[分享]城市地下综合管廊内天然气管道敷设相关规定和施工要点汇总

发表于2018-06-20    771人浏览    1人跟帖    总热度:284  

城市地下综合管廊内天然气管道敷设相关规定和施工要点汇总_1

城市地下综合管廊内天然气管道敷设相关规定和施工要点汇总_2

北京市地方标准DB 11/995—2013《城市轨道交通技术规范》(以下简称DB 11/995—2013)第9.8.2条规定,风口采用顶面开口的敞口低风亭时,地面进风亭周围100.0 m范围内不得设置产生有毒、有害气体、恶臭气体、烟尘、粉尘、污水等工厂和排放点。

 

综合考虑以上规定,分析后认为,鉴于敷设有天然气管道的综合管廊的特殊性,为了确保人民人身安全,减少事故灾害造成的公共财产损失,在规划条件允许的情况下,天然气管廊距重要公共设施的安全间距不宜小于100.0 m。特殊情况下,在采取相应安全措施后,与重要公共设施的安全间距不应小于50.0 m。

 

1.3  与地铁隧道交叉、并行安全间距

 

GB 50157—2013《地铁设计规范》(以下简称GB 50157—2013)第11.1.12条第2款规定,盾构法施工的并行隧道间的净距,不宜小于隧道外轮廓直径(一般直径≥6.0 m)。

GB 50423—2013第3.3.7条第3款规定,管道隧道与公路隧道、铁路隧道的净距不宜小于30.0 m。

TB 10003—2016《铁路隧道设计规范》第3.2.11条规定,当围岩级别为V类时,两相邻隧道间的最小净距为2~4倍隧道开挖跨度。国能油气[2015]392号《油气输送管道与铁路交汇工程技术及管理规定》(以下简称国能油气[2015]392号)第二十一条规定,管道专用隧道与铁路隧道并行时,当围岩等级为V类时,

 

两相邻隧道的最小净距为(3~5)b(b为管道隧道或铁路隧道开挖宽度中的较大值,单位为m)。我国城市市政道路(可做管廊的地段)一般均为粘土、粉质粘土,对应的围岩等级为V类。国能油气[2015]392号第十四条第1款规定,在既有铁路隧道上方挖沟敷设新建管道,当采用非爆破方式开挖,管沟底与铁路隧道结构顶部外缘的垂直间距不应小于10 m,当采用控制爆破时,该垂直间距为20.0 m。

 

国能油气[2015]392号第十四条第3款规定,管道隧道与铁路隧道交叉时,两隧道垂直净距不应小于30.0 m,且满足不小于(3~4)倍铁路隧道开挖洞径要求;两隧道净距小于50 m地段,后建隧道的衬砌结构应加强。

 

国能油气[2015]392号第十四条第4款规定,在埋地管道下方新建铁路隧道采用控制爆破开挖时,隧道顶部与埋地管道底部的垂直高度不应小于20.0 m。

 

综合考虑以上规定,分析后认为,天然气管廊与地铁隧道平行时,天然气管廊与地铁隧道的净距不应小于两者中较大外缘尺寸的1倍;天然气管廊与地铁隧道交叉时,天然气管廊在既有的地铁隧道上方采用非爆破方式挖沟建设,管沟底与地铁隧道结构顶部外缘的垂直间距不应小于10 m;地铁隧道在既有天然气管廊的下方后期建设时,管廊底与地铁隧道结构顶部外缘的垂直间距不宜小于20 m。

1.4  天然气管廊进、排气口高度

 

GB 50157—2013第9.6.2条第2款和DB 11/995—2013第9.8.6条第2款规定一致,采用侧面开口的风亭,风亭口部5.0 m范围内不应有阻挡通风气流的障碍物。两规范在该条的第3款规定,风亭设于路边时,风亭口部底边缘距地面高度不应小于2.0 m,当风亭设在绿化地内时,不应小于1.0 m,并应满足防淹的要求。

 

GB 50157—2013第9.6.3条第3款和DB 11/995—2013第9.8.5条第4款规定,采用顶面开口的风亭时,风亭四周应有宽度不小于3.0 m的绿篱。两规范要求的风口下沿距地面最低高度分别为不得低于1.0 m和1.1 m,且应满足防淹的要求。

综合考虑以上规定,分析后认为,由于特殊事故状态下,天然气管廊的进、出口实际上均有危害气体排出,因此,天然气管廊的风亭进、出口高度应取一致。天然气管道舱室应采用防爆机械进风、排风的通风方式,并符合下列规定:

 

①风亭口下沿距地面高度不宜小于1.8 m;

 

②进风、排风的通风口应设置防护栏和防护网;

 

③当风亭口四周3.0 m范围内设置防护隔离围栏时,风口下沿最低高度不应小于1.0 m,且应满足防淹要求。

 

1.5  天然气管廊宜独立设置

正在编制的《城市地下空间规划规范》(征求意见稿)第9.1.1条规定,地下市政公用设施主要布置于浅层地下空间,有特殊要求的也可以布置于次浅层、次深层及深层地下空间。其中地下市政管线及管廊主要布置于城市市政道路下,燃气、输油等危险品管线应单独安排管廊通道。

 

GB 50542—2009《石油化工厂区管线综合技术规范》第5.3.4条第1款规定,液化烃、可燃气体、可燃液体、毒性气体、毒性液体以及腐蚀性介质管道,不宜共沟敷设,并严禁与消防管道共沟敷设。

 

GB 50414—2007《钢铁冶金企业设计防火规范》第4.3.5条第1款规定,燃油管道和可燃气体、助燃气体管道宜独立敷设于管沟内,可与不燃气体、水管道(消防供水管道除外)共同敷设在不燃烧体做盖板的地沟内。

日本《共同沟设计规程》第1.3.2条的说明第2款规定,共同沟的容纳断面,考虑到管理方便和防灾等,宜设计为一个部门使用一个洞道;如果由于构造原因或其他条件制约而难以达到该设计标准时,也可以考虑共用一室。该条的说明第3款规定,对于燃气通道,考虑到灾害时的影响,原则上要单独使用一个洞道。

综合以上规定,分析后认为,天然气管道入廊采用单独舱室或采用混舱方式,不仅需要得到天然气管道产权单位同意,而且更重要的是要征求混舱市政管线产权单位的意见,且应经过经济技术综合比选后确定。

 

1.5.1 天然气管道单独设舱

 

天然气管道单独设舱,天然气管道产权单位投资大,管廊运营单位和天然气产权单位运行费用高。

天然气管道单独设舱,天然气管道产权单位应具备以下条件:

 

①防静电服、鞋、防毒面具、便携式防爆泄漏检测仪器等齐备。

 

②维抢修机具均是防爆或不产生火花的工具。

 

③动火作业有相关的规程和报审程序以及应急预案齐备。

 

1.5.2 天然气管道混舱设置

 

天然气管道混舱设置,天然气管道产权单位和廊体主体投资较省;天然气管廊运营单位和天然气管道产权单位运行费用降低;其他市政管线、线缆设施产权单位运行费用高,维护费用也高(风机运行时间长,排气量大)。

 

天然气管道混舱设置,再生水等混舱产权单位投资大幅增加,主要应考虑以下3方面因素:

①所有工艺自动阀门、电气、仪表、检测、管廊通风机、排水设施等均需按防爆2区设计。投资翻倍增加。其他市政管线、线缆设施产权单位较难接受。

 

②现阶段各市政管线抢修、维修队伍在人员素质、防护设施、防爆作业规程、报审程序以及应急预案等方面,均不具备专业防爆技能要求。短期内难以解决,管廊运营单位也难以做到。

 

③其他市政管线、线缆设施产权单位不能随意接管、开口动火作业。给敷设其他市政新管线、预留发展带来不便利。

由于现阶段我国各城市给水管道大多承担消防管道功能,因此,天然气管道与给水管道同管廊敷设风险高,不应与承担城市消防供水的给水管道同沟敷设。

 

考虑到地下空间的集约化有效利用等问题,天然气管道可与再生水管道、不承担城市消防供水的给水管道共舱敷设,但首先应征得共舱管道产权单位的同意,且技术、经济比选结果合理。

 

1.5.3 小结

 

综合以上分析,本文认为天然气管道宜敷设于独立舱室内。

 

1.6  天然气管道舱位设置

 

目前城市综合管廊施工常用的方式为现场浇筑和工厂预制现场拼装两种。现场浇筑一般不大于30 m设置一处变形缝。工厂预制现场拼装由于受到现场施工场地和吊装车辆起重量的限制,3舱以上管廊一般2~3 m为一节,与现场浇筑相比,事故状态下天然气泄漏后窜入邻近舱室的概率显著增大。此外,在天然气管道舱室发生爆炸事故的极端状态下,设在其他舱室上部或外侧的天然气管道舱室造成的次生灾害损失小于设在中间或下部的天然气管道舱室。

因此,建议天然气管道舱室与其他舱室并排布置时,宜设置在最外侧。上下布置的城市综合管廊舱室,天然气管道舱室应设置在上面。

 

1.7  天然气管道入廊本质安全设计

 

综合管廊内天然气管道舱室属于地下封闭通风不良的特殊构筑物,结合城镇燃气的特点,借鉴现行国家标准和行业规范及相关的技术规定,对舱室内的天然气管道应进行管道本质安全设计。

 

①天然气管道应采用无缝钢管。

 

②天然气管道宜采用自然补偿或设置方形补偿器。

 

③天然气管道阀门及管件按提高一个压力级制设计选用。

 

④天然气管道截断阀采用具有远程开启和关闭功能的紧急切断阀(全焊接)。

 

⑤综合管廊所在地段均按四级地区考虑,天然气管道强度设计系数F取0.3;强度试验压力为设计压力的1.5倍,试验时间为4 h;严密性试验压力为设计压力的1.15倍,试验稳压时间为24 h;管道焊缝双100%无损检测。

 

⑥对天然气舱室的配套设施、监控及数据采集系统应提出相应的规定。

 

2   需要进一步探讨的问题

2.1  廊体抗震设计

 

天然气管廊作为城市地下封闭的特殊构筑物,管廊主体是否应按将地震烈度提高1度的条件采取抗震措施,值得进行专题研究。

 

2.2  管廊本体和市政管线同步设计与同步建设

现阶段部分业内人士提出先建综合管廊主体,后建市政管线等设施。天然气管线不同于电力、通信、有线线缆等市政设施,我国地域辽阔,气候差异较大,若廊内天然气管道的热补偿设计不正确,则对管廊主体造成灾害性的破坏。近2年已有热力管廊廊体被破坏的案例发生,因此,天然气管廊从一开始就必须依据城市地下空间规划、管廊规划、燃气专项规划,设计入廊天然气管道和补偿设施,廊体预留出补偿器的安装位置和管道支架,管廊主体与天然气管道同步设计,同步建设,确保管廊总体本质安全。

 

天然气管道入廊,供气区域近期有可能没有供气需求,或者只有零散的个别用户,投入和效益不成比例,性价比非常差,每年仍需交纳入廊管理费,做不到双赢,燃气企业的入廊积极性不高。同步建设是必须的,现实矛盾又客观存在。如何化解该难题,需要相关部门和社会各界进一步协商探讨。

2.3  完全独立舱室

现阶段城市综合管廊的主体施工采用预制拼装和现场浇筑两种方式。预制拼装管廊每节长度一般约为2~3 m,现场浇筑管廊的变形缝设置间隔一般约为30 m。无论哪一种方式,城市综合管廊在各节衔接处均存在密封问题。

目前相关规范规定管廊主体设计寿命为100 a。然而止水带寿命无法保障,管廊密封是最大的隐患。已建成的个别管廊,由于各种因素的叠加,管廊刚建成投运就成为水帘洞。另外,目前在建的城市综合管廊天然气管道舱室与相邻舱室仅有200~350 mm的中间隔墙,即使采用现场浇筑方式,管廊变形缝处的密封带是相通的,从廊体主体上做不到本质安全。

笔者提出,建设完全独立的天然气管道舱室,现场浇筑的天然气管道舱室与相邻城市综合管廊舱室完全脱开,相邻2个舱室中间有2道隔墙和填充的回填土,且天然气管廊变形缝与相邻预制拼装管廊变形缝采用错缝设置。虽然从投资的角度增加了一道隔墙及两个舱室之间空间开挖和回填投资,但是增加的投资额度相对于管廊总投资非常小。更重要的是,这样做使得含天然气管廊的城市综合管廊本质安全基本上得到解决。

 

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然气管线纳入方式

将天然气管线纳入综合管廊,相当于将天然气管线纳入一个有安全监控等辅助系统的地下构筑物中,管线架空敷设。根据GB50028—2006《城镇燃气设计规范》(以下简称《燃规》)和GB50217—2007《电力工程电缆设计规范》的相关规定,天然气管线纳入综合管廊时应敷设在独立管舱内。


燃气管道廊内布设图

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然气管线舱火灾危险性分类

GB50016—2014《建筑设计防火规范》(以下简称《建规》)规定,天然气的火灾特性为甲类。其生产车间为甲类火灾危险,储存仓库为甲类库房。综合管廊是位于地下的狭长构筑物,其内只容纳管线、阀门及附件,既不属于生产厂房,也不属于库房,无法按照《建规》要求设计泄压面积。《燃规》中6.6.12 条关于地上调压站的建筑物设计要求中提到,“调压室应有泄压措施,并应符合现行《建规》的有关规定”;而从6.6.14 条关于地下调压站的建筑物设计要求中所列条目来看,并未对地下调压站的设计提出泄压要求。参看《建规》3.6.14条中“有爆炸危险的仓库…,宜按本规范第3.6 节规定采取防爆措施、设计泄压设施”,并未要求必须设置泄压设施。另参考日本《共同沟设计指针》中的燃气管线纳入综合管廊对管廊本体的相关设计要求中,也没有泄压要求。据了解,北京中关村综合管廊设计时并未考虑设置泄压设施。由此可见,在采取了充分的预防措施后,可以避免爆炸的发生。因此,综合管廊天然气管线舱设计时应从防止爆炸发生的角度(即控制爆炸相关的各因素),来考虑相关设计。

然气管线舱火灾危险源辨识

通过对燃气火灾爆炸施工危险源辨识及危险性的模拟分析可以发现,燃气火灾爆炸事故发生必须具备2个条件,即燃气泄漏危险源和火源危险源的存在。由此可知,导致燃气火灾爆炸最直接的起因可归纳为燃气泄漏及存在点火源。因此,天然气管线纳入综合管廊设计的要素是对这2个危险源(起因)的消除和控制,对天然气管线需要控制其本体及附件的泄漏,对综合管廊是控制火源及天然气管线泄漏后的应对措施。

《燃规》中对天然气管线在综合管廊内敷设没有作明确的要求,可参照规范中对地下调压站及室内管线的设计要求。

然气管线防泄漏措施

控制天然气管线舱内的管线泄漏是防止火灾爆炸事故发生的基本要求。管网泄漏的因素有腐蚀、人为破坏、自然因素破坏、设计施工缺陷、材料缺陷、管理因素、操作失误以及不明因素等。天然气管线纳入综合管廊后,主要考虑的因素为设计施工缺陷、材料缺陷、管理因素以及操作失误,其中设计施工是控制泄漏的源头。

控制管线泄漏的措施包括减少泄漏源,严格控制材料质量等,具体如下:管线材质可采用《燃规》中规定的除Q235-A 以外的材料;除阀门及设备处采用法兰连接外,其他连接均采用焊接形式,不得使用螺纹连接;焊缝应进行100%射线照相检验,其质量不得低于现行焊接工程施工及验收标准;除管线和分段阀以及必须的配套设施外,其他设施均布置在管廊以外;阀门、阀件的设计压力按提高一个压力等级进行设计等等。通过这些手段可以减少天然气管线泄漏,降低爆炸事故发生的几率。

火源防范及天然气管线泄漏应对措施

在严控天然气管线泄漏的基础上,还需要从火源防范及天然气管线泄漏后的应对措施两方面考虑综合管廊的设计。

对于天然气管线舱内的天然气管线,其爆炸危险环境按GB50058—2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》(以下简称《爆规》)规定,属于爆炸性气体环境2区,其附属电气设施均应符合《爆规》中2区的设计要求。参照《燃规》附录D-6“地下调压室和地下阀室的爆炸危险等级区域和范围划分”,其爆炸危险区域属于1区。根据《爆规》3.2.5 条“爆炸区域的划分应按释放源级别及通风条件确定…,当通风良好时,可降低爆炸危险区域等级”及3.2.4 条通风良好的条件是“对于封闭区域…,1h换气6次”,将天然气管线舱内的通风设计为强制排风,每小时通风6次,事故通风按每小时12次设计,则该舱内环境属于爆炸性气体环境2区。

天然气管线舱内的火源包括电气、电信、自控、照明设备及电缆等,均应按照《爆规》中爆炸性气体环境2区的相应要求设计。同时将天然气管线及其附件、天然气管线舱内电气设备均可靠防雷、防静电接地;天然气管线舱内所有孔口均禁止与综合管廊的其他舱室联通,避免含天然气的空气进入其他舱室;通风井排风口不得与其他舱室孔口毗邻布置。

加强运行管理

管网泄漏管理方面的问题包括管理因素及操作失误,均属于人为因素。对天然气管线舱严格管理是保证综合管廊安全的重点。综合管廊的日常管理单位应会同天然气管线单位编制管线及管廊运行维护管理办法和实施细则以及应急预案,明确分工模式,确保责权明晰;管理及操作人员经过培训后才能上岗,特别是要察觉天然气泄漏的各种迹象,发现问题及时解决;严格按照规定落实日常巡检、检修制度;对于应急预案应定期演习,确保每个人能够在危险发生的第一时刻采取正确的措施。

来源:山东天蒙能源工程技术有限公司


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 发表于2018-06-20   |  只看该作者      

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