综合管廊内天然气管道工艺设计要点分析

李哲

（山西省燃气规划设计研究院有限责任公司，太原 030024）

1 引言

随着我国城镇化水平的不断提高，现代化城市对公共设施的要求也越来越高，但由于城市地下管线现状情况难以摸清，各类市政管线无法统筹协调、统一管理，导致城市道路频繁出现“马路拉链”情况，这种现象也使得各类地下管线事故频频发生，给人们工作和生活带来了诸多不便，而地下综合管廊则是解决“马路拉链”问题的有效办法。

地下综合管廊是将通信、给排水、天然气、电力等多种市政管线集中于城市道路下面建设的一个共用隧道，从而对地下空间进行综合利用，同时实现资源共享，便于地下管线的统一管理。

天然气管道进入综合管廊最需要考虑的问题就是安全问题，徐梅凤[1]对燃气管线入廊可行性进行了研究，陈元洪[2]等人研究了燃气管道入综合管廊的问题及解决对策，张书豪[3]、黎珍[4]等人对综合管廊燃气仓、燃气管道的安全性进行了研究。本文以太原市综改示范区姚村规划路管廊燃气工程为例，就综合管廊燃气仓内天然气管道的工艺设计要点进行分析，并提出自己观点。

2 综合管廊相关政策及燃气管道入廊优缺点

2.1 综合管廊相关政策

国务院于2013 年9 月6 日发布了《关于加强城市基础设施建设的意见》（国发〔2013〕36 号），文件中指出要尽快出台相关法规，让城市地下管线建设和道路开挖行为规范化，杜绝马路拉链和窨井伤人现象。

国务院办公厅于2014 年6 月3 日发布了《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》（国办发〔2014〕27 号），文件指出要全面加强对城市埋地管线的建设管理，城市地下综合管廊的建设要稳步推进。

财政部也在2014 年发布了《关于开展中央财政支持地下综合管廊试点工作的通知》（财建〔2014〕839 号）[5]，文件中明确了地下综合管廊试点城市的专项资金补助标准。

国务院办公厅于2015 年发布《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》（国办发〔2015〕61 号），该文件指出，对于已建设地下综合管廊的区域，该区域内的所有管线必须入廊。

住建部于2016 年6 月17 日召开了推进地下综合管廊建设的电视电话会议，明确指出必须落实管线全部入廊要求。

在2016 年和2017 年2 个年度的政府工作报告中，都提出了开工建设城市地下综合管廊2 000 km 以上的要求，2018年度政府工作报告再次提出要加强地下综合管廊建设。

2.2 燃气管道入廊的优缺点

2.2.1 燃气管道入廊的优点

燃气管道入廊具有以下优点：（1）燃气管道入廊可以避免因管道抢修、更新改造而对城市道路频繁开挖，减少对人们出行的影响；（2）燃气管道入廊后不受土壤腐蚀和地上荷载影响，大大提高了管道的使用寿命；（3）燃气管道入廊后有效避免了第三方违规施工引起的管道破坏；（4）燃气仓内配套建设有燃气泄漏报警系统，管道泄漏可以被及时发现并抢修；（5）天然气管道随管廊进行施工，不受周边地理条件限制。

2.2.2 燃气管道入廊的缺点

燃气管道入廊具有以下缺点：（1）燃气管道需要单独仓室，一次性建设成本较高，根据陈元洪等人的研究，燃气管道入廊的管廊建设分摊成本是直埋方式建设成本的7 倍以上；（2）燃气仓需要配套通风、消防、供电、照明、监控和报警系统的一体化管理，每年燃气公司的运营成本较高；（3）燃气管道单仓敷设，断面较小，燃气管道安装及后期维修施工难度较大；（4）燃气仓一次制作成型，燃气管道后期增加分支管线，难度较大；（5）若通风、报警系统发生故障，一旦燃气管道泄漏将很难控制，将会对整个管廊产生较大危害。

3 工程实例分析

3.1 工程概况

山西转型综改示范区由太原市和晋中市的8 个国家级、省级产学研园区组建而成，担负着为山西转型综改先行先试、探路领跑的重大任务，是山西深化转型综改的主战场、主引擎。姚村规划路管廊位于山西省转型综改示范区，是山西省2020 年重点实施工程，全长4.9 km，以潇河为界，分东西2 段建设，西段1 600 m，东段3 300 m。

该项目为一根天然气管道入廊，管道选用无缝钢管（20#），执行标准为GB/T 8163—2018《输送流体用无缝钢管》，管道规格为D325 mm×8 mm，设计压力为0.4 MPa。

3.2 断面设计

综合管廊主体结构为3 仓，分别为燃气仓、综合仓和缆线仓，如图1 所示。

图1 综合管廊断面图

3.3 燃气管道出、入管廊设计

根据GB 55009—2021《燃气工程项目规范》中6.2.10 条要求，廊外埋地管道必须采用外防腐层辅以阴极保护系统的防腐控制措施GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》中6.4.9 条规定，天然气管道进入综合管廊附近的埋地管线应满足防雷、防静电接地要求。燃气仓外燃气管道不能与燃气仓内管道共用一个接地，2 个接地必须独立设置，故埋地管道进入管廊前，应采用绝缘接头对管道进行电气分隔，以防相互产生影响，做法如图2 所示。

图2 出入廊管道断面图

3.4 管道补偿

管廊内设有机械送、排风系统，廊内温度随室外温度变化而变化。天然气管道在廊内架空敷设，由于热胀、冷缩、管廊沉降等因素，管道会产生二次应力，可能会造成管道变形、损坏。为避免管道因二次应力造成破坏，必须在管道上合理设置补偿器，以补偿管道热胀、冷缩、管廊沉降而产生的应力。由于方形补偿器具有补偿能力大、制造方便、严密性好、运行可靠、轴向推力小等优点，故该项目采用水平π 形补偿器。

3.4.1 燃气主线热补偿

根据燃气仓高度及燃气管道安装要求，选用补偿器的类型[6]后，可确定补偿器尺寸；根据田辉芳[7]的研究，燃气仓内天然气管道温差不超过30 ℃，本项目为保证安全，设计温差采用40 ℃。利用美国COADE 公司开发的CAESAR Ⅱ软件进行模拟计算，确定固定支架间距为100 m，补偿器安装如图3 所示。

3.4.2 燃气支线补偿

燃气主线会因热胀、冷缩产生位移，燃气支线三通处也会随之移动，产生二次应力，故需对支线管道进行补偿，见图4。

图4 出廊支线断面图

3.4.3 管廊结构沉降补偿

在燃气仓防火墙处，DN300 mm 燃气主线选用DN500 mm管径的套管，并用防火材料进行封堵；从图3 可知，燃气主线方形补偿器尽可能靠近管廊伸缩缝，固定支架远离管廊伸缩缝。

图3 补偿器安装断面图（单位：m）

3.5 管道防腐

综合管廊为密闭空间，水汽容易积聚且不易蒸发，管廊内湿度较大。燃气管道防腐应着重考虑防潮功能。根据李宇鹏[8]的调研发现，北京中关村管廊中天然气管道采用刷漆防腐，从使用效果看出，管道刷漆防腐容易起皮脱落，而深圳大梅沙—盐田坳综合管廊管道采用3PE 防腐，管道未出现腐蚀现象。故该项目全线采用3PE 加强级防腐。

由于管道会因热胀、冷缩而发生位移，燃气管道在支架、套管等位置，防腐层易损坏。防腐层一旦破坏，由于操作空间有限，维修难度较大。因此，在支架、穿墙处管道需要在3PE 防腐层外增加光固化保护套，对防腐层进行保护。

3.6 阀门设置

根据GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》要求，压力管道进出综合管廊时，应在综合管廊外部设置阀门；天然气管道进出综合管廊时应设置具有远程关闭功能的紧急切断阀。

该项目由于管廊长度较短，不设置分段阀；管线引出廊外后，在绿化等空旷地带设置地上阀柜，阀门采用电动球阀。

3.7 管道抗漂浮

管廊应按要求做好防水、排水设计，一旦做不好防水，或者雨水从井口进入廊内，天然气管道易漂浮，使管道出现应力集中而被破坏。该项目在滑动支架上设置管道抱箍，可以将天然气管道固定在混凝土支墩上，避免管道漂浮。

4 结语

本文以姚村规划路综合管廊燃气工程为例，通过资料调研，从管道管材、管道进出廊设计、管道补偿、管道防腐、阀门设置、管道抗漂浮6 个方面进行了分析并提出相应技术方案，以期为该类工程本质安全的提高提供一定借鉴。