教材精读 · 市政工程

燃气管道的分类及施工技术要点

燃气管道工程是城市管道工程的重要组成部分,涉及高压输配、中低压分配及用户引入等多个环节。燃气管道因其输送介质的特殊性,对管材选择、施工质量和安全防护有着极为严格的要求。本文围绕燃气管道的分类体系和施工…

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燃气管道工程是城市管道工程的重要组成部分,涉及高压输配、中低压分配及用户引入等多个环节。燃气管道因其输送介质的特殊性,对管材选择、施工质量和安全防护有着极为严格的要求。本文围绕燃气管道的分类体系和施工技术要点进行系统梳理。

图1

一、燃气管道的分类

1.1 按用途分类

图2

燃气管道按用途可分为长距离输气管线、城市燃气管道和工业企业燃气管道三类。

(1)长距离输气管线

高压 A 输气管通常是贯穿省、地区或连接城市的长输管线,有时构成大型城市输配管网系统的外环网。

(2)城市燃气管道

  • 分配管道:在供气地区将燃气分配给工业企业用户、公共建筑用户和居民用户,包括街区和庭院的分配管道
  • 用户引入管:将燃气从分配管道引至用户室内管道引入口处的总阀门
  • 室内燃气管道:通过总阀门将燃气引向室内,并分配到每个燃气用具

(3)工业企业燃气管道

  • 埋地燃气管道:一般在城市中常采用直埋或地沟方式敷设
  • 架空燃气管道:为管理维修方便,在管道通过河流等障碍时或在工厂区采用架空敷设

1.2 按压力分类

城镇燃气管道按设计压力分为不同等级,其分类见下图。

图3

燃气管道压力越高,管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大,对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。

管材选用要求:

  • 次高压燃气管道,应采用钢管
  • 中压燃气管道,宜采用钢管或铸铁管
  • 低压地下燃气管道采用聚乙烯管材时,应符合有关标准的规定

管网布置原则:

  • 一般由城市高压 B 燃气管道构成大城市输配管网系统的外环网,也是给大城市供气的主动脉
  • 高压燃气必须通过调压站才能送入中压管道、高压储气罐及工艺需要高压燃气的大型工厂企业
  • 中压以上压力较高的干管,应连成环网,初建时可为半环形或枝状管道,但应逐步构成环网
  • 单个居民用户不得与长输管线直接连接

二、燃气管道施工技术要点

2.1 管道穿(跨)越施工技术

图4

为保证城市地下管线安全、最大限度减少对地面交通的影响,可采用非开挖方法进行燃气管道铺设。常用的非开挖管道敷设方法有水平定向钻施工、顶管和夯管等。

(1)水平定向钻施工

水平定向钻是一种将管道沿设计轨迹从入土点导向钻进至出土点的非开挖施工方法,适用于燃气、给水等管道的穿越铺设,能够在不开挖地面的情况下穿越道路、河流等障碍物。

(2)夯管施工

利用特殊设备将钢管沿设计路线夯进,夯进的管道应为钢管,在燃气管道铺设中一般作为钢套管使用。夯管长度一般不超过 80m。在卵石层、杂填土层中夯进时,地层中最大卵砾石粒径或最大块状物的尺寸不得超过 0.5 倍夯进管外径。

2.2 埋地钢质燃气管道安装

图5

(1)敷设位置要求

  • 地下燃气管道不得影响周边建(构)筑物的结构安全,不得在建筑物和大型构筑物(不含架空的)下面敷设
  • 不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越
  • 不宜与其他管道或电缆同沟敷设,当需要同沟敷设时必须采取有效的安全防护措施
  • 燃气输配管道不应在排水管(沟)、供水管渠、热力管沟、电缆沟、城市交通隧道、城市轨道交通隧道和地下人行通道等地下构筑物内敷设

(2)穿越道路要求

燃气管道穿越铁路、高速公路、电车轨道或城镇主要干道时应符合:

  • 穿越铁路或高速公路的燃气管道,其外应加套管,并提高绝缘防腐等级
  • 套管内径应比燃气管道外径大 100mm 以上
  • 套管两端与燃气管的间隙应采用柔性防腐、防水材料密封,其一端应装设检漏管
  • 套管端部距路堤坡脚外的距离不应小于 2.0m
  • 穿越电车轨道或城镇主要干道时,宜敷设在套管或管沟内;套管或管沟端部距电车道边轨不应小于 2.0m,距道路边缘不应小于 1.0m
  • 燃气管道宜垂直穿越铁路、高速公路、电车轨道或城镇主要干道

(3)穿越河流要求

  • 燃气管道通过河流时,可采用穿越河底或管桥跨越的形式
  • 随桥梁跨越河流的燃气管道,其输气压力不应大于 0.4MPa
  • 敷设于桥梁上的燃气管道应采用加厚的无缝钢管或焊接钢管,尽量减少焊缝,对焊缝进行 100% 无损检测
  • 跨越通航河流的燃气管道管底高程应符合通航净空的要求,管架外侧应设置护桩
  • 过河架空的燃气管道向下弯曲时,向下弯曲部分与水平管夹角宜采用 45° 形式

(4)穿越河底要求

  • 燃气管宜采用钢管
  • 燃气管道至河床的覆土厚度应根据水流冲刷条件及规划河床标高确定,通航河流还应满足疏浚和投锚深度要求
  • 在埋设燃气管道位置的河流两岸上、下游应设立标志

(5)管道对口与焊接

  • 管道坡口通常采用手工气割或半自动气割机配合手提坡口机打坡口,管端面的坡口角度、钝边、间隙应符合设计或《城镇燃气输配工程施工及验收标准》GB/T 51455—2023 的规定
  • 对口时将两管道纵向焊缝(螺旋焊缝)相互错开,间距应不小于 100mm 弧长
  • 对口后的内壁应平齐
  • 燃气管道对接安装引起的误差不得大于 3°,否则应设置弯管;次高压燃气管道的弯管应考虑盲板力
  • 不应在管道焊缝上开孔,管道开孔边缘与管道焊缝的间距不应小于 100mm

2.3 聚乙烯燃气管道安装

图6

与传统金属管材相比,聚乙烯管道具有重量轻、耐腐蚀、阻力小、柔韧性好、节约能源、安装方便、造价低等优点。可做深沟熔接,使管材顺着深沟蜿蜒敷设,减少接头数量,抗内、外部及微生物侵蚀,内壁光滑且流动阻力小,无须外层保护及防腐,气密性好、气体渗透率低。但与钢管相比,聚乙烯管也有使用范围小、易老化、承压能力低、抗破坏能力差等缺点。聚乙烯管材一般用于中、低压燃气管道中,但不得用于室外明设的输配管道。

(1)埋地敷设要求

  • 聚乙烯燃气管道与热力管道之间的水平和垂直净距不应小于规范规定,并应确保燃气管道外壁温度不高于 40℃
  • 下管时,不得采用金属材料直接捆扎和吊运管道,并应防止管道划伤、扭曲和出现过大的拉伸与弯曲
  • 宜呈蜿蜒状敷设,并可随地形在一定的起伏范围内自然弯曲敷设,不得使用机械或加热方法弯曲管道

(2)热熔连接要求

  • 热熔连接的焊接接头连接完成后,应对接头进行 100% 卷边对称性和接头对正性检验
  • 开挖敷设不少于 15% 的接头进行卷边切除检验
  • 水平定向钻非开挖施工应进行 100% 接头卷边切除检验
  • 电熔承插连接时,电熔管件与管材或插口管件的轴线应对正,周边表面应有明显的刮皮痕迹,端口接缝处不应有熔融料溢出,电阻丝不应被挤出

(3)拖管法敷设

聚乙烯燃气管道采用拖管法埋地敷设时,拖拉长度不宜超过 300m。在管道拖拉过程中,沟底不应有可能损伤管道表面的石块和尖凸物。

2.4 管线回填及警示带敷设

图7

(1)警示带敷设

埋设燃气管道的沿线应连续敷设警示带。警示带敷设前应将敷设面压平,平整地敷设在管道的正上方,距管顶的距离宜为 300~500mm,但不得敷设于路基和路面里。

(2)示踪线敷设

示踪线应敷设在聚乙烯燃气管道的正上方,并应有良好的导电性和有效的电气连接,示踪线上应设置信号源井。

2.5 燃气管道附属设备安装

图8

(1)绝缘接头与绝缘法兰

对同时具有埋地钢质管道要求的密封性能和电化学保护工程所要求的电绝缘性能管道接头、管道法兰的统称。其作用是将燃气输配管线的各段间、燃气调压站与输配管线间相互绝缘隔离,保护其不受电化学腐蚀,延长使用寿命。

  • 绝缘接头:自紧型阴极保护装置,包括一对钢质凸缘法兰、固定套、密封件、法兰间的绝缘环、法兰与固定套间的绝缘环、绝缘填料以及与法兰小端分别焊接的一对钢质短管
  • 绝缘法兰:紧固型阴极保护装置,包括一对钢法兰、两法兰间的绝缘环或绝缘密封件、法兰紧固件和绝缘套管、绝缘垫片以及与两片法兰分别焊接的一对钢质短管

(2)凝水缸

作用是排除燃气管道中的冷凝水和石油伴生气管道中的轻质油。

(3)放散管

专门用来排放管道内部的空气或燃气的装置。在管道投入运行时排出管内空气,在管道或设备检修时排放管内燃气,防止形成爆炸性混合气体。放散管应装在最高点和每个阀门之前(按燃气流动方向),放散管上安装球阀,燃气管道正常运行中必须关闭。

(4)阀门井

为保证管网的安全与操作方便,燃气管道的地下阀门宜设置阀门井。阀门井应坚固耐久,有良好的防水性能,并保证检修时有必要的空间。井筒结构可采用砌筑、现浇混凝土、预制混凝土等结构形式。

三、总结

图9

燃气管道按用途分长输、城市、工业三类,按压力分离压至低压七级,不同等级对应不同管材。施工要点涵盖:非开挖穿跨越(夯管不超 80m)、钢质管道套管穿越与焊接控制(内径大 100mm 以上、100% 无损检测)、聚乙烯管道热熔连接(100% 卷边检验、拖管不超 300m),以及绝缘接头、放散管、警示带等附属设施安装。掌握以上要点是确保燃气管道工程安全合规的关键。

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