燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏模式建立及應(yīng)用

2022-11-15 08:45崔嘯宇高晨思聰

化工管理 2022年27期

崔嘯宇，高晨思聰

(1.北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)第五分公司，北京 100191；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)，新疆克拉瑪依 834000)

1 泄漏燃?xì)獾倪\(yùn)移

本文將燃?xì)鈴墓艿佬孤┲恋乇斫?jīng)過的運(yùn)動(dòng)，稱為燃?xì)膺\(yùn)移。燃?xì)膺\(yùn)移分為兩個(gè)過程，即初次運(yùn)移和二次運(yùn)移，初次運(yùn)移和二次運(yùn)移是一個(gè)連續(xù)過程，但是作用方式不同，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中影響有所區(qū)別。燃?xì)獾倪\(yùn)移主要包含運(yùn)移的動(dòng)力、運(yùn)移的方式和運(yùn)移通道。

1.1 初次運(yùn)移

初次運(yùn)移是燃?xì)鈴墓艿纼?nèi)泄漏至管道外的運(yùn)動(dòng)，只是燃?xì)饨?jīng)漏點(diǎn)運(yùn)移的過程，是一個(gè)短暫的過程。

在初次運(yùn)移中，燃?xì)膺\(yùn)行的動(dòng)力主要是運(yùn)輸過程中的壓力，運(yùn)移通道為漏點(diǎn)。城鎮(zhèn)管網(wǎng)中不同壓力，以及漏點(diǎn)的大小、位置和形狀主要影響燃?xì)獾男孤┝恳约俺醮芜\(yùn)移的方向。而初次運(yùn)移產(chǎn)生的影響在尋找漏點(diǎn)過程中將是一個(gè)最直觀、最明顯的標(biāo)志，例如在應(yīng)急搶修開挖到管線時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)會(huì)有干土或硬土貼在管道外管壁，這些位置基本是燃?xì)夤芫€漏點(diǎn)位置[1]。

1.2 二次運(yùn)移

二次運(yùn)移為燃?xì)鈴倪M(jìn)入土壤之后的一切運(yùn)移。是一系列運(yùn)動(dòng)過程，主要包括泄漏的燃?xì)膺\(yùn)移到聚集空間或逸散到空氣中的運(yùn)移過程。

二次運(yùn)移的動(dòng)力主要是空氣的浮力?？諝飧×Φ淖饔梅较?yàn)榇怪毕蛏?，所以二次運(yùn)移在不受其他地質(zhì)條件干擾下為垂向運(yùn)移。同時(shí)由于燃?xì)庖讛U(kuò)散，以及初始?jí)毫Φ尼尫牛瑫?huì)發(fā)生側(cè)向運(yùn)移。

但是由于城鎮(zhèn)地下情況復(fù)雜，造成城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)在地下運(yùn)移方向和距離的不同，對(duì)燃?xì)舛芜\(yùn)移有很大影響。本文依據(jù)《城鎮(zhèn)道路開挖及快速回填技術(shù)規(guī)程》，主要針對(duì)常見三種情況簡(jiǎn)要分析運(yùn)移通道的作用。

(1)在理想狀態(tài)下，即燃?xì)夤芫€上方覆蓋土壤均勻、松散，土壤之間形成均勻孔隙，而這些孔隙就形成了良好的運(yùn)移通道，使燃?xì)舛芜\(yùn)移能以標(biāo)準(zhǔn)的垂向運(yùn)移和側(cè)向運(yùn)移結(jié)合的方式運(yùn)動(dòng)(如圖1(a)所示)。

(2)城鎮(zhèn)建設(shè)中多以建筑回填土為主，建筑回填土中存在水泥板以及磚頭，而這些影響因素會(huì)導(dǎo)致施工過程中夯實(shí)不均勻。燃?xì)庠谶\(yùn)移過程中，會(huì)首先在下方土壤松散層進(jìn)行側(cè)向運(yùn)移，在繞過水泥板和致密層之后再次垂向運(yùn)移。兩種方式都會(huì)形成多種通道，不同通道會(huì)以單一垂向運(yùn)移或側(cè)向運(yùn)移為主。此種運(yùn)移通道會(huì)導(dǎo)致漏點(diǎn)位置與地表檢測(cè)位置產(chǎn)生一定的偏差(如圖1(b)所示)。

(3)城鎮(zhèn)地下空間有限，地下管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，尤其以污水管、暖氣管溝、電纜溝為代表的管網(wǎng)對(duì)燃?xì)膺\(yùn)移影響巨大。因?yàn)榈叵鹿芫W(wǎng)的交錯(cuò)分布，燃?xì)庠谶\(yùn)移過程中會(huì)進(jìn)入其他市政管線，污水管、暖氣管溝、電纜溝由于其密封不嚴(yán)，內(nèi)部空間四通八達(dá)的特點(diǎn)，為燃?xì)庑纬闪隧槙车倪\(yùn)移通道，導(dǎo)致燃?xì)庑孤┬纬纱竺娣e的濃度區(qū)域。此種運(yùn)移通道對(duì)燃?xì)饴c(diǎn)定位干擾最大，同時(shí)也最危險(xiǎn)(如圖1(c)所示)。

圖1 燃?xì)庑孤┞窂绞疽鈭D

2 泄漏燃?xì)獾木奂?/h2>
燃?xì)獾木奂侨細(xì)馔Ｖ惯\(yùn)移并聚集的狀態(tài)。燃?xì)獾木奂菣z測(cè)工作的最直觀表現(xiàn)，是檢測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)漏氣和定位的初步判斷。燃?xì)獾木奂枰獫M足兩個(gè)特點(diǎn)，即儲(chǔ)集空間和遮蓋層，儲(chǔ)集空間為燃?xì)馓峁白∷保谏w層為燃?xì)馓峁┘s束條件。城鎮(zhèn)燃?xì)庑孤?dǎo)致的聚集主要分為三種情況：
(1)燃?xì)膺\(yùn)移至地表，由于地表土質(zhì)疏松，在地表孔隙中會(huì)聚集一些燃?xì)?，但由于地面存在一些裂縫，燃?xì)鈩t會(huì)通過這些裂縫或直接通過土壤逸散到空氣中，從而被檢測(cè)儀器檢測(cè)到濃度。
(2)在一些市政道路，由于柏油馬路致密性較強(qiáng)，地下無機(jī)料充填物孔隙度較高，滿足燃?xì)饩奂臈l件，通常燃?xì)庑孤?huì)在道路下方聚集。這種情況會(huì)導(dǎo)致地表檢測(cè)濃度較低，但是打孔濃度較高。
(3)市政管線(污水管、暖氣管溝、電纜溝)會(huì)固定燃?xì)舛芜\(yùn)移的方向，導(dǎo)致一些市政井成為良好的儲(chǔ)集空間。但是一些市政井距離漏點(diǎn)的遠(yuǎn)近，及對(duì)應(yīng)市政管線的走勢(shì)，導(dǎo)致聚集在井里的燃?xì)鉂舛扔泻艽髤^(qū)別。

3 燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏分析及應(yīng)用

通過以上分析，建立城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的泄漏模式為：以自身壓力和空氣浮力為動(dòng)力，多種運(yùn)移通道并存，通過垂向運(yùn)移和側(cè)向運(yùn)移的綜合作用方式，聚集在覆蓋層之下或逸散到空氣中。燃?xì)庑孤┲谐醮芜\(yùn)移基本相同，針對(duì)城鎮(zhèn)地下土層對(duì)二次運(yùn)移的不同作用方式，建立三種具體泄漏模式并進(jìn)行案例應(yīng)用。

3.1 均勻土層的燃?xì)庑孤┓治黾鞍咐?/h3>
均勻土層的燃?xì)庑孤┠Ｊ剑和寥阑靥罹鶆?，形成以土壤孔隙為主的運(yùn)移通道，垂向運(yùn)移方式為主，聚集到路面之下或逸散到空氣中的模式。
檢測(cè)人員在對(duì)西城區(qū)某小區(qū)內(nèi)低壓管線開展泄漏檢測(cè)工作時(shí)，檢測(cè)到小區(qū)4號(hào)樓北側(cè)一處疑似泄漏，東西走向低壓DN300管線上方的硬質(zhì)路面使用HS680檢測(cè)燃?xì)怏w積濃度最高1%，燃?xì)夤芫€周邊無相鄰市政管線和市政閘井，與路政單位對(duì)接得知，此處回填為質(zhì)地均勻的沙土，分析其可能為一類運(yùn)移通道。
首先，在地表濃度最高的燃?xì)夤艿郎戏竭M(jìn)行打孔，打孔方式為5×4(如圖2(a)所示)、間距為40 cm的共計(jì)20個(gè)探測(cè)孔的矩陣，深度全部保持一致且穿透硬質(zhì)路面，形成第一層級(jí)探測(cè)點(diǎn)，并對(duì)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)進(jìn)行濃度檢測(cè)，篩選出濃度較高且數(shù)值較為一致的探測(cè)點(diǎn)，圈定出第一級(jí)等濃度梯度層。
隨后，將燃?xì)鉂舛容^高區(qū)域內(nèi)的探測(cè)點(diǎn)繼續(xù)增加15 cm的深度，形成第二層級(jí)探測(cè)點(diǎn)，對(duì)全部第二層級(jí)探測(cè)點(diǎn)進(jìn)行濃度檢測(cè)，篩選出濃度較高且數(shù)值較為一致的探測(cè)點(diǎn)，基于篩選出的第二層級(jí)探測(cè)點(diǎn)得到的濃度分布情況，圈定出第二級(jí)等濃度梯度層。
以此類推，共計(jì)形成五級(jí)探測(cè)點(diǎn)、圈定五級(jí)等濃度梯度層，隨后將每一級(jí)濃度層中濃度最高的探測(cè)點(diǎn)進(jìn)行由地表到地面的連線，推導(dǎo)出泄漏燃?xì)獾倪\(yùn)移通道，繼而推導(dǎo)出泄漏點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。經(jīng)開挖核實(shí)，低壓DN300管線管壁北側(cè)處有1處腐蝕漏點(diǎn)，與推導(dǎo)出的泄漏點(diǎn)位置基本一致，開挖面積僅2.1 m2。
此處泄漏屬于一類運(yùn)移通道，以土壤孔隙為通道，垂向運(yùn)移為主，側(cè)向運(yùn)移輔助的共同作用方式，在路面下方形成聚集的泄漏模式，也是最好判斷漏點(diǎn)位置的情況。

3.2 不均勻土層的燃?xì)庑孤┓治黾鞍咐?/h3>
不均勻土層的燃?xì)庑孤┠Ｊ剑和寥阑靥钔临|(zhì)不均勻，會(huì)形成多種運(yùn)移通道，包括未夯實(shí)的溝槽及一些水泥蓋板，改變了燃?xì)獾倪\(yùn)移方向，多種運(yùn)移過程結(jié)合，單一運(yùn)移過程以垂向運(yùn)移或側(cè)向運(yùn)移為主，燃?xì)饩奂谕翆有纬煽臻g的燃?xì)庑孤┠Ｊ絒2]。
檢測(cè)人員在海淀區(qū)花園路某學(xué)校開展檢測(cè)工作時(shí)發(fā)現(xiàn)一處疑似泄漏位置，地表為水泥路面，使用HS680在地表檢測(cè)濃度為0.12%(體積百分比)，周邊市政閘井無濃度，檢測(cè)人員沿管線進(jìn)行打孔定位，經(jīng)打孔檢測(cè)3#點(diǎn)濃度較高，為35%(體積百分比)，遠(yuǎn)高于爆炸上限，而管線南側(cè)的6#和15#濃度僅8.5%(體積百分比)，以及6#和15#東西兩側(cè)濃度逐步降低，于是決定啟動(dòng)應(yīng)急開挖3#點(diǎn)位置(如圖2(b)所示)。
在開挖過程中，3#點(diǎn)開挖深度約60 cm位置見到管線，同時(shí)管線向南有下傾趨勢(shì)，管線下方因回填未夯實(shí)形成孔隙，并向南延伸形成溝槽。將此段管線清除防腐后未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，檢測(cè)管線下方溝壑濃度30%(體積百分比)?，F(xiàn)場(chǎng)分析此處可能為二類運(yùn)移通道，燃?xì)夂艽罂赡苡赡蟼?cè)經(jīng)二次運(yùn)移至3#位置。于是繼續(xù)向南擴(kuò)坑，經(jīng)開挖核實(shí)在6#中壓和15#低壓三通位置發(fā)現(xiàn)兩處漏點(diǎn)。
這種情況屬于第二類運(yùn)移通道，管線周邊土壤因外界因素形成溝槽，同時(shí)管線有下傾趨勢(shì)，造成了地勢(shì)的區(qū)別。兩種因素結(jié)合在一起導(dǎo)致燃?xì)庑纬闪斯潭ǚ较虻倪\(yùn)移通道，以側(cè)向運(yùn)移為主，聚集在土壤溝槽的模式。

3.3 復(fù)雜管網(wǎng)影響下的燃?xì)庑孤┓治黾鞍咐?/h3>
復(fù)雜管網(wǎng)影響下燃?xì)獾娜細(xì)庑孤┠Ｊ剑褐饕獮閺?fù)雜管網(wǎng)提供運(yùn)移通道，改變運(yùn)移方向，側(cè)向運(yùn)移為主，市政閘井形成運(yùn)移空間的泄漏模式。
檢測(cè)人員在對(duì)海淀區(qū)某大學(xué)校內(nèi)低壓管線開展泄漏檢測(cè)工作時(shí)，檢測(cè)到1座污水井內(nèi)含有可燃?xì)怏w濃度，使用HS680進(jìn)行兩次氣相色譜分析均含有甲烷、乙烷、丙烷，確定附近燃?xì)夤芫€存在漏氣隱患。距污水井最近管線為南側(cè)的東西走向DN250低壓管線，經(jīng)管線上方打孔檢測(cè)均為較低的濃度點(diǎn)，隨即沿污水管線走向擴(kuò)大檢測(cè)范圍，發(fā)現(xiàn)多座甲烷濃度較高的污水井，其中污水井內(nèi)甲烷濃度最高達(dá)28%(體積百分比)(如圖2(c)所示)。
圖2 管網(wǎng)泄漏搶修檢測(cè)點(diǎn)位分布圖
通過開蓋放氣、查看地下污水管線走向及高差，結(jié)合污水管線與燃?xì)夤芫€相對(duì)位置關(guān)系，確定為第三類泄漏模式，迅速確定污水管線與燃?xì)夤芫€的交叉點(diǎn)并開挖。經(jīng)開挖核實(shí)，于低壓DN250管線與污水管道交叉點(diǎn)找到1處燃?xì)夤艿栏g漏點(diǎn)。
這是一起較明顯的污水管網(wǎng)提供運(yùn)移通道，并在污水井內(nèi)形成聚集的應(yīng)用案例。主要污水管道提供運(yùn)移通道，沿污水管線走向?yàn)檫\(yùn)移方向，側(cè)向運(yùn)移為主的方式，在污水井形成聚集空間的泄漏模式，這種模式主要特點(diǎn)是運(yùn)移距離較遠(yuǎn)，運(yùn)移方向明確。

4 結(jié)語