中壓電纜故障影響擴(kuò)大波及高壓電纜的安全,也應(yīng)將高壓主網(wǎng)電纜與中壓配網(wǎng)電纜各自獨(dú)立成艙布置。在包含大量管線改遷及架空線入地的改造工程中,為加快工程進(jìn)度,宜將中壓配網(wǎng)電纜布置在纜線管廊中。