浅谈综合管廊内天然气管线的设计

李政 邢立坤 杨国南

1.中国市政工程东北设计研究总院有限公司 吉林 长春 130021

2.长春元盛能源实业发展有限公司 吉林 长春 130031

1 概述

综合管廊是建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施，即在城市地下建造一个隧道空间，将天然气、给水、排水、热力、通讯、电力等各种城市工程管线集于一体，设有专门的人员进出口、逃生口、排风口、吊装口以及配套的消防、供电、照明和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是城市中重要的市政基础设施之一。

城市综合管廊属于地下相对密闭的空间，天然气的火灾危险特性属于甲类，且具有易燃、易爆、易扩散等特点。天然气管线纳入综合管廊后，一旦发生天然气泄漏爆炸事件后果很严重，所以天然气管线安全、经济地纳入综合管廊目前急需解决的问题。

下面笔者将根据国内外天然气管线入廊发展情况以及国内相关政策、标准规范的要求，说明天然气管线纳入综合管廊的可行性，然后结合个人在城市地下综合管廊工程方面的设计经验和以往参观过的综合管廊实地情况，对综合管廊内天然气管线的设计发表一下个人的观点和意见。

2 国内外天然气管线入廊发展情况

2.1 国外发展情况

综合管廊在国外发展较早，尤其是英国、德国等欧洲国家，早在1861年，英国伦敦修建了当时国内第一条城市综合管廊，综合管廊内容纳了天然气、给水和电力等城市管线，综合管廊为截面形状为半圆形，截面尺寸约为3.7m×2.4m（宽×高）；德国在1890年，也修建了国内第一条综合管廊，当时天然气管线也被纳入了综合管廊内；日本在20世纪20年代，在东京市中心的干线道路下也修建了国内第一条综合管廊，综合管廊容纳了煤气、给水和电力等管线。并在随后几年制定了相关的法律法规。

2.2 国内发展情况

目前，国内仅有北京、上海及深圳等个别大城市建有综合管廊，由于担心天然气管线的火灾安全问题，大部分综合管廊只纳入了给水、热力、电力、通信等管线，而不考虑将天然气管线纳入综合管廊，仅有个别几处综合管廊内纳入了天然气管线。

2006年在北京中关村建成的长度约为2公里的综合管廊，纳入了天然气、给水、热力、电力、通信等市政管线。2008年在深圳大梅沙一盐田坳建成的综合管廊也纳入了天然气管线。2015年在南宁建成的综合管廊也纳入了天然气管线。

因此，天然气管线纳入综合管廊从工程实践经验上来讲是可行的。

3 天然气管线纳入综合管廊的相关政策及规范要求

2015年5月住建部确定了哈尔滨、沈阳等城市为中央财政支持综合管廊试点建设城市。

2015年5月22日，中华人民共和国住房和城乡建设部发布关于国家标准《城市综合管廊工程技术规范》，规范中提出综合管廊内天然气管线的技术要求，对国内综合管廊的设计和施工提供了指导作用。

2015年8月，国务院办公厅发布的《国务院办公厅关于推进地下综合管廊建设的指导意见》(国办发[2015]61号)指出“已建设地下综合管廊的区域，该区域内的所有管线必须人廊”。

因此，天然气管线纳入综合管廊从政策和规范上来讲是可行的。

4 综合管廊内天然气管线的设计

4.1 防止综合管廊内天然气管线的自身泄露，做到本质安全

4.1.1 管材选择

目前，埋地中压天然气管道管材主要使用钢管和PE管两种，且PE管居多，主要原因是PE管的耐腐蚀性强，其使用寿命可达50年；内表面光滑，内壁粗糙度小，水力条件好；管道安装施工方便，工期短，工程费用低。相比PE管，钢管的耐腐蚀性差，使用寿命短，工程费用高，但是钢管的抗拉强度和抗冲击性能比较高，管道强度大。

综合管廊内敷设天然气管线与地下直埋天然气管线不同，采用钢管将优于PE管，如施工期间管材由投料口输送、难免会发生管道磕碰等情况；管道安装时PE管的固定也存在问题，一般需要采用钢制管道支架固定；管道运行期间的检修巡线以及外来因素等均需要管道具有较高的强度要求。

根据国家现行《城市综合管廊工程技术规范》GB 50838-2015第6.4.2节的有关规定，天然气管道应采用无缝钢管。综上所述综合管廊内天然气管道管材应选用无缝钢管，例如可以选择20#或L245NB等，无缝钢管质量应符合《输送流体用无缝钢管》GB/T 8163-2008、《高压化肥设备用无缝钢管》GB 6479-2013和《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB/T9711-2017相关标准的规定。

4.1.2 连接形式

综合管廊内天然气管道系统所有接口均应采用焊接连接。管道分支管处应采用钢制对焊无缝管件连接，不建议在主管道上直接开孔焊接，这样可以避免角焊缝带来的各种不利因素，确保天然气管道所有焊缝均为环向对接焊缝，杜绝了天然气管线连接处泄漏事故的发生。

4.1.3 焊接检测

为了保证综合管廊内天然气管道所有焊缝的可靠性，应对所有焊缝进行无损检测，无损检测建议采用100%射线照相检验，必要时进行100%超声波复检，其质量验收应分别符合现行行业标准《承压设备无损检测 第2部分 射线检测》NB/T 47013.2 -2015规定的Ⅱ级(AB级)合格和《承压设备无损检测 第3部分 超声检测》NB/T 47013.3-2015规定的Ⅰ级合格。

4.1.4 阀门设置

建议不要在综合管廊内设置天然气管道设置，所有分段阀、分支阀及进出综合管廊的紧急切断阀门均设置在综合管廊外，并应采用带双放散形式的全焊接球阀。

虽然阀门与管道之间采用焊接连接，焊接接头可以保证不泄露，但是不能确保阀门的阀杆、阀体及填料之间不泄漏，故不建议阀门设置在管廊内。

4.1.5 管道补偿

国家现行规范《城市综合管廊工程技术规范》GB 50838-2015没有给出综合管廊内天然气管线补偿方面的要求及做法，但是在实际中因综合管廊自身需要设置伸缩缝以及冬夏季环境温度的变化等均需要使天然气管线承受一定的伸缩应力，所以需要在天然气管道中设置补偿装置。

综合管廊内天然气管线的补偿推荐采用π型自然补偿器，补偿器两端部各设置一个导向支架，两个补偿器之间设置一个固定支架，补偿器与管道之间采用焊接连接。

4.1.6 防腐方式

目前，天然气管线防腐方式主要有喷涂防锈漆和加强级挤压聚乙烯3层复合结构（3PE加强级）方式，喷涂防锈漆防腐主要应用在室内外架空管道，3PE加强级防腐主要应用在埋地管道。

因地下综合管廊内空气环境比较复杂，尤其南方地区，管廊内空气湿度较大，巡线检修时还需长时间通风与照明，所以单纯采用3PE加强级防腐或采用管道用防锈漆防腐效果不一定好，建议采用船舶用防锈漆或防锈漆+3PE加强级的防腐方式，并适当考虑管道内壁的腐蚀余量。

4.2 天然气管线舱室内天然气一旦泄漏应能及时报警和通风

根据国家现行《城市综合管廊工程技术规范》GB 50838-2015第4.3.4节的规定，天然气管线应在独立舱室内敷设，火灾危险性应按甲类舱室考虑，舱室内地面应采用撞击时不产生火花的材料，主要是考虑到发生灾害时的影响等因素而不与其他管道同舱敷设，同时也减少了天然气泄漏检测的范围和事故排风量，间接的预防了泄露爆炸事件发生的几率，天然气管道舱室内的报警和通风应从以下几个方面做好设计。

（1）天然气管线舱室内的监控与报警设备、事故风机应按二级负荷供电，且宜采用两回线路供电，当有困难时应另设备用电源。

（2）天然气管道舱室应按可燃气体探测器的探测范围设置可燃气体探测报警系统，可燃气体探测器应尽量贴近顶板安装，报警浓度设定值建议取爆炸下限的10%（体积分数），当天然气浓度超过设定值时，集中控制中心应及时报警，并关闭综合管廊进出口的紧急切断阀，启动天然气管线舱事故段的通风设备。

（3）天然气舱室通风系统要求

天然气管道舱室通风换气次数应按国家现行《城市综合管廊工程技术规范》GB 50838-2015的规定，事故时段通风换气次数不应小于每小时12次。

4.3 综合管廊应配备完善的管理与监控系统，防止外来“危险源”进入综合管廊

管理制度应包括但不限于日常巡检及监测、出入人员管理、生产作业管理等内容，尤其是人员出入管理，为防止外来“危险源”进入天然气管线舱室，应做到符合下列规定：

（1）未经允许不得擅自进入；

（2）出入人员应经过安全培训；

（3）进入前先检测再通风，确认管廊内安全后方可进入；

（4）进入管廊的人员必须配备安全装备；

（5）禁止单独进入综合管廊。

综合管廊的监控系统能实现对综合管廊全域内的环境、设备参数和状态实施全程监控。

4.4 天然气管线舱室一旦发生泄露爆炸事件应具有防爆、泄爆、逃生等功能。

综合管廊天然气管线舱室应设置防火墙、人员逃生口及泄爆口等。

天然气管线舱室内地面应采用不发火花地面,每个防火区间内应设置不燃性墙体进行防火分隔，且在每个防火分隔内设置燃气泄爆口和逃生口。

5 结束语

综合管廊内天然气管线设计是一个比较复杂、需要各专业相互配合的的过程，随着国内综合管廊建设工程的逐步实践以及相关法律、法规及政策的出台，在设计和施工上提高综合管廊的质量，在运行管理上制定健全严格的管理制度，相信天然气管线纳入综合管廊必将得到推广和应用。