淺談綜合管廊的內部環境特點及安全隱患

李雙鳳，王恒棟，張 浩，陸繼誠

(上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092)

0 引言

綜合管廊安全良好的內部環境是各類專業管線及附屬設施設備安全運行的保障，亦是運營管理單位安全運營的前提，是綜合管廊百年工程得以實現的基石。

綜合管廊多與新建道路同步建設，入廊管線多為全新管線，而目前各類專業管線入廊并已投入運營的綜合管廊的運營時間均較短，管道漏損問題等尚未有體現，因此，綜合管廊建設的參與者們對綜合管廊基本功能的實現關注較多，對管廊的內部環境關注較少。隨著綜合管廊建設經驗的不斷積累，很多為實現綜合管廊基本功能的專業技術難題得到了較好的解決。目前，全國各地均出現了因管廊內潮濕的工作環境所導致的大量現場金屬支架銹蝕及部分附屬設備損壞的情況，為綜合管廊建設的參與者敲了警鐘。人們越來越多地著眼于綜合管廊的內部環境對管道運行安全、附屬設施正常運行及運維巡檢人員的人身安全的影響，希望從對巡檢人員的安全保護，以及綜合管廊內部環境對管道安全運行的角度考慮，制定經濟合理的環境控制策略，并采取切實有效的技術措施[1-6]。

1 管線采用綜合管廊敷設方式的特點

綜合管廊將市政公用給水、雨水、中水、污水、供冷、供熱、燃氣、電力及通信管線等集中敷設，一般布置于道路一側綠化帶的下方，具有呈狹長帶狀分布的特點。

從管線運行及運維人員安全方面考慮，采用綜合管廊敷設方式與傳統的管道直埋敷設方式相對比其特點主要表現在以下這幾個方面，見表1。

2 綜合管廊的布置及結構特點

綜合管廊整體布置于地面淺層土壤內，覆土深度在 0.7～2.5 m。

管廊的結構主體由標準斷面段及特殊節點組成。標準斷面段結構施工采用預制拼裝方式時，約每2 m即有需設有一處拼接縫；采用混凝土現澆方式時，一般每30 m左右設置一處變形縫，變形縫處設置密封橡膠圈密封。

管廊標準斷面段一般覆土2.5 m，往往整體位于地下水位之下，管廊四周土壤潮濕，對結構主體的防水性能要求較高，而結構主體的防水性能對各入廊專業管線的安全運行以及附屬設施的正常運行影響較大。

變形縫的密封性能以及結構內、外防水性能受產品質量、施工方法及施工質量的影響較大。已投入運行的部分綜合管廊存在結構變形縫處滲水嚴重，夏季內部空氣相對濕度長期較高的情況。

3 綜合管廊的通風形式及環境特點

綜合管廊一般各艙獨立劃分通風區間，即每個防火分區為一個通風分區。綜合管廊內較為成熟、工程中普遍應用的通風形式有兩種：一種為機械送風、機械排風，一個典型的通風分區一般在分區中間位置設置一個投料口兼自然進風口，兩端各設置一個排風口，排風口內設置風機；另一種為自然進風、機械排風，一個典型的通風分區兩端分別設置送風口、排風口，送（排）風口內均安裝風機。

綜合管廊內的氣流組織較為復雜，主要體現在以下兩個方面：（1）管廊的廊道即風道，風道內設有大量的各類專業管線，且綜合管廊沿道路延伸、彎曲；（2）綜合管廊全線設有較多的特殊節點，包括投料口、引出口、通風口、設備口等，具不完全統計這些特殊節點相對綜合管廊標準段的占比高達30%以上，這些節點或位于管廊頂板正上方與管廊連通，或節點處頂板局部抬高。

既受限于綜合管廊的結構，又要充分考慮工程造價及廊道的可利用空間，通風設計的難度較大，管廊中存在較多的通風不良處，且難以在設計階段準確判斷，管廊內的附屬設施有時難免設置于通風不良處。

管廊內與地面溫差較大，可謂“冬暖夏涼”。夏季室外空氣溫度與管廊內空氣溫度相差近10℃，特別是雨季室外空氣濕度已飽和，管廊通風時室外空氣遇冷即在管道及附屬設施設備表面凝結。目前已投入運營的綜合管廊普遍存在夏季管廊內長期空氣濕度較高的情況。綜合管廊內未作防腐處理的金屬安裝輔材甚至在管廊投入運營前已銹蝕，潮濕已成為綜合管廊內管線安全運行最大的潛在威脅。

表1 綜合管廊與傳統管道直埋的對比

4 綜合管廊內各入廊管線的運行特點及安全隱患

綜合管廊內集中敷設的公用管線等歸屬不同單位，一般由管線歸屬單位進行維護。不同專業管線的運行特點不同，安全隱患亦不同。不僅影響管廊的正常運營，更威脅運維人員的人身安全。

為避免綜合管廊對管線的保護失效，綜合管廊設置于避開地震帶等結構不穩定區域，且設置于地質條件較好的區域。另為避免高危管線事故時發生其他市政管線的耦合事故，綜合管廊規劃設計階段即將高危管線單獨敷設，因此，除綜合管廊在戰爭、恐怖襲擊、城市內澇、地震等災害發生時可能合并發生各專業管道集中爆管，危險疊加之外，同艙敷設的不同專業管道同時發生爆管事故的可能性極低。

（1）給水管的運行特點及安全隱患

目前，已入廊敷設的市政給水主干及配水管道管徑均較大，給水管道由于受到綜合管廊內的結構主體保護而免于受到其他工程的影響，正常運行時應無漏損。但在管材加工質量差、管道運輸下料過程中輕微受損，接口質量不佳，閥門銹蝕、磨損，施工質量不高，管道或管道支架防腐不力等情況發生時仍存在管道漏損甚至爆管的可能性。以直徑1 m的給水管內為例，給水管內介質流量約 1～2 m/s，一旦爆管發生，閥門需及時關斷，否則將在半小時內淹沒管廊事故段，威脅運維人員、電力電纜及附屬設施的安全運行。

（2）雨水管的運行特點及安全隱患

入廊敷設的雨水管可采用管道或雨水渠道。入廊敷設的雨水管可采用鋼管、球墨鑄鐵管、塑料塑料管等，一般管徑在 300 mm以上，雨水管道內雨水流量滿流時在 0.75 m/s以上。考慮市政雨水多為重力流，且雨水流量變化較大，目前雨水入廊均采用雨水渠道方式。

水入廊采用雨水渠道敷設時一般獨立成艙，雨水渠直接利用綜合管廊結構壁面。渠道內雨水流速在0.4 m/s以上，雨水渠道的降雨歷時包含兩部分，地面集水時間（5～15 min）以及渠道內雨水流行時間。理論上可實現雨水渠道對其他相鄰艙室敷設的專業管線無影響。但由于受到結構施工及防水處理質量的影響，或存在艙室間的出現滲漏水，以及雨水渠道內雨水滲漏至管廊外部的情況。特別是降雨初期的雨水中富含大氣中的顆粒狀污染物，以及道路浮塵，降雨初期的滲漏至相鄰艙室的滲漏水污染物含量較高。但由于雨水渠道內雨水非持續流，僅在降雨時使用持續時間較短，因此雨水渠道的滲漏情況一般輕于管廊外部土壤地下水滲漏至管廊內的情況。

（3）中水管的運行特點及安全隱患

入廊敷設的市政中水管道內介質pH值接近中性，即便發生水管漏損或爆管事故對管廊內防腐金屬支架及管材的腐蝕性極小。由于中水管道管徑較小，中水流量遠小于給水管道，即便發生爆管亦不會短時間內淹沒管廊事故段，搶修時效性以及實施難度小，對同艙敷設的其余專業管道威脅較小，為安全管道。

（4）污水管的運行特點及安全隱患

入廊敷設的污水管道有兩種，一種為經污水處理廠處理過可直接排入城鎮排水系統的污水管道，另一種為收集去往污水處理廠的抽送產生易燃易爆和有毒有害氣體的污水管道。前者的威脅主要是漏損或爆管后生物耗氧導致的管廊內部含氧量下降。以DN1000，的一根流速 0.6 m/s的管污水管為例，管廊不通風時，最不利條件下，在爆管工況下2 h的污水溢出量需管廊內的排水泵運行近33 h，期間管廊內空氣中氧氣將被耗氧物質消耗殆盡。期間如需人員進入管廊污水管道所在艙室工作，則將因管廊內的空氣含氧量過低，威脅巡檢人員的人身安全。后者管道內可能存在的有毒有害氣體種類繁多成份復雜，包括有毒氣體（窒息性氣體）、腐蝕性氣體和易燃易爆氣體。其中有毒有害氣體濃度較高，且在輸送途中仍在不斷發酵產生，一旦管道漏損或發生爆管事故，則管道內有毒有害氣體將源源不斷釋放至綜合管廊內部，污染管廊內的空氣環境，嚴重威脅檢修人員的人身安全。溢流液及有毒有害氣體如長期滯留在管廊內部，還將威脅到其他專業管道的運行安全。筆者認為無論是哪種類型的污水管道都應視為危險管道，不同污水管道入廊敷設的區別在于現場檢測儀表設置的類型。

（5）供熱管的運行特點及安全隱患

市政供熱管一般采用壓力流，入廊敷設的供熱管應選用鋼管、保溫層及外護套緊密結合成一體的預制管。供熱管道內介質可以為蒸汽或熱水。其中蒸汽介質的設計壓力小于等于1.6 MPa，設計溫度小于或等于350℃；熱水介質的設計壓力小于等于 2.5 MPa，設計溫度小于或等于 200℃。綜合管廊埋于地下，供熱管道敷設深度約地面以下4 m，管廊管道艙內的環境溫度受管廊外部氣候因素影響較小，降低了供熱管道因補償器出現變形漏損的危險性。然而，供熱管道存在與他專業管道相同的薄弱環節，一旦出現漏水，或對整個管網和管廊造成影響。

供熱管內介質水質較為亦純凈，漏損及保管狀況下對管廊內空氣原有成分影響較小，但是由于供熱管道內介質溫度過高，一旦漏損嚴重或發生爆管事故，將在管廊內部形成高溫高濕的空氣環境，不僅將威脅人員的人身安全，亦威脅管廊內附屬設施的安全，或對與其同艙敷設的給水管道內給水水質產生影響，破壞其他專業管道的防腐設施，威脅管線的安全運行。而供熱管道因為有保溫層及外護套的保護，管道初期的暗漏不易察覺，待發展到明漏往往已出現嚴重漏損，因此，筆者認為供熱管道也應視為危險管道，日常需實時監測供熱管道的溫度，以便運維部門及早發現管道的初期漏損。

（6）冷水管的運行特點及安全隱患

市政冷水管一般采用壓力流，入廊敷設的冷水管管材應選用鋼管、保溫層及外護套緊密結合成一體的預制管。常規的冷水系統設計為冷水在0℃～5℃的供水管和12℃～15℃ 的回水管內流動供冷。

冷水管內介質水質較為純凈，漏損及爆管狀況下不會威脅人員的人身安全，對其他同艙敷設的專業管道無影響，不威脅其他專業管道的安全運行。

（7）燃氣管的運行特點及安全隱患

入廊敷設的燃氣管一般為0.4 MPa以下的中低壓管道。GB 50383—2015《城市綜合管廊工程技術規范》中規定天然氣管道應采用無縫鋼管，此為強制性條文，工程中必須嚴格遵守。輸送天然氣用無縫鋼管設計階段已考慮了管道防腐，危險閥門已禁止設于管廊內。正常運行時，天然氣管道不應有泄露，然而在燃氣管材存在缺陷、接頭損壞、管道腐蝕、設于管廊內部的分段閥腐蝕、不規范操作、安全隱患未及時察覺、自然災害下綜合管廊主體保護失效時可能出現泄漏。入廊敷設的城鎮天然氣管道為主干管道，管道內天然氣為氣田、油田經預處理后通過管道輸送的商品天然氣。天然氣中甲烷的含量在90%左右，甲烷著火溫度為540℃，天然氣的最小點火能量較低，為0.48 MJ。天然氣擴散能力強，泄漏后易形成大面積擴散區，與空氣形成爆炸性的混合氣體，在有氧情況下如果局部達到爆炸極限（體積濃度5%～15%）還會引發爆炸。因此，燃氣艙內的附屬用電設備選型必須嚴格遵守國家標準GB 50058—2014《爆炸危險環境電力裝置設計規范》的要求。

早期燃氣管道泄漏時濃度較低，管廊燃氣艙內通風系統運行間隙積聚的燃氣泄漏量本就較少，在人員進入管廊前如若先行通風換氣稀釋，則早期的燃氣管道泄露不易被巡檢人員查覺，未采取防護措施的情況下燃氣管道泄漏點擴大、增多，以致嚴重漏損甚至爆管情況的發生。

燃氣管道在綜合管廊內敷設僅能沿管廊延伸方向縱向泄壓，泄壓面積有限，由于缺少泄壓通道，燃氣管道一旦發生嚴重漏損、爆管將嚴重威脅綜合管廊的結構主體安全、燃氣艙內的附屬設施安全、相鄰艙室內敷設的其他專業管線及附屬設施安全。因此，入廊敷設的燃氣管道必須對燃氣管道泄露進行嚴密監控，嚴防燃氣管道泄露的發生。筆者認為燃氣管道是綜合管廊內危險性極大的管線，必須在管廊燃氣艙通風不良處設置相應的氣體檢測儀表，并實時檢測。

（8）電力電纜與通信光纜

入廊敷設的電力電纜及通信光纜一般為市政主干或重要纜線，一旦出現故障，事故的影響范圍較大，或造成較高的經濟損失及人員傷亡。目前，綜合管廊設計中往往將較多的電力電纜集中敷設于電纜艙內，在綜合艙內集中敷設電力電纜、與電力電纜無干擾管道、通信光纜。為節約建設成本，綜合艙內往往將給水管或中水管道與電力電纜集中敷設，存在壓力管道爆管時噴濺水濺落、淋濕甚至沖刷電力電纜的電纜短路引發電氣火災危險。考慮到管廊內電力電纜的火災危險性，管廊內需設置火災自動報警系統及自動滅火設施。

通信光纜在綜合管廊內敷設可避免其他工程施工中通信光纜的影響。光纜本身適用于潮濕環境，其在管廊內敷設的主要危險來源于電力電纜火災以及從通風百葉處進入管廊內的老鼠等小動物的啃咬。通信光纜故障不會對入廊敷設的其他專業管線造成影響，為安全纜線。

5 結論與建議

（1）為防止壓力流水管或管廊外部水倒灌，在綜合管廊容納有給水管、中水管、供熱管、冷水管的艙室內沿線需設置危險水位報警裝置。危險水位報警裝置可以采用爆管監測液位開關安裝在每個單元地勢較低的集水坑旁，或在集水坑內設置投入式液位儀，信號接入環境與設備監控系統。

（2）僅設有管道的艙室內，特別是有大管徑壓力水管入廊時，應避免設置常閉防火門。

（3）燃氣管道入廊敷設的危險性極大，且點火能量低，必須實時檢測燃氣艙現場通風不良處可燃氣體濃度，并與通風系統聯動。設置于燃氣艙內的所有用電設備包括現場檢測儀表均需采用防爆產品。

（4）綜合管廊內除設置常規的溫濕度、含氧量檢測儀表外，還需針對不同入廊管線設置相應的檢測儀表。并與管廊內的通風、排水、監控與報警、消防設施聯動。

（5）建議在綜合管廊的地質條件變化較大、較薄弱的區域設置相應的沉降、位移監測儀表，監控綜合管廊的結構主體受力、變形情況。

[1]GB50838-2015,城市綜合管廊工程技術規范[S].

[2]孫平,王立,劉克會,等.城市供熱地下管線系統危險因素辨識與事故預防對策[J].中國安全生產科學技術,2008,4(3):130-133.

[3]孫平,朱偉,宋瑞.城市地下管線典型事故分析及防治對策[J].城市公用事業,2012,26(2):43-45.

[4]張樂樂,宋守信,等.城鎮煤氣管道漏損分析與風險評價[J].中國安全生產科學技術,2007,17(5):144-148.

[5]俞為榮.給水管道漏損的原因及對策[J].四川建筑,2005,25(2):103-106.

[6]孫兵,陳立衛.現代隧道防水防滲漏技術與方法[J].橋梁與隧道工程,2016(12):68-69.