结合城市地下综合管廊建设的燃气管线保护措施

高宇 邹斌

(1.上海市政工程设计研究总院(集团）有限公司 200092； 2.上海水业设计工程有限公司 200092）

引言

传统的燃气管线敷设一般采用直埋的方式。直埋管线容易受到土壤及地下水中的微生物腐蚀、 化学物质腐蚀、 电化学腐蚀及杂乱电流腐蚀[1]。 直埋管线本身与外部环境直接接触， 城市建设过程中由于管线资料缺失或施工开挖操作失误等原因， 容易造成对既有管线的破坏， 轻则损坏管线保护层， 重则引起管线破损泄漏。 燃气管线直埋于土中， 不便于日常检修与维护， 局部的破损泄漏没有及时查明， 存在无法预知的安全隐患。

《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838—2015）[2]明确规定燃气管线可以入廊。 燃气管线入廊， 防止了可能发生的第三方人为破坏、 方便了管线的日常检修和维护、 解决了土壤及地下水引起管线腐蚀的问题、 避免了自然灾害及施工开挖对管线的不利影响， 可以有效解决直埋管线存在的问题， 也符合建设综合管廊区域所有管线均需入廊的指导要求。

目前， 国内燃气管线保护主要存在设置单舱入廊及设置保护箱涵两种形式。 本文结合管廊建设设置保护箱涵的形式已经在西宁市地下综合管廊建设工程中进行了探索和尝试， 目前部分道路下燃气管线已经投入使用超过两年， 管线运行情况良好。

1 管线入廊和保护方案

1.1 燃气管线单舱入廊

《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838—2015）规定， 燃气管线必须设置单舱入廊。 燃气管线与给水、 污水、 电力等其他管线相比， 具有易燃易爆的特点。 根据《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838—2015）规定， 各廊道、 舱室火灾危险性类别为管廊舱室内安装管线种类中最高火灾危险性类别。 综合管廊内部各管线火灾类别见表1。

表1 综合管廊火灾危险性分类Tab.1 Fire risk classification of utility tunnel

由表1 可知， 燃气管线入廊， 相较于没有燃气管线的综合管廊， 舱室的火灾危险性至少提高了两级。 由于燃气管线入廊后可能发生严重的有限空间事故、 火灾和爆炸， 综合管廊内需增设大量的报警、 监控、 通风、 消防设计[3]， 供电、 照明、 排水、 温控等也需增加防爆设计， 并设置人员巡检、 事故逃生和救援预案。

通过这些安全措施， 结合现有的世界上已建成的带燃气舱综合管廊来看， 未见有相关安全事故的报道[4]。 燃气管线入廊安全性可以得到相当程度的保证， 但燃气管线入廊建设投资较大， 由此带来的管廊经济性问题却成为了又一限制燃气管线入廊的因素。

1.2 燃气管线设置保护箱涵

结合综合管廊建设设置燃气管线的保护箱涵， 箱涵可采用设置于管廊顶部或悬挂于管廊一侧等形式， 也可以随综合管廊规划建设与管廊主体分离。 主线燃气管线可以通过综合管廊外挂燃气箱涵的方式敷设， 而在没有地下综合管廊的地区， 燃气管线可以采用与管廊主体分离的保护箱涵。 燃气管线保护箱涵内填中粗砂， 做为燃气管线敷设的缓冲保护层， 同时砂土填满箱涵， 即使发生燃气泄漏也无法达到其爆炸极限， 消除了燃气泄漏在密闭空间引发爆炸的危险。 另外通过设置检修井、 接出井等节点， 可以满足燃气管线检修、 接出等功能要求。

保护箱涵不仅可以起到与综合管廊燃气舱类似的对燃气管线的保护作用， 同时造价低、 安全性高、 设置灵活， 是一种安全可行的保护措施。

2 盖板箱涵保护燃气管线的工程应用

2.1 外挂式燃气管线盖板箱涵

西宁市地下综合管廊建设一期工程采用外挂式燃气管线盖板箱涵的保护措施。 结合管廊建设外挂式燃气管线的盖板箱涵结构断面形式如图1所示。

图1 外挂式燃气管线盖板箱涵Fig.1 Implementation of out-cell gas pipeline box culvert with cover

结合综合管廊建设的外挂式燃气管线盖板箱涵结构， 与综合管廊标准段一体， 外挂于综合管廊标准段的旁侧， 由箱涵本体及预制盖板组成，箱涵本体具有向上开口， 预制盖板用于覆盖向上开口， 使箱涵与预制盖板间共同形成燃气管线舱室。 外挂燃气箱涵的顶面与综合管路标准段的顶面相平齐。 外挂燃气箱涵可与综合管廊标准段一次浇筑完成， 也可在综合管廊标准段外壁板预留插筋， 二次浇筑外挂燃气箱涵。 为了提高结构整体性， 外挂燃气箱涵下可设置扶壁与综合管廊连接。 燃气管线敷设于箱涵内部， 燃气管线与箱涵间形成的空隙以中粗砂填实。

为了满足燃气管线接出及检修的功能要求，该燃气管线盖板箱涵每隔一定距离设置燃气阀门井。 燃气阀门井井壁上设置预埋套管， 用以满足燃气管线的接入或接出功能要求， 燃气管线与预埋套管间形成的空隙以阻火圈填实。 燃气阀门井同时设置检修人孔及爬梯， 兼具燃气管线检修的作用。 燃气阀门井内部设置阀门操作杆及放空阀， 阀门操作杆及放空阀用于控制燃气管线的天然气通断、 放空程度。 检修人员可通过地面上的检修人孔进入燃气阀门井内， 操作阀门操作杆和放空阀关闭阀门、 放空管内剩余天然气， 达到检修的目的， 燃气阀门井内气体冷凝形成的积水可通过在井内设置集水坑排出。

2.2 分离式燃气管线盖板箱涵

西宁市地下综合管廊建设二期工程采用分离式燃气管线盖板箱涵保护措施。 结合管廊建设分离式燃气管线的盖板箱涵结构断面形式如图2所示。

图2 分离式燃气管线盖板箱涵Fig.2 Implementation of separate gas pipeline box culvert with cover

与外挂式燃气管线盖板箱涵结构不同， 分离式燃气管线盖板箱涵与综合管廊标准段完全脱开， 竖向上燃气箱涵浅埋， 使得燃气箱涵底板底与管廊标准段顶板顶留有一定空间， 保证综合管廊内的市政管线能够顺利接出， 燃气箱涵上设预制盖板。 燃气管线与燃气箱涵之间也采用中粗砂填充， 保护燃气管线的同时可以有效避免燃气泄漏引发密闭空间事故甚至爆炸事故。 由于分离式燃气管线盖板箱涵浅埋， 减少了燃气管线敷设开挖工程量， 便于燃气管线敷设和将来必要的更换。 分离式燃气管线盖板箱涵结合综合管廊规划建设， 也可以根据支线燃气管线的排布规划灵活设置。 分离式燃气管线盖板箱涵可以采用预制装配式结构， 做到管线敷设与箱涵建设同步进行。

根据燃气公司使用需要， 分离式燃气管线盖板箱涵同样设置相应的燃气支线阀井、 主线阀井， 以满足道路两侧地块的接出、 接入和燃气阀门的检修需求。

3 结语

燃气独立舱室解决了燃气管线直埋带来的问题， 降低燃气管线发生事故的可能性， 工程投资高。 结合综合管廊建设设置燃气管线保护箱涵，中粗砂填充， 燃气管线事故率降低， 安全性及经济性得到解决， 是可行的燃气管线保护方案。 分离式较外挂式的保护箱涵具有埋深浅、 敷设检修方便、 设置灵活、 可以采用预制拼装结构等优点， 在实际工程中推荐采用。