综合管廊安全隐患点分析

2021-04-01邱哲江漪凡

工程建设与设计 2021年4期

邱哲，江漪凡

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300072）

1 引言

综合管廊在我国的发展已近60 年，起初在北京、上海等较发达城市率先进行了综合管廊建设的尝试，2000 年以后，全国掀起了新一轮的城市建设热潮，越来越多的城市开始着手综合管廊建设试验。但当时关于综合管廊工程技术的规范很不完善，各地的修建质量也良莠不齐，为管廊后续的安全运行埋下了些许隐患。直到2012 年，经过各参编单位和起草人的共同努力，我国第一次颁布了GB 50838—2012《城市综合管廊工程技术规范》[1]，后经过近3 年的不断完善，正式颁布了最新修订的GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》[2]，以指导管廊设计、施工及维护管理，由此综合管廊的建设正式纳入国家标准化范畴。

2 安全隐患点分析

根据综合管廊的构成，将其分为市政管线、管廊结构、附属设施3 部分，分析并论述各部分的安全隐患点。

2.1 管线

目前，综合管廊可纳入电力、通信、给水、排水、燃气、热力等市政管线。根据我国综合管廊建设发展的实际情况，由于排水管道受地形影响较大，若纳入管廊，可能导致管廊埋深较深或变坡增大，因此，需结合工程实际综合考虑。另外，通信线缆自身的属性不易对管廊的运行安全造成严重影响，因此，对于以上2 类管线暂不做分析。下面仅以给水、燃气、热力、电力4种管线为例，对纳入综合管廊的市政管线在运行中可能存在的安全隐患点进行梳理和分析。

1）给水管道。给水管道对管廊运行造成的安全隐患主要是管道事故漏水和接口处渗漏。管道接口漏水是给水工程中常见的问题，渗漏量只要满足规范要求，正常运行工况下合理的渗漏不足以影响管廊的整体安全。而事故漏水由于事发突然，流速不可控，短时间内有可能造成管廊积水甚至淹没，对管廊主体结构及其他专业管线的正常运行造成一定的安全隐患。因此，给水管道应首先在设计和安装时尽可能降低事故漏水的发生概率，同时根据管道的重要等级，权衡事故风险并做出相关分析，通过装配管道监控和自控系统，做到早发现、早处理，减少事故漏水的水量。

2）燃气管道。燃气泄漏是造成燃烧及爆炸事故的根源，由于泄漏的时间和部位不确定，是一种突发现象，因此危害性极大。为保证纳入管廊后的安全，除依照规范对燃气管道单独设舱外，对管道的探伤也必不可少。燃气管道设计的关键在于对燃气泄漏的探测报警及联动控制。由于管道的泄漏分为微孔渗漏、小孔泄漏和断裂暴露，任何一种形式的泄漏在实际中都可能发生，因此，除对管道的内、外部探伤同时考虑外，还应根据不同的管廊结构和管道运行工况制定合理的报警响应曲线，最大限度地提高泄漏报警的响应精度，并通过联动控制及早将危害限制在可控范围。此外，在设计施工过程中，要对管道质量、运行条件和敷设环境充分考量，严格实施，以最大限度地减小造成管道泄漏的直接因素。

3）热力管道。热力管道根据传输介质不同，分为热水管道和蒸汽管道。由于其介质状态兼顾了给水管道与燃气管道，因此，其安全隐患的特性与二者相似。不同的是，热力管道温度更高，一旦事故喷出，会对管廊作业人员的人身安全构成威胁，同时，蒸汽管道的爆炸还会对管廊其他设施造成严重破坏。因此，必须做好管道的日常热工检测与控制，依照规范对蒸汽管道单独设舱，增加内外探伤以及对蒸汽泄漏的报警与联动控制，以便管廊作业人员及时应对处理，降低事故影响。

4）电力电缆。电气火灾在火灾事故中的占比相当高，因此，将电力电缆纳入综合管廊，无形中提高了管廊的火灾风险等级。电力电缆敷设在管廊内，运行环境相对稳定，几乎不存在外界因素引起电缆发生火灾的情况，但也不能避免电缆自身在生产制造、设计及施工调试各环节中埋下的安全隐患。由于在电网架构、调度、通信及自动化方面，高压电网都更加坚强可靠，因此，事故发生频率相对较低，但由于电压较高，事故的破坏程度很大；对于中压电网，由于直接面向用户，因此，事故波及的范围更大也更直接。从防火安全角度考虑，将高压电缆与中压电缆分舱敷设，能够减少相互间的影响，并通过配备完善的电气火灾监控系统和自动灭火系统有效控制火情的发生发展。此外，还应从提高生产技术水平和生产工艺，加强电缆质量的检测和检验，加强施工质量管理等多方面，将电缆自身的安全隐患降至最低。

2.2 管廊结构

综合管廊在长期使用过程中由于管廊刚性防水本体局部失效、柔性防水层老化破坏以及建筑构造做法失效等隐患造成的管廊渗漏水问题不容忽视。

管廊结构渗漏水的主要危害：（1）使钢筋混凝土内部存在的氢氧化钙溶失，pH 值变小，导致混凝土结构中的钢筋发生锈蚀，并加快结构混凝土的碱骨料反应，从而影响结构安全，缩短工程使用年限。（2）失去其使用功能。人员长期在潮湿环境中工作生活容易引发氡污染，严重时甚至危及生命安全；在潮湿环境下会加速电缆的老化，加快管道及支架等钢构件的锈蚀，降低耐久性，增加维护成本。（3）若管廊渗漏，须常年采用机械排水和使用抽湿机或吸湿剂除湿，均会造成能耗损失，成本飙升。

针对管廊的渗漏水现象，应严格做好以下方面：（1）设计时提高混凝土的耐久性能要求；适当增加钢筋保护层厚度；主体混凝土内添加必要的具有抗裂功能的外加剂。（2）选择合理的施工缝、伸缩缝的建筑构造，特别是伸缩缝的建筑防水构造，宜选择多道防水措施，如中埋式止水带与可拆卸式止水带联合使用。（3）管廊外部的柔性防水层宜选择柔性防水涂料，并且适当增加涂料厚度。（4）严格要求管廊主体混凝土施工质量，减少混凝土的质量缺陷，严格控制成品混凝土的养护，控制混凝土浇筑和覆土时的温差。

2.3 附属设施

管廊各附属设施看似相互独立，实则密不可分，这尤其体现在管廊事故时。而在各类事故中，以火灾事故发生概率最大，频率也最高。由于地下建筑发生火灾时的危害较地上建筑更大，因此，在进行地下建筑防火设计时，应采用比地上建筑更高的防火安全等级和内部消防自救能力。而目前综合管廊防火设计面临如下几方面问题：

1）无专项规范指导。目前，地下建筑防火设计可依据的规范屈指可数，一些规范更是有很强的针对性，如防空洞、汽车库、隧道、铁道等。而对于综合管廊这种新兴的地下建筑产物，并没有被涵盖在现行规范内，因此，设计时只能从现有规范中参考借鉴，使综合管廊防火设计缺少国家相关标准规范的指导。

2）消、防火措施杂乱不一。各地区对综合管廊消、防安全的重视程度不一致，一些地区仅根据当地设计习惯及借鉴其他地下工程经验，对综合管廊应达到的安全水平欠考量，结果造成消防投资的片面和浪费。

3）处方式防火设计存在局限性。现行的处方式防火设计规范中，火灾监控、疏散、防排烟、灭火等子系统通常都是分专业独立设计，每个子系统都必须严格满足相应的指令性条文。但如上所述，这些子系统又是相互关联、密不可分的整体，因此，独立设计任何一个子系统都很难保证整体的高效性和经济性。

基于以上几方面问题，笔者提出引入性能化防火设计方法，对综合管廊进行安全性评估，以确定现有设计的可靠性和合理性，从而得出针对不同等级要求、不同组合形式管廊的更加经济合理的防火设计方案。性能化防火设计目前多用于大型公建、隧道、车站等，对于综合管廊这种容纳城市“生命线”且功能性较强的市政综合建筑，在现行处方式设计未涵盖且又有局限性的前提下，采用性能化防火设计作为处方式设计方法的重要补充，是可行且必要的。