天然气管道进入综合管廊的安全隐患分析

摘要：随着我国整体经济实力的增强，人民对城镇化建设和城市生活质量有了更高需求。为了顺应民众愿望，国务院先后发布了《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》、《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》、《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）》等文件，开启了我国大规模建设城市综合管廊的新时代。

关键词：天然气管道;综合管廊;安全隐患

天然气管道直埋敷设，受土壤中电解质影响，易发生腐蚀，且难以发现，同时第三方施工时极易破坏管道，即使是钢质管道也无法承受施工所产生的破坏。每一次抢修的施工维护成本也较高。针对这一问題，学者先后提出过各种应急抢修方案决策、脆弱性评价模型、多信息融合泄漏诊断技术，但都未能有效解决城市燃气管道事故问题。将天然气管道敷设在综合管廊中不仅可以解决这些问题，还能促进我国城市地下空间得到充分利用、符合我国可持续发展的战略思想。2016年6月，住建部召开了推进城市地下综合管廊建设电视电话会议，要求包括天然气管线在内的全部管线入廊。因此，天然气管道入廊敷设成为近几年的焦点问题。天然气入廊相关标准、图集等相继颁布，相关科研课题持续开展。

一、综合管廊服役环境特点

地下综合管廊系统具有“界壳理论”所定义的界壳系统的典型特征与主要功能，曹鸿兴等人将界壳定义为“处在系统外围能卫护系统且与环境进行交换的中介体，它是系统的一部分，又和环境相毗邻。”界壳现象广泛存在于自然界和人类社会中，当一个系统的周界具备以下两个条件：

卫护系统本身;

在系统与环境间起交换作用;

则称为界壳。由该定义显见，单一的天然气管道系统本身也隶属于界壳系统，当天然气管道系统与管廊本构系统相互依存并结合后又构成了新的界壳套系统。

同样，界壳系统所具有的总体特征普适于综合管廊系统，综合管廊系统的总体特征：

（一）空间特殊性。管廊系统处在城市路网下特定的位置上，这种位置形成了管廊系统与周边环境进行能量、质量和信息的交换。

（二）对输入、输出的约束性。由于管廊本构的存在，使得无论由环境到系统，或是由系统到环境的物量与人量都不能任意出入，即对系统的输入、输出构成一种约束。

（三）中介性。管廊本构处在环境和廊内管线系统们之间，是两者间的中介体，这种中介性是由管廊的空间特殊性决定的。

（四）依附性。管廊本构与廊内管线系统相互依附与伴随而存在。

（五）非任意性。管廊断面形式、结构和功能取决于入廊管线系统的规模、属性和外部环境条件的制约。

由管廊系统总体特征具化为高危管道系统管廊服役的环境特征：

（一）天然气管道入廊可避免外部环境中第三方破坏情况的发生，管廊出入口设有防侵入监控系统，可实时监控进入管廊人员的情况;

（二）天然气管道入廊，避免了土壤电解质电化学腐蚀、硫酸盐还原菌腐蚀以及管道/土壤与外部荷载相互作用的影响;

（三）廊内天然气管道泄漏后能及时发现并报警处置，连锁开启事故风机、且能根据需要远程关断管廊内（外）的管道阀门。

（四）介质一旦泄漏到管廊密闭空间，只能通过排风口排出，对泄漏监测、连锁自控系统和通风系统要求相对较高。

二、综合管廊环境通风特点

管廊内与地面温差较大，可谓“冬暖夏凉”。夏季室外空气温度与管廊内空气温度相差近10℃，管廊通风时室外空气遇冷即在管道及附属设施设备表面凝结。目前已投入运营的综合管廊普遍存在夏季管廊内长期空气湿度较高的情况。综合管廊内未作防腐，处理的金属安装辅材甚至在管廊投入运营前已锈蚀，潮湿已成为综合管廊内管线安全运行最大的潜在威胁。

综合管廊一般各舱独立划分通风区间，即每个防火分区为一个通风分区。综合管廊内较为成熟、工程中普遍应用的通风形式有两种：一种为机械送风、机械排风;另一种为自然进风、机械排风。

综合管廊内的气流组织较为复杂，主要体现在以下两个方面：（一）管廊的廊道即风道，风道内设有大量的各类专业管线，且综合管廊沿道路延伸、弯曲;（二）综合管廊全线设有较多的特殊节点，包括投料口、引出口、通风口、设备口等，具不完全统计这些特殊节点相对综合管廊标准段的占比高达30%以上，这些节点或位于管廊顶板正上方与管廊连通，或节点处顶板局部抬高。

三、天然气管道入廊安全隐患

为避免天然气管道事故时发生其他市政管道的耦合事故，综合管廊规划设计阶段即将高危管线单独敷设。

《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015）中规定天然气管道应采用无缝钢管，天然气调压装置不应设置在综合管廊内。分段阀门不宜设置管廊内，当分段阀门设置在管廊内时，应具有远程关闭功能。

正常运行时，天然气管道不应有泄漏，然而在管道管材存在缺陷、接头损坏、管道腐蚀、设于管廊内部的分段阀腐蚀、不规范操作、安全隐患未及时察觉、自然灾害下综合管廊主体保护失效时可能出现泄漏。天然气扩散能力强，泄漏后易形成大面积扩散区，与空气形成爆炸性的混合气体，在有氧情况下如果局部达到爆炸极限（体积浓度5%～15%）还会引发爆炸。因此，天然气舱内的附属用电设备选型必须严格遵守国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB 50058—2014）的要求。

天然气管道在综合管廊内敷设仅能沿管廊延伸方向纵向泄压，泄压面积有限，由于缺少泄压通道，天然气管道一旦发生严重漏损、爆管将严重威胁综合管廊的结构主体安全、天然气舱内的附属设施安全、相邻舱室内敷设的其他专业管线及附属设施安全。因此，入廊敷设的天然气管道必须对天然气管道泄漏进行严密监控，严防天然气管道泄漏事故的发生。天然气管道是综合管廊内危险性极大的管道，必须在管廊天然气舱通风不良处设置相应的气体检测仪表，并实时检测。

四、结论

相比于传统的直埋敷设，将天然气管道敷设在综合管廊内，避免了土壤腐蚀、第三方破坏等的影响。但基于综合管廊的特殊环境条件，将天然气管道敷设在综合管廊内也具有一定的安全隐患，应严格按照国家标准规范的相关要求进行设计及施工，运行维护时也需严密监控。

作者简介：

赵伟（1987-），男，工程师，硕士研究生，主要从事燃气输配方面的设计和研究工作。