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城市地下綜合管廊“最危險管線”入廊問題的探討

時間:2017/3/14

目前國際上對于燃氣管道入廊問題的觀點并不一致,總的來說,歐美傾向于禁止燃氣管道入廊,日本與臺灣地區則允許燃氣管道入廊。

        我國現有的各種管線規范中對于燃氣管道能否進入綜合管廊沒有明確規定,但國家標準要求燃氣管道納入綜合管廊時,其艙室不得與其他建構筑物合建,其孔口不得聯通其他艙室,艙室與周邊建構筑物的距離需要符合設計規范等,燃氣管道入廊應以獨立于一艙為設計原則。

         規范要求燃氣管線不得與電力電纜同艙鋪設,并要符合相應的專項技術要求。在已建綜合管廊中,有燃氣管線敷設的工程實例。考慮到燃氣管線泄漏、燃氣濃度積聚等因素,如果通風不暢,燃氣同空氣混合比例達到爆炸極限限值,遇到高溫或火花極易爆炸,危險性較大,燃氣管線納入綜合管廊需加強通風、排煙、監測、報警等完善的技術措施,相應會增加工程投資,而且,對運行管理和日常維護的要求更加嚴格。電力管線在輸電的過程中,發熱易產生火花,與燃氣管線集中設置易發生爆炸。在綜合管廊中設置燃氣管線,所以應單獨設置一室。


 燃氣管道一般采用無縫鋼管,剛性管道易在施工等過程中破裂,而一旦破裂,積蓄于地下空間的大量易燃氣體將成為公共安全的重大危險。遼寧大連、臺灣高雄等地均發生過燃氣泄漏積蓄于排水等管道中,引發爆炸的慘劇。


 燃氣管道入廊后,綜合管廊內各管線各安其所,各類施工引起的管道破裂事故頻率將大大降低。但也存在兩種危險:一種是燃氣管道泄漏逸出的有毒氣體,會對綜合管廊里的巡查檢修人員造成危害,發生中毒現象。另一種危害,可燃氣體與空氣混合的體積達到一定程度時,遇到明火或電火花時,會著火引起爆炸,對綜合管廊本體以及其上的道路、周邊活動市民都會造成危險。


 因此,鑒于以上兩種危害,燃氣管道入廊一般需設相應的監測、消防和排氣設備,且燃氣管道的氣密性與其他管線相比有特別嚴格的要求。

燃氣管線入廊爭議大

燃氣管線應當采用單艙敷設(《綜合管廊工程技術規范》GB50838-2015);

燃氣管道納入綜合管廊需要考慮的最重要的問題是安全問題;反對燃氣管道納入綜合管廊的人一般以安全問題和投資問題為由阻礙燃氣管線納入綜合管廊;

燃氣管線納入綜合管廊需要一套完整的監控設施、報警設施、通風設施、特殊的照明設施、防靜電設施等;

天然氣管道內要監控的環境參數包括溫度、濕度、水位、氧氣、甲烷氣等;

這些附件的增設及燃氣管道單艙敷設會大大增加綜合管廊的投資,但并不會增加管廊的設計難度

然氣管線納入方式


將天然氣管線納入綜合管廊,相當于將天然氣管線納入一個有安全監控等輔助系統的地下構筑物中,管線架空敷設。根據GB50028—2006《城鎮燃氣設計規范》(以下簡稱《燃規》)和GB50217—2007《電力工程電纜設計規范》的相關規定,天然氣管線納入綜合管廊時應敷設在獨立管艙內。


然氣管線艙火災危險性分類


GB50016—2014《建筑設計防火規范》(以下簡稱《建規》)規定,天然氣的火災特性為甲類。其生產車間為甲類火災危險,儲存倉庫為甲類庫房。綜合管廊是位于地下的狹長構筑物,其內只容納管線、閥門及附件,既不屬于生產廠房,也不屬于庫房,無法按照《建規》要求設計泄壓面積。《燃規》中6.6.12 條關于地上調壓站的建筑物設計要求中提到,“調壓室應有泄壓措施,并應符合現行《建規》的有關規定”;而從6.6.14 條關于地下調壓站的建筑物設計要求中所列條目來看,并未對地下調壓站的設計提出泄壓要求。參看《建規》3.6.14條中“有爆炸危險的倉庫…,宜按本規范第3.6 節規定采取防爆措施、設計泄壓設施”,并未要求必須設置泄壓設施。另參考日本《共同溝設計指針》中的燃氣管線納入綜合管廊對管廊本體的相關設計要求中,也沒有泄壓要求。據了解,北京中關村綜合管廊設計時并未考慮設置泄壓設施。由此可見,在采取了充分的預防措施后,可以避免爆炸的發生。因此,綜合管廊天然氣管線艙設計時應從防止爆炸發生的角度(即控制爆炸相關的各因素),來考慮相關設計。


然氣管線艙火災危險源辨識


通過對燃氣火災爆炸施工危險源辨識及危險性的模擬分析可以發現,燃氣火災爆炸事故發生必須具備2個條件,即燃氣泄漏危險源和火源危險源的存在。由此可知,導致燃氣火災爆炸最直接的起因可歸納為燃氣泄漏及存在點火源。因此,天然氣管線納入綜合管廊設計的要素是對這2個危險源(起因)的消除和控制,對天然氣管線需要控制其本體及附件的泄漏,對綜合管廊是控制火源及天然氣管線泄漏后的應對措施。


《燃規》中對天然氣管線在綜合管廊內敷設沒有作明確的要求,可參照規范中對地下調壓站及室內管線的設計要求。


然氣管線防泄漏措施


控制天然氣管線艙內的管線泄漏是防止火災爆炸事故發生的基本要求。管網泄漏的因素有腐蝕、人為破壞、自然因素破壞、設計施工缺陷、材料缺陷、管理因素、操作失誤以及不明因素等。天然氣管線納入綜合管廊后,主要考慮的因素為設計施工缺陷、材料缺陷、管理因素以及操作失誤,其中設計施工是控制泄漏的源頭。


控制管線泄漏的措施包括減少泄漏源,嚴格控制材料質量等,具體如下:管線材質可采用《燃規》中規定的除Q235-A 以外的材料;除閥門及設備處采用法蘭連接外,其他連接均采用焊接形式,不得使用螺紋連接;焊縫應進行100%射線照相檢驗,其質量不得低于現行焊接工程施工及驗收標準;除管線和分段閥以及必須的配套設施外,其他設施均布置在管廊以外;閥門、閥件的設計壓力按提高一個壓力等級進行設計等等。通過這些手段可以減少天然氣管線泄漏,降低爆炸事故發生的幾率。


火源防范及天然氣管線泄漏應對措施


在嚴控天然氣管線泄漏的基礎上,還需要從火源防范及天然氣管線泄漏后的應對措施兩方面考慮綜合管廊的設計。


對于天然氣管線艙內的天然氣管線,其爆炸危險環境按GB50058—2014《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(以下簡稱《爆規》)規定,屬于爆炸性氣體環境2區,其附屬電氣設施均應符合《爆規》中2區的設計要求。參照《燃規》附錄D-6“地下調壓室和地下閥室的爆炸危險等級區域和范圍劃分”,其爆炸危險區域屬于1區。根據《爆規》3.2.5 條“爆炸區域的劃分應按釋放源級別及通風條件確定…,當通風良好時,可降低爆炸危險區域等級”及3.2.4 條通風良好的條件是“對于封閉區域…,1h換氣6次”,將天然氣管線艙內的通風設計為強制排風,每小時通風6次,事故通風按每小時12次設計,則該艙內環境屬于爆炸性氣體環境2區。


天然氣管線艙內的火源包括電氣、電信、自控、照明設備及電纜等,均應按照《爆規》中爆炸性氣體環境2區的相應要求設計。同時將天然氣管線及其附件、天然氣管線艙內電氣設備均可靠防雷、防靜電接地;天然氣管線艙內所有孔口均禁止與綜合管廊的其他艙室聯通,避免含天然氣的空氣進入其他艙室;通風井排風口不得與其他艙室孔口毗鄰布置。


加強運行管理


管網泄漏管理方面的問題包括管理因素及操作失誤,均屬于人為因素。對天然氣管線艙嚴格管理是保證綜合管廊安全的重點。綜合管廊的日常管理單位應會同天然氣管線單位編制管線及管廊運行維護管理辦法和實施細則以及應急預案,明確分工模式,確保責權明晰;管理及操作人員經過培訓后才能上崗,特別是要察覺天然氣泄漏的各種跡象,發現問題及時解決;嚴格按照規定落實日常巡檢、檢修制度;對于應急預案應定期演習,確保每個人能夠在危險發生的第一時刻采取正確的措施。



入廊結論

綜上所述,天然氣管線納入綜合管廊是可行的。在天然氣管線設計方面采取加強控制泄漏的措施,在天然氣管線艙內采取防范火源和應對天然氣管線泄漏的措施,加強天然氣綜合管廊內的管理工作,從這3個方面著手可保證天然氣管線入廊后的安全。同時,建議各地區對天然氣管線納入各自綜合管廊做進一步深入研究,并在《燃規》中補充關于燃氣管線在綜合管廊內的設計要求。


國內最早燃氣管線入廊綜合管廊

上海張楊路共同溝。共同溝即目前大熱的地下管廊。早在設計之初,張楊路共同溝就確定了燃氣管道入廊,設置了一系列防火防災措施,這也成了新技術規范的重要參考。

燃氣管線入廊實例

貴安新區中心大道綜合管廊試驗段為燃氣管線入廊變成現實!

在貴安新區中心大道綜合管廊試驗段,分為電力倉、綜合倉和燃氣倉,是國內理念最新、斷面最優、管理技術******的新興城市三倉地下綜合管廊,其關鍵技術便是燃氣管道入倉。

  施工中,為解決燃氣管道單獨成倉的安全隱患問題,現場每200米設一個露出地面的通風口,在倉底鋪設2毫米厚的不發火(防爆)面層,防止金屬物品跌落擦出火花,并配備智慧化監控系統,對倉內溫度、濕度等進行實時監測。


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