淺談綜合管廊內天然氣管線的設計

李政 邢立坤 楊國南

1.中國市政工程東北設計研究總院有限公司 吉林 長春 130021

2.長春元盛能源實業發展有限公司 吉林 長春 130031

1 概述

綜合管廊是建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施，即在城市地下建造一個隧道空間，將天然氣、給水、排水、熱力、通訊、電力等各種城市工程管線集于一體，設有專門的人員進出口、逃生口、排風口、吊裝口以及配套的消防、供電、照明和監測系統，實施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是城市中重要的市政基礎設施之一。

城市綜合管廊屬于地下相對密閉的空間，天然氣的火災危險特性屬于甲類，且具有易燃、易爆、易擴散等特點。天然氣管線納入綜合管廊后，一旦發生天然氣泄漏爆炸事件后果很嚴重，所以天然氣管線安全、經濟地納入綜合管廊目前急需解決的問題。

下面筆者將根據國內外天然氣管線入廊發展情況以及國內相關政策、標準規范的要求，說明天然氣管線納入綜合管廊的可行性，然后結合個人在城市地下綜合管廊工程方面的設計經驗和以往參觀過的綜合管廊實地情況，對綜合管廊內天然氣管線的設計發表一下個人的觀點和意見。

2 國內外天然氣管線入廊發展情況

2.1 國外發展情況

綜合管廊在國外發展較早，尤其是英國、德國等歐洲國家，早在1861年，英國倫敦修建了當時國內第一條城市綜合管廊，綜合管廊內容納了天然氣、給水和電力等城市管線，綜合管廊為截面形狀為半圓形，截面尺寸約為3.7m×2.4m（寬×高）；德國在1890年，也修建了國內第一條綜合管廊，當時天然氣管線也被納入了綜合管廊內；日本在20世紀20年代，在東京市中心的干線道路下也修建了國內第一條綜合管廊，綜合管廊容納了煤氣、給水和電力等管線。并在隨后幾年制定了相關的法律法規。

2.2 國內發展情況

目前，國內僅有北京、上海及深圳等個別大城市建有綜合管廊，由于擔心天然氣管線的火災安全問題，大部分綜合管廊只納入了給水、熱力、電力、通信等管線，而不考慮將天然氣管線納入綜合管廊，僅有個別幾處綜合管廊內納入了天然氣管線。

2006年在北京中關村建成的長度約為2公里的綜合管廊，納入了天然氣、給水、熱力、電力、通信等市政管線。2008年在深圳大梅沙一鹽田坳建成的綜合管廊也納入了天然氣管線。2015年在南寧建成的綜合管廊也納入了天然氣管線。

因此，天然氣管線納入綜合管廊從工程實踐經驗上來講是可行的。

3 天然氣管線納入綜合管廊的相關政策及規范要求

2015年5月住建部確定了哈爾濱、沈陽等城市為中央財政支持綜合管廊試點建設城市。

2015年5月22日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布關于國家標準《城市綜合管廊工程技術規范》，規范中提出綜合管廊內天然氣管線的技術要求，對國內綜合管廊的設計和施工提供了指導作用。

2015年8月，國務院辦公廳發布的《國務院辦公廳關于推進地下綜合管廊建設的指導意見》(國辦發[2015]61號)指出“已建設地下綜合管廊的區域，該區域內的所有管線必須人廊”。

因此，天然氣管線納入綜合管廊從政策和規范上來講是可行的。

4 綜合管廊內天然氣管線的設計

4.1 防止綜合管廊內天然氣管線的自身泄露，做到本質安全

4.1.1 管材選擇

目前，埋地中壓天然氣管道管材主要使用鋼管和PE管兩種，且PE管居多，主要原因是PE管的耐腐蝕性強，其使用壽命可達50年；內表面光滑，內壁粗糙度小，水力條件好；管道安裝施工方便，工期短，工程費用低。相比PE管，鋼管的耐腐蝕性差，使用壽命短，工程費用高，但是鋼管的抗拉強度和抗沖擊性能比較高，管道強度大。

綜合管廊內敷設天然氣管線與地下直埋天然氣管線不同，采用鋼管將優于PE管，如施工期間管材由投料口輸送、難免會發生管道磕碰等情況；管道安裝時PE管的固定也存在問題，一般需要采用鋼制管道支架固定；管道運行期間的檢修巡線以及外來因素等均需要管道具有較高的強度要求。

根據國家現行《城市綜合管廊工程技術規范》GB 50838-2015第6.4.2節的有關規定，天然氣管道應采用無縫鋼管。綜上所述綜合管廊內天然氣管道管材應選用無縫鋼管，例如可以選擇20#或L245NB等，無縫鋼管質量應符合《輸送流體用無縫鋼管》GB/T 8163-2008、《高壓化肥設備用無縫鋼管》GB 6479-2013和《石油天然氣工業管線輸送系統用鋼管》GB/T9711-2017相關標準的規定。

4.1.2 連接形式

綜合管廊內天然氣管道系統所有接口均應采用焊接連接。管道分支管處應采用鋼制對焊無縫管件連接，不建議在主管道上直接開孔焊接，這樣可以避免角焊縫帶來的各種不利因素，確保天然氣管道所有焊縫均為環向對接焊縫，杜絕了天然氣管線連接處泄漏事故的發生。

4.1.3 焊接檢測

為了保證綜合管廊內天然氣管道所有焊縫的可靠性，應對所有焊縫進行無損檢測，無損檢測建議采用100%射線照相檢驗，必要時進行100%超聲波復檢，其質量驗收應分別符合現行行業標準《承壓設備無損檢測 第2部分 射線檢測》NB/T 47013.2 -2015規定的Ⅱ級(AB級)合格和《承壓設備無損檢測 第3部分 超聲檢測》NB/T 47013.3-2015規定的Ⅰ級合格。

4.1.4 閥門設置

建議不要在綜合管廊內設置天然氣管道設置，所有分段閥、分支閥及進出綜合管廊的緊急切斷閥門均設置在綜合管廊外，并應采用帶雙放散形式的全焊接球閥。

雖然閥門與管道之間采用焊接連接，焊接接頭可以保證不泄露，但是不能確保閥門的閥桿、閥體及填料之間不泄漏，故不建議閥門設置在管廊內。

4.1.5 管道補償

國家現行規范《城市綜合管廊工程技術規范》GB 50838-2015沒有給出綜合管廊內天然氣管線補償方面的要求及做法，但是在實際中因綜合管廊自身需要設置伸縮縫以及冬夏季環境溫度的變化等均需要使天然氣管線承受一定的伸縮應力，所以需要在天然氣管道中設置補償裝置。

綜合管廊內天然氣管線的補償推薦采用π型自然補償器，補償器兩端部各設置一個導向支架，兩個補償器之間設置一個固定支架，補償器與管道之間采用焊接連接。

4.1.6 防腐方式

目前，天然氣管線防腐方式主要有噴涂防銹漆和加強級擠壓聚乙烯3層復合結構（3PE加強級）方式，噴涂防銹漆防腐主要應用在室內外架空管道，3PE加強級防腐主要應用在埋地管道。

因地下綜合管廊內空氣環境比較復雜，尤其南方地區，管廊內空氣濕度較大，巡線檢修時還需長時間通風與照明，所以單純采用3PE加強級防腐或采用管道用防銹漆防腐效果不一定好，建議采用船舶用防銹漆或防銹漆+3PE加強級的防腐方式，并適當考慮管道內壁的腐蝕余量。

4.2 天然氣管線艙室內天然氣一旦泄漏應能及時報警和通風

根據國家現行《城市綜合管廊工程技術規范》GB 50838-2015第4.3.4節的規定，天然氣管線應在獨立艙室內敷設，火災危險性應按甲類艙室考慮，艙室內地面應采用撞擊時不產生火花的材料，主要是考慮到發生災害時的影響等因素而不與其他管道同艙敷設，同時也減少了天然氣泄漏檢測的范圍和事故排風量，間接的預防了泄露爆炸事件發生的幾率，天然氣管道艙室內的報警和通風應從以下幾個方面做好設計。

（1）天然氣管線艙室內的監控與報警設備、事故風機應按二級負荷供電，且宜采用兩回線路供電，當有困難時應另設備用電源。

（2）天然氣管道艙室應按可燃氣體探測器的探測范圍設置可燃氣體探測報警系統，可燃氣體探測器應盡量貼近頂板安裝，報警濃度設定值建議取爆炸下限的10%（體積分數），當天然氣濃度超過設定值時，集中控制中心應及時報警，并關閉綜合管廊進出口的緊急切斷閥，啟動天然氣管線艙事故段的通風設備。

（3）天然氣艙室通風系統要求

天然氣管道艙室通風換氣次數應按國家現行《城市綜合管廊工程技術規范》GB 50838-2015的規定，事故時段通風換氣次數不應小于每小時12次。

4.3 綜合管廊應配備完善的管理與監控系統，防止外來“危險源”進入綜合管廊

管理制度應包括但不限于日常巡檢及監測、出入人員管理、生產作業管理等內容，尤其是人員出入管理，為防止外來“危險源”進入天然氣管線艙室，應做到符合下列規定：

（1）未經允許不得擅自進入；

（2）出入人員應經過安全培訓；

（3）進入前先檢測再通風，確認管廊內安全后方可進入；

（4）進入管廊的人員必須配備安全裝備；

（5）禁止單獨進入綜合管廊。

綜合管廊的監控系統能實現對綜合管廊全域內的環境、設備參數和狀態實施全程監控。

4.4 天然氣管線艙室一旦發生泄露爆炸事件應具有防爆、泄爆、逃生等功能。

綜合管廊天然氣管線艙室應設置防火墻、人員逃生口及泄爆口等。

天然氣管線艙室內地面應采用不發火花地面,每個防火區間內應設置不燃性墻體進行防火分隔，且在每個防火分隔內設置燃氣泄爆口和逃生口。

5 結束語

綜合管廊內天然氣管線設計是一個比較復雜、需要各專業相互配合的的過程，隨著國內綜合管廊建設工程的逐步實踐以及相關法律、法規及政策的出臺，在設計和施工上提高綜合管廊的質量，在運行管理上制定健全嚴格的管理制度，相信天然氣管線納入綜合管廊必將得到推廣和應用。