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【关注】多个燃气管线收入地下综合管廊的案例分析

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四平市四梨大街地下综合管廊工程六根天然气管道入廊设计实例

1. 工程概况

四梨同城化（即四平、梨树实施同城化建设）工程中四梨大街地下综合管廊为3舱结构。其中，天然气舱位于西侧。规划5根设计压力为1.6 MPa的次高压天然气管道和1根设计压力0.4 MPa的中压天然气管道进入该天然气舱。管廊全长8.3 km，一期建设长度3.28 km。

四梨大街是连接四平市和梨树县的主干道，该道路中间设计4 m宽的绿化带，绿化带两侧分别为轻轨车道、机动车道和人行道。综合管廊位于道路中部地下，其中，天然气舱位于绿化带下方，天然气舱净宽3.2 m，净高5.4 m。管廊上皮距离道路路面约3.5 m。综合管廊在道路标准断面下的位置见图1（图中数据单位为mm）。

图1 综合管廊在道路标准断面下的位置

2 . 六根天然气管道管廊内布置方案

①布置方案概述

四平的气候属欧亚大陆东部中温带大陆性半湿润半干旱季风气候，历史最高气温39.2 ℃，最低气温-34.6 ℃。

经计算分析，管道采用无缝钢管，材质选用Q345E。管材执行GB/T 8163—2008《输送流体用无缝钢管》。中压管道规格D219×6.4，次高压管道规格D323.9×7.1。管道定尺长度6 m。

经过对该工程实际情况调研及分析论证，入综合管廊的1根中压管道及5根次高压管道采用钢支架架空敷设，采用方形补偿器进行热补偿。上下分3层，每层2根管道。由于中压管道每隔200 m左右引出支管，次高压管道引出支管较少，为方便引出，中压管道布置在最上层。管廊内天然气舱管道布置横断面见图2（图中数据单位为mm）。

天然气舱管道布置横断面

②节点设计

a.方形补偿器设计

由于管廊内空间狭小，为保证天然气管道敷设安全且兼顾美观，天然气管道竖向设计净距0.5 m，方形补偿器竖直方向嵌套布置，方形补偿器布置见图3（图中数据单位为mm）。

方形补偿器布置

b.引出口设计

根据GB 50838—2015，综合管廊内两侧设置支架或管道时，检修通道净宽不宜小于1.0 m。由图2知，天然气舱标准段下层管道距离管廊内底部设计净距0.6 m，为保证下层管道引出支管不占用检修通道，次高压引出支管处管道整体抬高1.9 m。中压管道引出支管设计见图4，次高压管道引出支管设计见图5。

中压管道引出支管设计

次高压管道引出支管设计

c.截断阀及放散管设计

本工程次高压管道为工厂专用线，自门站引出然后进入综合管廊，引出管廊后进入工厂，门站和工厂距离四梨大街都比较近。因此，次高压管道进出管廊的截断阀分别与门站和工厂结合设置。

中压管道在管廊内敷设距离较长，为保证供气安全，每隔约2 km设置截断阀1个，阀门采用全焊

接电液联动球阀，截断阀两侧设置放散管，放散管引出管廊后穿越至道路西侧放空。截断阀及放散管设计见图6。

截断阀及放散管设计

d.管廊交叉口天然气管道设计

管廊交叉口处上下层舱里天然气管道的连接需考虑管廊内的安装空间及温差导致的二次应力对管道的影响。根据工程经验及管廊内天然气管道应力分析计算，管廊交叉口天然气管道布置形式见图7。

管廊交叉口天然气管道布置形式

③应力分析

a.建立物理模型

根据图3，当3根管道的固定点间距相同时，最下层的这根管道对固定点的推力最大。因此，本工程根据最下层的次高压天然气管道的应力分析结果布置管道支吊架。根据最下层次高压管道在管廊内的详细安装尺寸、材质参数，建立数学模型。截取计算管系典型段，典型段计算管系节点编号及管段尺寸见图8（本段管系A500和A505处为导向支架，A510处为固定支架，其余为滑动支架。长度单位为m，方形补偿器制作尺寸详见图3）。

典型段计算管系节点编号及管段尺寸

b.结果分析

对整个管系进行应力分析，管道应力分析采用Bentley公司开发的AUTOPIPE软件［3］，以ASME B31.3为标准，设计工况下该典型段计算管系应力分析结果软件截图见图9（图例中值为节点应力与管材许用应力的比值）。分别从管道和管道特殊件两方面分析设计的安全性。经计算，设计工况下计算管系应力最大点位于A502节点处，比值为0.67。即，设计管系所承受的应力不超过钢材许用应力的67%。

设计工况下典型段计算管系应力分析结果

根据GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》（2008年版）第3.2.3.1款，对于焊接管道组成件用材料，许用拉应力采用规范附录A的许用应力时，应计入焊接接头系数（根据条文说明第3.2.5条，焊接接头系数取0.9），即，许用拉应力为附录A许用应力的0.9倍；根据3.2.3.2款，许用剪切应力为附录A许用应力的0.8倍。对照管系应力分析的结果，管系整体受力符合规范要求。

深圳大梅沙—盐田坳综合管廊燃气入廊案例

1. 综合管廊概况

深圳大梅沙—盐田坳综合管廊于2007年由深圳盐田区城市管理局出资建设，2008年建成后一直由建设方出资委托深圳市永利实业发展有限公司进行综合管廊的养护，管线单位无须支付入廊费用，仅负责自有管线的日常维护保养工作。泄漏报警器的维护保养等工作也由养护单位（深圳市永利实业发展有限公司）负责。

综合管廊穿越山体而建，长2.68 km，高2.85 m，宽2.4 m，中间维修便道宽约1.0 m，整体呈拱形，中间无防火隔断，没有泄压口，管廊两端各有一个人员出入口。综合管廊两端设有专人看守，其中一端设有监控室，对综合管廊内的天然气泄漏报警器的运行情况实时监控，同时天然气泄漏报警器的运行情况也远传至天然气集团调度中心。

综合管廊内的设计管线有通信、给水、污水、天然气管线，但由于通信信号受屏蔽，实际进入综合管廊的只有给水、污水、天然气管道。综合管廊的断面见图4。

大梅沙—盐田坳综合管廊的断面

2 .天然气管道以及通风系统设计

天然气管道设计压力为0.3 MPa，运行压力为0.15 MPa，管材采用无缝钢管，外直径为426 mm，壁厚为10 mm，材质为10号钢。管道为三层PE夹克钢管，采用焊接连接。天然气管道置于混凝土管墩上，综合管廊内离两端人员出入口约100 m处各设一个膨胀节，膨胀节与管道采用法兰连接。综合管廊内天然气管道设置于单独的砖砌管沟内（称为天然气管沟）并加盖混凝土盖板保护，综合管廊内的天然气管沟见图5。

大梅沙—盐田坳综合管廊内的天然气管沟

综合管廊的人员出入口外墙旁设置了一个DN 50 mm的放散阀（自廊内天然气管道引出），管廊外距离人员出入口约10 m处设置一个DN 400 mm的直埋阀，直埋阀另一侧的放散井内设置DN 100 mm的放散阀，详见图6。

大梅沙—盐田坳综合管廊外的放散阀设置

天然气管沟内沿管沟长度方向每隔100 m设置一个泄漏报警器，为便于检测，泄漏报警器上方的管沟盖板由固定的混凝土盖板更换为可开启的不锈钢盖板。综合管廊的送风机与排风机均布置在山腰的同一房间内。综合管廊内设计有送风和排风系统，送、排风口并排设置在综合管廊中段的顶部位置。送风系统设置送风管道，送风管道一直通至天然气管沟，通过送风管道将外部空气送入天然气管沟，天然气管沟内的空气经天然气管沟两端设置的百叶窗（位于综合管廊人员出入口附近）排出。排风系统未设置管道，直接利用大功率防爆排风机从综合管廊中段的顶部位置向外排风，以实现空气的流通，通风效果差。天然气泄漏报警器与通风系统联动设计，当天然气泄漏报警器报警时，通风系统自动启动。

3 .天然气管道运行管理情况

综合管廊于2008年投产，运行已有8 a。养护单位每天巡查1次，对综合管廊内非管道设施进行维护维修。天然气企业每月开展一次管道巡查，对法兰连接位置、泄漏报警器设置位置进行浓度检测。综合管廊作业严格按照有限空间作业进行审批，作业前必须向管理单位申请，提前1～2 h启动通风系统，空气质量检测合格后方可进入作业。每次两名工作人员一组进入综合管廊，并安排专门的应急抢险队伍在综合管廊出口处待命。由于综合管廊内未设置通信系统，防爆对讲机仅能在180 m的范围内有效，管廊内作业人员难以与管廊外应急抢险人员通信，因此如果在规定的50 min内作业人员未出综合管廊，应急抢险人员立即通知调度中心，并启动应急救援工作。

8年来，综合管廊内的天然气管道运行情况良好，只发生过膨胀节法兰连接处轻微泄漏1次，因处理及时，避免了事故的发生。泄漏的主要原因是石棉垫冬季干燥，密封效果差。天然气管道管理单位鉴于空间有限无法将膨胀节更换为π型自然补偿器，目前采用的措施是冬季对石棉垫添加机油浸泡，起到了一定的密封作用。

由于山体渗水等因素，综合管廊内湿度很大，设计的线缆支架腐蚀较为严重。天然气管道为三层PE夹克钢管，未出现腐蚀现象，表面有明显的水珠吸附现象。在膨胀节法兰连接位置，刷防锈漆保护，已有轻微腐蚀鼓泡。管廊内防爆灯、泄漏报警探头容易损坏，需要经常维修，探头每年更换15～18个/a，误报次数约20～30次/a。

4.综合管廊运行的经验和教训总结

①天然气管道宜增加管沟保护，管沟内设独立的报警、通风系统。这样做的优点是：a.天然气管道泄漏后因为空间受限，少量泄漏后即可达到报警浓度从而快速触发报警。b.小空间内天然气泄漏即使引燃，造成的后果也远小于整舱爆燃的后果。c.针对天然气管沟的独立通风系统所需设计通风量小。d.其他管线进行维护、维修时对天然气管道的影响减小。

②综合管廊进行防火分隔时建议考虑爆炸能够泄压的隔舱形式。从安全评估结果看，无泄压、有防火分隔的综合管廊内爆燃的后果远比无防火分隔的综合管廊严重。

③综合管廊的人员出入口距离（新建设的管廊应考虑在中间设置人员出入口）不宜过远，以免影响巡查人员的应急逃生。

④应考虑综合管廊内环境，选择合适的防爆通信方式，保证通信畅通。

⑤钢管防腐可考虑采用三层PE夹克防腐，效果比外涂防锈漆要好。

⑥补偿器宜采用π型自然补偿器，并充分考虑施工的操作空间。

⑦综合管廊内湿度大，催化燃烧式泄漏报警器易发生误报。激光燃气泄漏报警器适用的相对湿度为5%～95%，更适应综合管廊内潮湿的环境。

⑧放散口、通风系统的通风口高度适当增加。送风口与排风口之间应有一定的水平距离，绝对不能同处一室。

⑨综合管廊进出口切断阀门及放散阀门的设置不宜距离管廊过近，避免处于综合管廊安全评价的爆燃影响范围内。

⑩大梅沙—盐田坳综合管廊的通风系统应按GB 50838—2015要求常开，并满足通风换气次数不小于6次/h的要求。

长沙高塘坪路天然气管道入廊设计

燃气舱

1.工程概况

长沙市高塘坪路（二期）天然气管道入廊项目属于长沙市天然气利用工程中的一部分，该管廊共设有三个舱室：污水舱、综合舱、天然气舱，其中天然气舱为独立舱室，敷设了一条设计压力为0.4MPa、管径为DN300的天然气中压管道，该段管道为长沙市高铁新城片区天然气主干管道，管道长度为1.46km。

高塘坪路地下综合管廊（二期）横断面图

2.工程主要特点

1) 截断阀门舱内布置的本质安全设计

高塘坪路为城市主干道路，如将进出管廊的天然气截断阀门设置在管廊外部时，按照《城市综合管廊工程技术规范》GB50838-2015的要求，天然气阀门应为远程控制阀，势必需要修建阀室，鉴于阀室占地面积较大（占地面积约为300m²）且影响道路景观，将天然气截断阀门设置在管廊内部。基于本质安全性原则，设计选用电液联动阀作为天然气干管的截断阀，该阀门带有爆管检测装置，当天然气管道破裂时阀门将自动切断，即使在管廊断电的事故情况下，该功能也可以实现。

天然气舱室截断阀门设置立面示意图

2) 基于本质安全原则下的管道温差补偿

按照《城市综合管廊工程技术规范》GB50838-2015，天然气舱内有通风要求；此外，天然气截断阀门作为2级释放源，设置在管廊内时，天然气舱更加需要通风，可有效防止可燃气体积聚；因此天然气舱内温度会随外界气温而变化，为消除温差变化给廊内管道所带来的二次应力影响，天然气管道上需设置补偿器。由于在架空天然气管道上常用的不锈钢波纹补偿器有一定的疲劳破坏次数限值且对安装要求较高，为防止波纹补偿器泄漏影响管廊安全，基于本质安全性原则，设计中确定采用Π型补偿器对管道温差进行补偿，考虑天然气舱宽度受限，将Π型补偿进行竖向布置。

天然气管道补偿平面示意图

3) 新颖的放散阀安装方式

舱内截断阀门两侧设置有放散管，廊内天然气管道需要常规维修或抢修时，关断阀门，同时开启放散管上的放散阀进行放气。如果将放散阀设置在天然气舱室内时，会增加天然气舱室内的潜在泄露源，出于安全考虑，将放散管由廊内引出设置在道路两侧绿化带内或便于安全放散的位置处。放散阀采用远程控制阀，同时具备就地、远程控制功能。为防止放散阀遭到破坏，放散阀外部设置有保护罩，保护罩外观尽量与城市周边景观协调统一。

天然气放散阀安装立面示意图

燃气管道廊内布设图

（来源：煤气与热力杂志、管廊建设）

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