基于高层建筑燃气管道设计和技术问题研究

王雅娟

摘 要：建筑燃气管道是居民生活必备的设施，与国家和人民生命财产的安全息息相关。文章主要结合笔者工作实践，针对高层住宅燃气管道设计施工中存在的技术问题进行了分析，并提出了科学合理的解决措施。

关键词 高层建筑；燃气管道；管道设计；施工技术

一、引言

近年来， 为提高现代城市的魅力和文化，许多高层住宅建筑拔地而起，上百米的高层建筑在各大城市中都能看的见。由于燃气的特殊性、安全性，对工程设计和施工也随之带来了许多难题，如供气方式、压力级制管线布局、附加压力、安全运行等，同时，建筑开发商们还要求燃气设施和居住建筑造就一种协和的美感，这都是工程设计和施工中必须综合考虑、反复推敲的关键问题。

二、高层建筑燃气管道设计

2.1 高层建筑的附加压力

民用燃气管线系统多采用楼栋调压箱后低压入户，在计算低压燃气管道阻力时，对高层建筑立管应考虑因高程差而引起的燃气附加压力 燃气的附加压力按下式计算：

△H=9.8×（Pk-Pm）×h

式中：△H——燃气的附加压力（Pa）；

Pk；Pm——分别为空气 燃气密度（kg/m3）；

H——燃气管道起点至终点高程差（m）。

通过上式取Pk；Pm分别为1.205和0.7134可计算出 H=4.818h，即高度上升一米，管道附加压力增加4.818Pa。我国一般民用燃灶具额定压力 Pn为 2000Pa，按 GB50028-2006《城镇燃气设计规范》要求，燃气设备前的燃气压力应在0.75-1.5Pn范围内，即1500Pa-3000Pa范围内波动，仍能达到灶具燃烧的要求 若超出此范围，则会出现燃烧不稳定，出现脱火、回火或不完全燃料产生CO气体，导致发生安全事故。按广东地区一般调压箱后压力为 2200-2500Pa，取最不利因素，沿途管线无用气单位，管阻接近于0，压力表取100Pa计算，则最高用气点高程差在124米范围内灶具前压力仍小于3000Pa，故在非超高层建筑（高>100米）中，不计燃气附加压力作用仍能满足供气要求，但为减少用户灶前压力波动范围，平稳供气，仍需采用分层变径，缩小立管管径，增加管道阻力来减少附加压力的影响。如广东某住宅花园，为30层近100米高层建筑，通过水力计算，采用变径设计，1-11楼为 45 管道，12-16 楼为38管道，17-27楼为32管道，28-30楼为25管道，有效地将各层灶前额定压力（正常用气情况下）控制为100Pa范围内 对于少数的超高层建筑，可采用分层供气或采用中压入户，用户表前设中-低压调压阀来达到平稳供气的目地。

2.2 高层建筑地基沉降的影响

对于高层住宅的燃气引入管除了按《城镇燃气设计规范》进行设计外，还应该结合当地地质情况重点考虑高层建筑沉降所引起的燃气引入管补偿问题，以防止燃气引人管由于建筑物的沉降而被挤压变形、断裂从而产生安全事故燃气引入管一般和建筑物成垂直布置并穿越建筑物的墙体，受力情况主要是由于建筑物沉降对管道所产生的横向剪切力。对于普通的民用建筑（10层以下、沉降量在50mm以下），一般采用大直径套管来抵消建筑物沉降对燃气引入管所产生的影响。而随着建筑物高度的增加，显然，一味地用增大套管直径的方法来消除建筑物沉降对燃气引入管的影响是不现实的。

2.3 高层建筑燃气立管的温差影响

高层建筑立管的自重和热胀冷缩产生有推力，在管道的固定支架和活动支架 管道补偿等设计上是必须考虑的，否则燃气管道可能出现变形或拆断等安全问题。同时因为高层建筑的燃气立管长，其伸缩量绝对值受温差影响也较大。管道的伸缩量按下式计算：

△L=103×aL（t2-t1）

式中：△L——为管道伸缩量（mm）；

a——为管材结膨胀系数；

L——为管道长度（M）；

（t2-t1）——为安装时与最冷或最热时温差。

介于广东地区最冷温度为6-10度，最高温度为29度，取温差为22度，仍以上例32层100米建筑计算，管道伸缩量约36mm，以波纹补偿器一个波节补偿能力20mm计算，在16楼左右设计一个双波节补偿器就可消除立管因温差导致的影响。

2.4 安全措施

由于高层建筑消防安全的特殊性，燃气管道也因此需采用相应的安全措施，引入管宜加装快速切断阀，高层用户室内宜加设带自动载断功能的燃气泄漏报警装置，以避免燃气泄漏引起的安全事故。

在高层民用建筑设计中，设计人员也应充分考虑燃气管线的预备通道和燃气使用房屋的通风和换气性能。如在我市最近修建的双子星高楼，因建筑设计人员将厨房设计于内侧不通风房间，再加上因为错层房屋设计，造成厨房上为居室，再上层又为厨房这种情况，导致通楼根本无燃气立管通道而无法安装天然气设施。

三、高层建筑燃气管道施工

3.1 燃气入户引入管的布置方式

燃气入户引入管是室外燃气管道与室内燃气管道的连接管。其布置方式分为地下引入法和地上引入法两种。

（1）地下引入法。地下引入法是室外燃气管道从地下穿过房屋基础和首层厨房地面直接引入室内。在窜内的引入管上，离地面 0.5m处，安装三通作为清扫口。引入管穿墙和地面时需加套管。地下管道采用无缝钢管，地上采用镀锌钢管，套管采用普通钢管。

（2）地上引入法。地上引入法又分为低立管和高立管引入两种。低立管引入法是距离窜外地面0.5～0.8m处引入室内。高立管引入法是将燃气立管完全敷设于外墙上，通过用户分支管分别进入各个用气点或燃气立管 室外管道采用无缝钢管，室内采用镀锌钢管，套管采用普通钢管 地上燃气管道必须具有良好的保护措施，确保安全。

（3）引入管安装时应注意的问题。1）燃气引入管不得敷设在卧室、浴室、地下室，易燃或易爆物的仓库，有腐蚀性介质的房间、配电室变电室，烟道和进风道等地方。2）燃气引入管应设在厨房或走廊等便于维修的非居住房间内。如有困难，可从楼梯间引入，阀门设在室外。3）燃气引入管进入密闭室时，密闭室应设置换气口，通风换气次数每小时不得小于3次。4）燃气引入管穿建筑物基础、墙或管沟时，均应设置在套管内，并应考虑沉降和补偿的措施。5）燃气引入管总管上应设置阀门和清扫口。

3.2 室内燃气立管的布置方式

（1）室内燃气管道不得穿过防火分区、卧室及卫生间。

（2）室内燃气管道的固定支承不得设在管件，焊口、螺纹连接处。

（3）室内燃气钢管与墙面的净距，当管径小于DN25时为3cm，管径在DN25～DN40时为5cm，管径等于DN50时为7cm，管径大于DN50时为9cm。

3.3室内管线试验

（1）强度试验

1）试验范围：居民用户室内燃气管道试验范围为在安装燃气表前，从进气总主阀门到表前阀门的管段（进气总阀门到引入口管段的强度和严密性试验压力和庭院线试验压力一致，

并与庭院线试验一起进行）。

2）进行强度试验前管道应吹扫干净，吹扫介质宜采用空气。

（2）严密性试验

居民用户室内燃气管道严密性试验分两步进行：

1）在未接通燃气表前，用7kPa的压力对总进气管阀门到表前阀门的管段进行严密性试验，采用U型压力计观测l0mins，压力不降为合格。

2）接通煤气表后，用3kPa的压力从总进气管阀门到燃气用具阀门前的管道系统进行严密性试验，采用U型压力计观N5mins，压力不降为合格。

四、结束语

总之，燃气管道的设计和施工是一个十分重要又造福千家万户的大工程。我们在工作的过程中必须结合管道的运行情况，施工现场条件等多方面的因素综合考虑。既要有预见性又要符合现实情况，在满足各家各户要求的前提下使我们的设计更为合理和人性化。

参考文献

[1]严铭卿等.燃气工程设计手册[M].中国建筑工业出版社，2009.

[2]段常贵.输配燃气[M].中国建筑工业出版社，2001.