綜合管廊內天然氣管道工藝設計要點分析

李哲

（山西省燃氣規劃設計研究院有限責任公司，太原 030024）

1 引言

隨著我國城鎮化水平的不斷提高，現代化城市對公共設施的要求也越來越高，但由于城市地下管線現狀情況難以摸清，各類市政管線無法統籌協調、統一管理，導致城市道路頻繁出現“馬路拉鏈”情況，這種現象也使得各類地下管線事故頻頻發生，給人們工作和生活帶來了諸多不便，而地下綜合管廊則是解決“馬路拉鏈”問題的有效辦法。

地下綜合管廊是將通信、給排水、天然氣、電力等多種市政管線集中于城市道路下面建設的一個共用隧道，從而對地下空間進行綜合利用，同時實現資源共享，便于地下管線的統一管理。

天然氣管道進入綜合管廊最需要考慮的問題就是安全問題，徐梅鳳[1]對燃氣管線入廊可行性進行了研究，陳元洪[2]等人研究了燃氣管道入綜合管廊的問題及解決對策，張書豪[3]、黎珍[4]等人對綜合管廊燃氣倉、燃氣管道的安全性進行了研究。本文以太原市綜改示范區姚村規劃路管廊燃氣工程為例，就綜合管廊燃氣倉內天然氣管道的工藝設計要點進行分析，并提出自己觀點。

2 綜合管廊相關政策及燃氣管道入廊優缺點

2.1 綜合管廊相關政策

國務院于2013 年9 月6 日發布了《關于加強城市基礎設施建設的意見》（國發〔2013〕36 號），文件中指出要盡快出臺相關法規，讓城市地下管線建設和道路開挖行為規范化，杜絕馬路拉鏈和窨井傷人現象。

國務院辦公廳于2014 年6 月3 日發布了《關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》（國辦發〔2014〕27 號），文件指出要全面加強對城市埋地管線的建設管理，城市地下綜合管廊的建設要穩步推進。

財政部也在2014 年發布了《關于開展中央財政支持地下綜合管廊試點工作的通知》（財建〔2014〕839 號）[5]，文件中明確了地下綜合管廊試點城市的專項資金補助標準。

國務院辦公廳于2015 年發布《關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》（國辦發〔2015〕61 號），該文件指出，對于已建設地下綜合管廊的區域，該區域內的所有管線必須入廊。

住建部于2016 年6 月17 日召開了推進地下綜合管廊建設的電視電話會議，明確指出必須落實管線全部入廊要求。

在2016 年和2017 年2 個年度的政府工作報告中，都提出了開工建設城市地下綜合管廊2 000 km 以上的要求，2018年度政府工作報告再次提出要加強地下綜合管廊建設。

2.2 燃氣管道入廊的優缺點

2.2.1 燃氣管道入廊的優點

燃氣管道入廊具有以下優點：（1）燃氣管道入廊可以避免因管道搶修、更新改造而對城市道路頻繁開挖，減少對人們出行的影響；（2）燃氣管道入廊后不受土壤腐蝕和地上荷載影響，大大提高了管道的使用壽命；（3）燃氣管道入廊后有效避免了第三方違規施工引起的管道破壞；（4）燃氣倉內配套建設有燃氣泄漏報警系統，管道泄漏可以被及時發現并搶修；（5）天然氣管道隨管廊進行施工，不受周邊地理條件限制。

2.2.2 燃氣管道入廊的缺點

燃氣管道入廊具有以下缺點：（1）燃氣管道需要單獨倉室，一次性建設成本較高，根據陳元洪等人的研究，燃氣管道入廊的管廊建設分攤成本是直埋方式建設成本的7 倍以上；（2）燃氣倉需要配套通風、消防、供電、照明、監控和報警系統的一體化管理，每年燃氣公司的運營成本較高；（3）燃氣管道單倉敷設，斷面較小，燃氣管道安裝及后期維修施工難度較大；（4）燃氣倉一次制作成型，燃氣管道后期增加分支管線，難度較大；（5）若通風、報警系統發生故障，一旦燃氣管道泄漏將很難控制，將會對整個管廊產生較大危害。

3 工程實例分析

3.1 工程概況

山西轉型綜改示范區由太原市和晉中市的8 個國家級、省級產學研園區組建而成，擔負著為山西轉型綜改先行先試、探路領跑的重大任務，是山西深化轉型綜改的主戰場、主引擎。姚村規劃路管廊位于山西省轉型綜改示范區，是山西省2020 年重點實施工程，全長4.9 km，以瀟河為界，分東西2 段建設，西段1 600 m，東段3 300 m。

該項目為一根天然氣管道入廊，管道選用無縫鋼管（20#），執行標準為GB/T 8163—2018《輸送流體用無縫鋼管》，管道規格為D325 mm×8 mm，設計壓力為0.4 MPa。

3.2 斷面設計

綜合管廊主體結構為3 倉，分別為燃氣倉、綜合倉和纜線倉，如圖1 所示。

圖1 綜合管廊斷面圖

3.3 燃氣管道出、入管廊設計

根據GB 55009—2021《燃氣工程項目規范》中6.2.10 條要求，廊外埋地管道必須采用外防腐層輔以陰極保護系統的防腐控制措施GB 50838—2015《城市綜合管廊工程技術規范》中6.4.9 條規定，天然氣管道進入綜合管廊附近的埋地管線應滿足防雷、防靜電接地要求。燃氣倉外燃氣管道不能與燃氣倉內管道共用一個接地，2 個接地必須獨立設置，故埋地管道進入管廊前，應采用絕緣接頭對管道進行電氣分隔，以防相互產生影響，做法如圖2 所示。

圖2 出入廊管道斷面圖

3.4 管道補償

管廊內設有機械送、排風系統，廊內溫度隨室外溫度變化而變化。天然氣管道在廊內架空敷設，由于熱脹、冷縮、管廊沉降等因素，管道會產生二次應力，可能會造成管道變形、損壞。為避免管道因二次應力造成破壞，必須在管道上合理設置補償器，以補償管道熱脹、冷縮、管廊沉降而產生的應力。由于方形補償器具有補償能力大、制造方便、嚴密性好、運行可靠、軸向推力小等優點，故該項目采用水平π 形補償器。

3.4.1 燃氣主線熱補償

根據燃氣倉高度及燃氣管道安裝要求，選用補償器的類型[6]后，可確定補償器尺寸；根據田輝芳[7]的研究，燃氣倉內天然氣管道溫差不超過30 ℃，本項目為保證安全，設計溫差采用40 ℃。利用美國COADE 公司開發的CAESAR Ⅱ軟件進行模擬計算，確定固定支架間距為100 m，補償器安裝如圖3 所示。

3.4.2 燃氣支線補償

燃氣主線會因熱脹、冷縮產生位移，燃氣支線三通處也會隨之移動，產生二次應力，故需對支線管道進行補償，見圖4。

圖4 出廊支線斷面圖

3.4.3 管廊結構沉降補償

在燃氣倉防火墻處，DN300 mm 燃氣主線選用DN500 mm管徑的套管，并用防火材料進行封堵；從圖3 可知，燃氣主線方形補償器盡可能靠近管廊伸縮縫，固定支架遠離管廊伸縮縫。

圖3 補償器安裝斷面圖（單位：m）

3.5 管道防腐

綜合管廊為密閉空間，水汽容易積聚且不易蒸發，管廊內濕度較大。燃氣管道防腐應著重考慮防潮功能。根據李宇鵬[8]的調研發現，北京中關村管廊中天然氣管道采用刷漆防腐，從使用效果看出，管道刷漆防腐容易起皮脫落，而深圳大梅沙—鹽田坳綜合管廊管道采用3PE 防腐，管道未出現腐蝕現象。故該項目全線采用3PE 加強級防腐。

由于管道會因熱脹、冷縮而發生位移，燃氣管道在支架、套管等位置，防腐層易損壞。防腐層一旦破壞，由于操作空間有限，維修難度較大。因此，在支架、穿墻處管道需要在3PE 防腐層外增加光固化保護套，對防腐層進行保護。

3.6 閥門設置

根據GB 50838—2015《城市綜合管廊工程技術規范》要求，壓力管道進出綜合管廊時，應在綜合管廊外部設置閥門；天然氣管道進出綜合管廊時應設置具有遠程關閉功能的緊急切斷閥。

該項目由于管廊長度較短，不設置分段閥；管線引出廊外后，在綠化等空曠地帶設置地上閥柜，閥門采用電動球閥。

3.7 管道抗漂浮

管廊應按要求做好防水、排水設計，一旦做不好防水，或者雨水從井口進入廊內，天然氣管道易漂浮，使管道出現應力集中而被破壞。該項目在滑動支架上設置管道抱箍，可以將天然氣管道固定在混凝土支墩上，避免管道漂浮。

4 結語

本文以姚村規劃路綜合管廊燃氣工程為例，通過資料調研，從管道管材、管道進出廊設計、管道補償、管道防腐、閥門設置、管道抗漂浮6 個方面進行了分析并提出相應技術方案，以期為該類工程本質安全的提高提供一定借鑒。