朱旭东

摘 要：随着石油化工企业生产规模和厂区占地面积的不断壮大，作为转运石油化工物料关键设施的管道管廊，也从一般的地面建设开始向隧道内建设这种形式发展。隧道管廊作为一种特殊形式的构筑物和化工生产设施，与一般意义上的交通隧道和一般意义上的管廊截然不同，其综合具有封闭性、情况不明性、联络与救援困难、局部狭长范围内危险化学品高度集中、结构和管道设施交错复杂、通风照明及交通救援受限、基础设施维护不便、火灾消防安全隐患极大，且事故后果严重等多重特点。目前我国对于这种特殊类型生产设施的安全消防设计规范尚未成熟，研究较少，中海石油大榭石化在2016年建成投产的厂际间隧道管廊工程，在这个领域总结出一定设计经验，为今后继续开展石油化工隧道管廊及类似城市地下通廊等大型封闭式公用工程、储运设施的安全消防设计提供了很好的借鉴与参考。

关键词：隧道 管廊 石油化工 安全 消防

中图分类号：TU990 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（c）-0033-05

2016年3月中海石油宁波大榭石化建成投产了一座大型石油化工厂内物料隧道管廊，该项目的顺利运行，标志了多个跨专业工程技术难题的重大突破。为今后继续开展隧道管廊及类似地下通廊等大型封闭式公用工程、储运设施的消防设计提供了很好的借鉴与参考。大榭石化隧道管廊作为馏分油综合利用项目的子项目，是大榭石化为化解用地限制，连通分布在山区两侧布置的厂区和罐区，进行物料输送的重要工程。一方面解决了沿环岛社会公路建设管廊，风险隐患多，安全间距不满足设计规范要求的问题，同时将管廊建设距离由2.5 km缩短至1.3 km左右。

1 隧道管廊基本设计情况

1.1 隧道本体结构设计情况

该隧道进口位于大榭岛开发区太平村东，出口位于环岛北路及原大榭厂区西侧，全长1326 m，宽度16.2 m，高度为10.5 m，开挖断面225 m2。隧道纵坡为“一”字坡，坡度为：0.81%。隧道进口高程：+5.000m，出口高程：16.000 m。采用复合式衬砌，二次衬砌采用C35防水钢筋混凝土（大于45 cm）。隧道穿越出露地层为中生界侏罗系上统西山头组（J3x）含角砾凝灰岩，稳定性较好，以Ⅱ～Ⅳ级为主。隧道采用复合式衬砌，设计支护参数选择以工程类比为主，并进行理论分析计算（有限元、荷载-结构法）进行校核；主体结构耐火极限不应低于2 h，复合式衬砌按照新奥法原理进行设计和施工。初期支护：由工字钢拱架，径向锚杆（管）、小导管、钢筋网及喷射混凝土组成；钢拱架之间用纵向钢筋连接，并与径向锚杆及钢筋网焊为一体，与围岩密贴，形成承载结构。二次衬砌：C35、P10模筑钢筋混凝土（大于45 cm）。

1.2 管廊管架及工艺管道设计情况

1.2.1 管架结构设计情况

管架总长1360 m，横轴240个轴线，每36 m设1处伸缩缝，每80 m设1处固定架水平推力按15 t设计，间距4 m，活动架间距6 m水平推力按1 t设计。纵轴3个轴线间距5 m。管架断面及地面管墩共5层布置，管架层间距1.5 m，管墩层高2.2 m，管架顶标高7 m。管架基础及管墩采用C30混凝土浇筑，管墩间采用8 cm厚C30混凝土填灌，地脚螺栓材质为未经热加工的Q235-B，螺母和垫片材质与地脚螺栓相同，地脚螺栓均带双螺母。管架基础顶面露出隧道面层200 mm，管架基础地基承载力>300 kPa。管架结构材料采用Q235-B，焊条采用E43系列，焊缝高度≥6 mm，对接焊缝的质量等级为II级，角焊缝质量等级为III级，H型钢主要规格H350×350×12×19、H294×200×8×12、H244×175×7×11，管架钢结构总量2 300 t。管架检修通道采用钢格板，型号G255/30/100FG。

1.2.2 工艺管道设计情况

隧道内管廊铺设炼油厂工艺及热力、给排水、消防管道共80根，管径范围DN50-DN1300管道内介质操作压力范围0.05～2.2 MPa，介质火灾危险性范围，乙类占70%、甲类占16%、丙类占9%，其余为蒸汽、消防水等非危险化学品。

隧道管廊中火灾危险性质为乙A类以上关键危险性的物料介质管道共30根，见表1。

整个隧道管廊上管道的管径设计按SH/T3108-2000经济流速选取。可燃介质管道按SH3501-2011进行施工及验收、其余管道按GB50235-2010、GB50184-2011进行施工及验收。防腐保温设计方面，甲醇管道采用外涂防晒防腐涂料，苯管道采用热水伴热保温，常压渣油、催化油浆、蜡油、重污油等管道采用蒸汽伴热保温，苯乙烯管道采用保冷材料。可燃性气体放空管道坡向隧道管廊入口设置的凝液罐，坡度不小于2‰，隧道内其它位置不设置分液罐，隧道内可燃易燃介质管道不设阀门、法兰及膨胀节，全部采用自然补偿。所有管道焊缝除按照相关规范进行检测以外，全部进行100%无损超声波探伤检测，以保障施工质量。蒸汽伴热管道的凝结水回收处理。为提高管道安全性，隧道内管道设计均采用加厚管道，隧道通过液体管道两端均设截断阀。

另外为避免隧道内管道长期运行，发生因管道固有設施设计薄弱而产生的泄漏隐患，对于管道自然补偿器前后管段上设置的低点放净倒淋管接头，本管廊管道采用了特殊设计的配等长丝堵的带内螺纹的加强管嘴，规格形式为：DN25 SCH80 L=80mm PE/M ENR STD，DN20 SCH80 L=80mm PE/M ENR STD。由于设置了内置丝堵，该种管嘴可以有效避免普通油品储运管道经常发生的：因物料长期积存在管道底部放净短管中形成腐蚀物积累盲肠，而出现的腐蚀泄漏问题，大大降低了隧道管廊的运行安全风险，此种管嘴的制造图见图2。

2 隧道管廊的消防安全相关设施设计情况

该隧道管廊的具体设计按照《石油化工企业设计防火规范GB50160-2008》厂内管廊执行。同时为了提高的本质安全性，参照《建筑设计防火规范GB50016-2006》。

2.1 隧道管廊的防火设计与引用规范条文

主要参照《建筑设计防火规范GB 50016-2006》中的有关条例。具体的设计关键点见表2。

2.2 隧道管廊的通风设计

主要设计依据为《公路隧道通风设计细则JTG/TD70/2-02-2014》《采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003》《爆炸危险环境电力装置设计规范GB50058-2014》。具体的设计关键点见表3。

隧道通风系统风机运行模式为：（1）隧道正常通风工况，射流风机一般为单向运行，24 h开启，隧道断面风速不应小于2.3 m/s，可根据自然风速的大小，开启部分射流风机，送风方向洞内自然风向相同。（2）当隧道检修或安装通风时，应开启全部射流风机，送风方向与洞内自然风方向相同。（3）火灾时，关闭隧道内射流风机，开启疏散通道两端正压送风机。隧道通风设备的基本数据见表4。

2.3 隧道管廊的电气设计

主要设计依据为《供配电系统设计规范GB50052-2009》《低压配电设计规范GB50054-2011》《公路隧道通风照明设计规范GB50016-2006》《爆炸危险环境电力装置设计规范GB50058-2014》《交流电气装置的接地设计规范GB/T50065-2011》。具体的设计关键点见表5。

2.4 隧道管廊的火灾自动报警和有毒有害气体报警系统设计

在隧道内设置光纤光栅感温探测系统和手动报警按钮。光纤光栅感温探测器间距6 m，在隧道顶部设置2根光缆，当隧道内有火情发生时，火灾报警控制器联动关闭隧道顶部风机，同时开启疏散通道内的风机。手动报警按钮设置在靠近检修通道一侧的管廊立柱上，间距约50 m。根据《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范GB50493-2009》，在隧道内设计可燃气体报警（17台）和有毒气体检测报警器（17台）每隔200 m设置一处。

2.5 隧道管廊的电视监控、电信及线路设计

为满足安全保卫、防火监视、生产调度指挥和生产操作、维修、抢修、巡回检查、消防、急救等需要，管廊内设置电视监视、无线电对讲通信、扩音对讲系统，保证对生产全过程监控通信的管控。

电视监控摄像仪为一体化彩色摄像仪主要设置在隧道顶上，间距100 m，且在隧道两端出入口设置摄像仪，用于记录出入隧道的人员。配套变焦镜头8～120 mm、电动云台、防爆型式ExibIICT6。

扩音对讲系统采用分散放大式，对讲话站为25 W内置放大，防爆型式ExibIICT6，设置在检修通道附件，两台话站间距不超过200 m，安装高度一般为中心距地坪1.3～1.5 m面向操作通道。对讲机柜设置在现厂区控制室内，电源由仪表用UPS提供。扬声器15 W，防爆型式iExibIICT6，一般设置在噪声源附件，相邻的扬声器同向设置，扬声器高度一般不低于2.5 m，扬声器声压级别选择按距离每增减1倍，输出声压减弱6 dB考虑。

隧道管廊电信线路包括扩音对讲线路、电视监视线路及火灾报警线路，各系统线路独立组网。扩音对接系统电缆采用配套专用电缆，线路沿电缆槽盒敷设。电视监视系统信号线路采用单模光缆，沿电缆槽盒敷设。火警线路采用阻燃系列双绞屏蔽电缆，手动报警按钮主电缆采用多芯电缆，适当位置设接线箱，至设备采用放射式配线，主线路沿电缆槽盒敷设。主电源采用AC220V 50Hz（UPS），对火警设备配置专用蓄電池及联动电源后备时间8 h。

3 需要进一步完善的方面

大榭石化隧道管廊工程在生产运行工况下，还需要重点开展以下一些方面的探索和努力：（1）应用CFD技术对隧道管廊进行火灾过程中温度传播、烟雾传播、火区发展的数值模拟研究，以找出系统性缺陷，提高本质安全；（2）完善通风控温手段，增设风速、风向、温感测控设施，保证设计换气次数和通风质量，满足正常工况下预防高温老化影响和减少有害气体积聚的需要；（3）提高监控设施标准，研究实施连续轨道式实景、红外热成像一体化监控装置的可行性和安装方案，实现可追溯、全方位、无死角的管理；（4）加强火灾、泄漏、中毒、环境污染等事故应急演练和狭小空间管道、隧道顶棚、钢结构、照明、防火涂料等设施的施工检维修技术装备的投入，满足正常运行和事故处置的需要。

4 结语

隧道管廊与城市地下通廊等设施一样是集多种风险于一体的重要特殊生产系统，有较为广阔的应用扩展空间，保证它们的安全可靠运行，还需要从设计、施工、选材、运维、管理等个方面不断提高标准、加大投入、总结经验、深入研究。

参考文献

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[2] 胡隆华，彭伟，杨瑞新.隧道火灾动力学与防治技术基础[M].北京：科学出版社，2014.

[3] 米立甲，邹金杰，章立峰.管廊隧道工程机电施工图[Z].华东勘测设计院有限公司，2015.