浅谈城市燃气管线工程施工中对地下管线的保护技术及措施

浅谈城市燃气管线工程施工中对地下管线的保护技术及措施

刘帅

北京市燃气集团有限责任公司工程建设管理分公司

摘要：当前我国经济不断的高速发展，城市建设的进程也在不断向前推进。城市对于清洁能源的需求日益扩大，以天然气为主的燃气能源正在逐渐取代我国大中城市以煤炭为代表的传统能源。以北京为例，2012年至2018年北京的天然气消耗量由92亿立方米增涨到180亿立方米。伴随燃气消耗量的增加，城市燃气管网的建设也在如火如荼的进行，北京市燃气集团从21世纪初的年建设管线长度几十公里，到2017年管线建设长度达到1612公里，十几年间年管线建设长度增长了几十倍。我们看到了城市发展、燃气管网日趋完善的成绩，随之而来的也有潜在的危机。燃气管线作为危险级别高、泄露后容易造成重大事故的市政管线，存在着原有的燃气管道的老化、腐蚀的问题，但是由于燃气管道大多为地埋管道不易被人察觉，风险也就容易被忽视。近些年，因燃气管道泄而造成的事故频发，甚至出现多起燃气的爆炸事故，因此造成的经济损失和人员伤亡数量非常骇人。因此，城市燃气的地下管线的安全问题已经开始被人们重点关注，从规划设计到施工建设再到通气投入使用，每个阶段都应当对燃气管线尤其是地下燃气管线的安全与保护给予足够的重视，重中之重则是在施工阶段要做好各项安全保护措施。

关键词：城市燃气；燃气施工；管网工程；地下管线；保护技术

1 燃气管线安全形势

在当今的城市之中，燃气管线可谓是遍及大部分小区、街道，但是由于管线在地下安全隐患更多、风险更不易察觉，故而燃气泄漏以及泄露引发的爆炸事故频频发生。仅就2017年的数据而言，全年燃气泄露以及引起的爆燃事故就高达950起，其中31个省、市、自治区均有所涉及。不仅燃气事故频繁，燃气事故造成的危害也极其大，仅仅计算“7.2”贵州黔西南、“7.4”吉林松原两起燃气事故就造成了13个人死亡、124个人受伤的重大事故。上述可知，燃气管线泄露造成的事故具有突发、群发、危害大、复杂、社会性等特点。因此，燃气地下管线的安全问题迫在眉睫。^［1］

图1 贵州黔西南燃气管道爆炸

2 保护技术的意义

2.1保障燃气供应

由于城市化的程度在不断加深，城市之中基本上所有的家庭都是用的城市燃气管网所供应的燃气，因此燃气地下管线的安全是关系到千家万户的燃气供应的大事。一旦燃气地下管线发生泄漏，在尚未造成爆炸、燃烧事故之前，若燃气运维单位响应迅速，对管道进行修护、评测，短期就可以解决燃气的供应问题。但是，一旦发生大规模的燃气泄漏，甚至造成爆炸事故，管网修复时间较长，临时供应措施又无法保证足够的压力及流量，那么该区域将面临燃气供应的不足或短缺局面。^［2］

2.2避免安全事故

正如前所述，城市燃气的地下管线的安全关系到人民的生命财产安全，关乎社会稳定。但是由于管线又大多都在地下，有着检修难度大、风险难以发现、其他施工单位在施工之中易损坏的危险。因此，燃气的地下管线的安全、保护技术就显得格外重要。

3 地下管线损坏原因

图2 燃气管道抢修原因统计

在对北京某地区进行燃气管线的泄露原因进行统计会发现，泄露最大的原因是由于腐蚀所导致的，占74%。其次分别是外力破坏、施工缺陷、焊接缺陷，分别占6%、3%、12%。笔者对上述原因进行进一步分析可得以下结论：

3.1城市规划不合理

城市在进行市政的规划的时候就需要对燃气、自来水、热力以及其他需要进行地下施工的市政管线工程进行妥善的城市规划。良好的城市规划是地下管线可以安全运行的前提和基础。在当前，以往的城市规划之中存在着短视、混乱、缺乏合理性、缺乏可持续性等问题。这些问题都会造成后来在施工过程中要格外注意的事项。由于规划的问题造成现在城市的地下管线存在水、电、气、热分布混乱，施工混乱的问题。^［3］因此这就会容易导致后期施工过程中产生意外损坏地下管线的情况发生。尤其是燃气管线的施工存在着施工周期不固定、施工环节多、需要配合部门多的问题，一旦城市规划存在细微的不合理之处，就会在实际运行之中造成巨大的危险因素。

3.2市政管网图底管理落后

在进行燃气、自来水、热力以及其他需要进行地下施工的城市建设规划和施工之前，决定采取怎样的路由和施工范围以及如何才能避免意外破坏其他市政管道的很大一部分依据是原有的市政管线综合图底。规划部门是依据原有的图底进行下一步的管网建设的规划。^［4］但是由于早期的市政管线的信息化程度过低，大部分的市政管道的地下管线的设计图纸、施工图纸都是仅仅有纸质版，并没有将其转化成电子信息进行储存。可能会因为存储位置搬迁等各种因素的影响下，市政管线设计图纸、施工图纸都极易发生丢失、损坏的意外。一旦图纸遗失、损坏，在后来的管线路由位置设定时会出现配图不全、位置冲突等情况。施工中就极易发生由于开挖位置有误而造成的市政管道遭到破坏，进而泄露、跑水，甚至造成积水、触电、爆炸等安全事故。

3.3施工单位野蛮施工

市政管线往往根据设计需求，会使用较长一段时间，在经过长时间的使用和地下腐蚀对防腐层的破坏等因素的综合作用，部分市政管线就会处于一种相对脆弱的状态。在这样的一种脆弱状态之下，后期施工单位在进行施工时如果不加以注意和小心，邻近的或者需要上翻或下穿的其他管线就会产生扭曲、损坏等，进而导致像自来水、热力管线的泄露；电力、光缆等线路的断路等后果。往往建设单位和施工单位在赶工期、抢进度、保冬供等原因的压迫下进行抢工，过程中很少会顾及其他地下管线，而采取自己施工最快速、高效的施工方法。而恰恰这样的“高效”施工对于原有的地下管线的损害是很大的。因此，极易催生出各类事故。

另外，野蛮抢工对于燃气管线的防腐层也会有很大的损害。正如前所述，北京某地区的燃气泄漏的原因分析之中74%是由于腐蚀而造成的燃气泄漏。而腐蚀的成因之一就是野蛮施工而对燃气地下管线的防腐层的损毁。

3.4其他原因

管线所在地段受天气、地质灾害等自然因素和人口密集、地上频繁通过大型车辆机械，地面频繁荷载过重等人文因素导致的土质松软、地基沉降等因素，也会对地下管线造成损害。

4 地下管线具体保护措施

4.1科学、合理规划

科学合理的城市地下管线的规划是燃气管网的地下管线安全的前提保障。因此在正式管线设计之前，城市规划部门、燃气建设单位、属地政府等相关方都需要正视前期规划的重要作用，将规划摆在整个项目工程的首要位置，多实地考察、现场踏勘，必要时要多次进行地下管线探测和挖掘探坑，根据市政管线综合图底进行合理的路由初设，并邀请多方的相关专业技术人员论证路由、高程和对重点穿跨越施工方式的可行性。其次，在燃气地下管线规划的过程中要始终坚持远视、可持续的设计方向，保证现在所涉及的地下管线可以实现尽可能的长久使用需求。^［5］最后，要坚持水、电、气、热等地下管线之间的相互协调，避免其他单位在各自施工过程中损害燃气地下管线。

4.2完善燃气管线建设的全链条监督与检测实现对燃气管线的保护

燃气的各类管材，从钢管制作到各级防腐，到开槽下管、焊接，再到射线拍片检查、打压、通球、吹扫，再到土方回填、夯实、恢复路面，再到验收通气，这其中每个环节的工艺都容不得半点怠慢，他们都影响着未来燃气管线在运行过程中的安全与否。只有每个环节都做到万无一失，才能算是对燃气管线的最大保护，更是对公共安全的最大保护。所以，监督和检测各个环节的质量就成了尤为重要的工作。管材在出厂后的质量检测，防腐后的防腐层检测由专业的检测单位来进行。而施工中对管道的保护则应由各参建单位负起相应的责任，尤其是对管道保护比较重要的节点。在明开施工过程中，管材的防腐层很容易磕碰摩擦，这就要求施工单位在现场临时存放管材时不应放置于坚硬的土质或裸露的岩石上，在管材下方应垫有缓冲材料。焊工管道在焊接过程中应按照相关操作规范进行，每道焊口应委托专业公司进行X射线拍片，对不合格的焊口进行修复或重新焊接。管到的打压、通球、吹扫等工作应委托具有专业资质的单位进行，并出具检测报告。管道内部的洁净无污是将来运行过程中减少管道内部腐蚀的必要条件。在管道沟槽回填过程中，应严格按照相关规范回填，不同材质、管径的管道在胸腔、管顶至地面等不同深度对回填土质有不同的要求。同时在地下设置电保护防腐，使之不受电化学腐蚀的危害。

在对非开挖工艺和管网改造工程中对管道的保护则主要依靠合理的施工工艺，在前期设计时应结合地质条件管线高程和需要改造的旧管线的情况选择适合的工艺。在我公司近些年对管网改造工程中使用的非开挖工艺包括U型内插、翻转内衬等，均对被改造的管线起到了很好的修复和保护作用。

以上这些施工过程中对管线的保护措施需要工程管理员和监理工程师对施工现场的严格监督与管理，对管线的保护应当像对对施工安全的管理一样引起足够的重视。

4.3选择合理的施工工艺和对其他管线的保护措施与技术

选择合理的施工工艺和对其他管线的保护措施，是保障包括燃气管线在内的所有地下管线正常运行，不受燃气施工干扰和破坏的最重要的因素。结合前期的探测与勘探，现今对地下管线保护常用的技术与措施有很多，包括悬吊既有管线、拆卸保护、隔离挖槽、砌支撑桩、注浆加固等方法。

以东直门内大街餐饮天然气工程为例，此项目施工时间为2016年9月至2017年5月，施工地点为东直门内大街小街路口至北新桥路口，本人任建设单位工程项目小组组长。此工程最大的难度在于燃气管线穿越现状地铁5号线。由于东内大街及北新桥路口建成历史悠久，地下管线极为错综复杂，所以上穿北新桥路口下方的地铁5号线，只能选择明开挖的施工工艺。而北新桥路口的地下管线综合图和前期对地下管线的探测并未涵盖所有现况地下管线，光已知并行、交叉的地下管道、管沟、线缆、箱涵等就有20多条（处）（如图），未知的私接的不包含在各类管线图班中的管线则更多，甚至有施工后期挖掘出来的明代文物条石等。

图3-图5 燃气管线基槽与地下管线的位置关系

如此复杂的地下状况使得在施工中对各类管线管涵的保护显得尤为重要，但更重要的是，施工完成后，如何不让如此复杂的地下情况对我们新建的燃气管线造成危害。于是在施工开始前，我带领设计、施工、监理单位的相关人员从施工工艺和对各类管线的保护措施和技术上进行仔细的研讨和分析，最终形成如下方案：

既有管线悬吊保护：

新建天然气管道周边既有管线数量为26条，分别为直埋电缆14、电信9条、雨水2条、污水管1条，在开挖前，施工单位将做好各条管线的调查，同时做好标记，在开挖时，设专人进行保护，对管线采取悬吊保护。悬吊的横梁采用32#工字钢，用φ14或φ16钢筋加工套丝或铅丝进行悬吊。线缆和钢管用厚木板包封作为缓冲，管涵和水泥管用角钢和槽钢衬垫并固定悬吊的钢筋。

详
见下图:

图6 管线悬吊示意图

在新建天然气管道安装完成后，对基槽进行回填，在回填至既有管线下方100mm时，停止回填，先对既有挂线下部的回填有机料进行夯实，管线底部做宽度为1m的C20喷射混凝土垫层，在喷射混凝土时先做好钢筋网架；如下图所示：

图7 管线保护平面图

在完成对燃气管线沟槽的的支撑和邻近管线的保护措施后，再开始燃气管道的焊接工作，这是对如此复杂的地下情况做出的相对合理和安全的施工方案。在后期的施工过程中，事实也证明了选择好合理的施工工艺和对地下管线的保护措施、技术，是保障管线施工进行的必要条件。

图8 钢筋网架示意图图

4.4加强日常巡查、运维的全面性

在日常工作之中要格外重视日常对于地下管线检查的重要性。首先，燃气运营公司的专门人员在对地下管线进行周期性检查时，应对电子标识器（信息球）所反映的信息进行解读，对闸井、阀室的阀门进行漏气检查，对调压设施的压力、流量进行检查等等，防患于未然。其次，要设计各类应急预案，抢修措施，在发生泄漏或安全事故时将各类损失降到最低。

5 结束语

当前我国各级城市对于清洁能源尤其是燃气的需求仍旧不断的上升和扩大，因此人们对于燃气地下管道的安全性也将持续关注，期望值也会持续增高。因此，燃气管线在施工过程中对地下管线保护的技术和措施对于燃气行业的发展极为重要。

参考文献:

［1］段巨胜.在市政施工地下管线施工技术的研究［J］．建材与装饰，2017，(19):32－34.

［2］莫北.能源转型此消彼长之间——我国“十三五”能源发展规划透析[J].中国石油企业,2017(z1)：34-35.

［3］林炽乐，姚楠.对市政施工中地下管线施工技术的探究［J］．中国住宅设施，2016，(05):75－77.

［4］蒙永通.市政地下管线施工技术研究［J］．中外企业家，2016，(21):66－68.

［5］李若木.浅谈地下建筑防水工程施工技术［J］．科技资讯，2014，(25):88－90.