白 雪 峰

(太原天然气有限公司，山西 太原 030024)

1 概述

近年来，国家为优化地下空间利用率，提高日常的巡检维护水准，提出了城市地下综合管廊的建设及试点，在2015年之前因安全方面的问题相关规范中明确表示燃气管线不得进入地下管廊，直到GB 50838—2015城市综合管廊工程技术规范的颁布实施，第4.3.4条明确规定“天然气管道在独立舱室内敷设条件下可以入廊”，同时要求在已建设地下综合管廊的区域，所有管线必须入廊。

本文将以太原市晋源区综合管廊一期工程为例，该工程是山西省首条大型地下综合管廊，也是国内管线最多的综合管廊，入廊管线达到8种，其中燃气管线所处舱室采用1.8 m×4.3 m的独立舱室。鉴于地下密闭空间内燃气易燃、易爆、易扩散的特点，为保证燃气管道的安全运行，本文提出两个层次的安全保障，首先是管廊的本质安全，本质安全是管线投运前管廊结构、监控设施软硬件、燃气管道设计施工安全内容的总和，其对于管廊燃气舱的安全具有先决性、引导性、基础性的地位和作用；其次是管线投运后的巡检、维抢修及应急处置的安全防控，此项内容是管线安全运行的重要基础。

2 燃气管线入廊的本质安全

廊内燃气管线投运前，燃气公司、管廊公司、施工方需进行送气前燃气舱的联合验收，验收内容即是对本文所指本质安全内容的验收，对验收发现的问题应记录并定期整改，复验合格后燃气管线方可投运。

2.1 管廊结构的安全

管廊在主体结构施工完成后，各管线单位方可入廊施工，故作为本质安全最重要的管廊主体结构安全，需由管廊建设单位严格按照设计文件要求进行控制，满足国家相关标准中防火、防爆、防震、防洪的要求，相关政府主管部门也需强化过程的监督、检测及验收，保证管廊主体的安全。

2.2 监控设施软硬件的安全

晋源东区管廊燃气舱内按照GB 50838—2015城市综合管廊工程技术规范7.5.4的要求设置有统一的环境与设备监控系统，环境参数实时监测项目有温度、湿度、水位、氧气、甲烷、照明、通风、排水、标识系统一并作为燃气管线投运前配套系统进行建设。对于燃气管道的安全运行，其最重要的两项内容是可燃气体报警器及燃气仓排风系统的监控系统的可靠性验收，可燃气体报警器须实现对所有监控数据的真实采集、准确分析和及时报警，而报警发生后，新风、排风系统须及时联动，确保泄露燃气浓度安全控制的要求。

结合国内外运行的经验与情况分析，作为安全监控系统最前端的各类型探头和传感器具有举足轻重的作用与地位，探头的可靠性是保证燃气舱安全稳定运行的前提，而探头的定期标定则是考核其履职能力必不可少的重要手段。以晋源管廊燃气舱燃气报警器为例，其采用催化燃烧式传感器，检测原理是通过催化燃烧使元件温度升高，进而改变电阻和输出电压，从而实现泄露燃气的报警。按照《中华人民共和国计量法》和《中华人民共和国强制检定的工作计量器具管理办法》的规定“可燃气体检测报警器属于强制检定计量器具，必须纳入依法强制管理范围，实施定点定周期强制检定。检定周期不超过一年。”管廊单一防火分区的可燃气体检测报警器数量为13个，综合其他监测类别的探头，燃气舱内探头的定期标定面临检定周期间隔短、待检探头数量大、检定费用高的特点。针对探头定期标定的问题，燃气公司在与管廊公司的投运交接前，需将相关内容进行落实，并在入廊协议中明确双方的责任义务，确保安全设备的完备及探头定期标定责任内容的划分、落实。

2.3 燃气管道设施设计施工的安全

晋源东区管廊燃气管线管径为DN300(总长7 000 m)，设计压力0.4 MPa(实际运行压力0.35 MPa)，采用无缝钢管焊接连接(3PE加强级防腐)，燃气管线采用廊内架空敷设，运行环境与室外架空管线所处环境接近，与传统直埋方式相比，入廊管线避免了埋地管线面临的第三方施工破坏及各类型腐蚀的影响。同时巡检人员对于架空管线的隐患及腐蚀程度也能更加直观有效的发现和评估，对于燃气管线安全隐患“早发现、早预防、早处置”具有积极作用。

2.3.1燃气管道气源的控制

1)主线气源控制。

按照燃气管道进出管廊时，应在管廊外部设置阀门的要求，晋源东区管廊古城大街、纬三路在入廊起点处分别设置有室外阀室，阀室作为管线气源控制的作用之外，同时配备压力远程传输系统，运行过程中压力将实时传输至管廊运营公司和燃气公司调度中心，其中古城大街阀室为电动阀门，纬山路设置手动阀门及电磁切断阀，针对管廊压力异常的情况，两处阀室可由燃气公司按照控制系统设置进行自动、人工控制关闭和切断。室外阀室一并集成放散球阀，因管廊燃气管道可定义为城市配气管线，故可不按照输气管道的要求设置紧急放空系统，燃气管道的放散设计以管道的维抢修作为主要用途即可满足国家要求，但是对于管道压力异常的紧急处置，暂无法进行自动泄压放散，需工作人员进入阀室后手动放散。笔者建议管廊燃气管线在日后其他工程设计及后期改造中应予以优化，自动泄压放散装置应与监控设施联动，设定管道压力的安全运行范围，确保监控系统在识别到管道压力超过或者低于警戒压力范围后能够及时泄压。

2)支线气源控制。

为了尽可能减少安全隐患的发生，也为了后期阀门的更换、维修，支线阀门的设计为管廊外部，同时支线阀门两侧各设置有DN50放散球阀，该放散可配合廊内管线的紧急泄压放散使用；支线出廊由于考虑廊体内外的不均匀沉降对管道焊口应力的影响，出廊燃气管线除穿墙处采用柔性防水套管外，出廊后管线亦采用纵向Z字形的变形补偿措施进行控制防范[1]。

2.3.2燃气管道施工过程控制

1)燃气管道焊口及补偿。

法兰接口漏气在管廊燃气泄露中占据了很大的比例，为避免法兰接口连接强度不足的问题，本工程燃气管道接口全部采用无缝钢管进行焊接连接，同时焊缝采用100%射线检验和100%超声波检验无损检测。为了防止管道热胀冷缩对管线焊口造成影响，管廊内燃气管道采用π型补偿，按照一工程一方案、一事一议的设计要求，设计人员结合太原市的气候规律对管道整体应力分析后确定各区段管道补偿量，科学合理设置π型补偿的安装位置。

2)燃气管道防腐层。

国家规范中对于地下管廊燃气管道外防腐层没有强制规定要求，部分地市的管廊燃气管道采用刷漆防腐，但根据相关地市的管道防腐层定期检测的情况分析[2]，潮湿空间中燃气管道使用刷漆防腐时存在防腐层起皮掉落的现象，而聚乙烯(3PE)防腐涂层以其良好的抗腐蚀性、抗水汽渗透性的特点，可有效减缓潮湿环境对于管道的腐蚀，尽可能保证防腐有效期的延长。晋源东区管廊所处地势虽然平坦，但因距离汾河较近，地下水位距离地面仅2 m～3 m，故我公司经技术分析论证后，在地下管廊中管道防腐层决定采用3PE加强级防腐。笔者认为，燃气管道的防腐层选择应根据管廊运行环境及当地气候条件共同决定，管廊所处地层含水量较大的区域，聚乙烯(3PE)防腐可作为燃气管线防腐层的较优选择。

3 燃气舱运行过程的安全

燃气管线运营企业须制定完善的、可操作性强的规章制度及巡检、维抢修应急方案，并与管廊公司对各自巡检负责的内容项目做到明确分工、界面清晰，同时巡检人员应具备相应的管廊专业知识，满足特殊岗位的技能要求。

3.1 燃气舱巡检

燃气舱内运行环境及燃气管线的压力常态为实时在线监控，按照GB 51354—2019城市地下综合管廊运行维护和安全技术标准：“巡检方式应采用人工、信息化技术或两者相结合的方式”的要求，燃气舱安全巡检将人员巡检的优势与在线监控进行有效结合、统一，以在线监控大数据分析检测为基础，结合人工巡检的主观能动性进行安全隐患的早发现、早预防、早处理。

目前国家相关规范尚未强制性的规定燃气舱的巡检周期，GB 51354—2019城市地下综合管廊运行维护及安全技术标准中规定“天然气管道的巡检计划不应大于一个月”；T/BSTAUM城市综合管廊运行维护技术规程中建议燃气管道的巡检周期不应低于每周一次。由于各地市对于地下管廊的巡检周期尚未统一，故燃气管线的人工巡检周期应基于运行管线的压力及管廊内外环境的优劣予以制定，同时随着管廊投运时间变长，巡检周期须一并进行及时调整。结合燃气公司在管廊燃气管线管理及运维经验不足的情况，笔者建议，管廊如满足上文所述的本质安全，巡检周期可按照每周一次的巡检频率执行，对于三项本质安全内容有所欠缺的管廊，燃气公司可根据情况在一周一次的基础上适当增加巡检频次。

3.2 燃气管线维抢修及应急处置

地下管廊燃气管道与直埋管道的维抢修最大不同在于运行环境的不同，管廊内部受可燃气体泄漏量及舱室空间大小等众多因素的影响，泄露发生后管廊内部的通风系统在单位时间的通风量是无法保证舱内可燃气体浓度小于爆炸下限的20%，故GB 51354—2019 城市地下综合管廊运行维护及安全技术标准6.4.14规定：“管廊内严禁带气动火作业”，对于管道泄漏需焊接处理的，应制定专项的施工方案，在对燃气管道放散吹扫、检测合格后，方可进行管道的焊接作业，作业过程中应保持作业环境的通风及各项指标的不间断检测。目前，相关研究中对于管廊的维抢修的真实案例涉及较少，没有大量成熟有效的经验可以借鉴，燃气公司应根据自身实际运行情况制定维抢修应急预案，同时管廊内维抢修应贯彻“先防爆，后排险；先控制火源，后制止泄漏”的处理原则，按照漏气点的严重程度，制定科学严谨的施工方案及时处理。

管廊燃气管道的安全管理和维抢修对于管廊公司及燃气企业是一项全新的工作，在进一步强化安全运行管理的同时，为防止燃气舱事故发生后损失和危害程度进一步扩大，天然气公司与管廊公司须制定管廊内中毒、泄漏、窒息、火灾等天然气事故的应急预案，预案内容及处置流程设置上应做到互通有无、紧密衔接，同时定期组织的应急救援演练须采取联防联动、联调联试的方式，针对演练中暴露的问题及时进行预案内容的修正[3]。

4 结语

随着国家在政策扶持及法律规范的支持，太原市除已建晋源东区管廊和在建科创城化章街管廊外，潇河产业园区内姚村规划路及小牛线综合管线项目也作为2020年山西省重点工程实施。地下管廊作为城市民生工程，燃气管线的安全运行至关重要，除落实管廊结构安全、监控软硬件设施安全、管道安装三类本质安全之外，还需严格执行巡检、维抢修、应急处置管理的制度和方案，确保危险发生时的及时响应、高效处置。