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聚乙烯燃氣管道在三水市市政燃氣工程中的應用
摘 要：介紹燃氣用埋地聚乙烯管道的發(fā)展過程及其優(yōu)越性，以及我院在三水市城區(qū)管道燃氣工程中使用聚乙烯燃氣管道的經驗。
1 前言
從本世紀五十年代中期開始，西方發(fā)達國家已經把聚乙烯管材用在市政燃氣工程上。目前世界上每年的聚乙烯管材消耗量已超過100萬噸。
國內燃氣用埋地聚乙烯管材的應用則始于八十年代中期。國家相繼頒布了與聚乙烯燃氣管材使用相關的一些標準和規(guī)程，例如，《燃氣用埋地聚乙烯管材》GB15558.1—95、《燃氣用埋地聚乙烯管件》GB15558.2—95、《聚乙烯燃氣管道工程技術規(guī)程》GJJ63—95）等，從而使聚乙烯燃氣管道在市政燃氣工程中的大規(guī)模應用確立了理論依據(jù)。
2 工程應用
我院于1997年與廣東三水市燃氣總公司簽訂了三水市市政燃氣工程工程總承包合同，負責該工程的具體實施。本文介紹我們在這個工程中如何應用埋地聚乙烯管來達到預期目的。
2.1 管道材料的選擇
目前國內的埋地燃氣管多采用鋼管，國內發(fā)生的多起埋地管道爆炸事故都是由于防腐層被破壞，管道被腐蝕導致管道煤氣泄漏而引起的。如何避免這一問題呢？我們擬采用燃氣專用聚乙烯管替代鋼管。
聚乙烯管材的優(yōu)點是眾所周知的，但其價格如何，可以從表1看出。
DN200以下的管道，PE管比鋼管便宜；對于大日徑的管道，由于PE管壁厚較厚，其價格較鋼管高。對于管件，則PE管管件價格較高。但是考慮到埋地聚乙烯管的使用壽命是鋼管的兩倍，而且施工可節(jié)省防腐費用，因此從總體來看價格仍比采用鋼管低。
通過幾方面比較，我們確定了采用聚乙烯管作為三水市城區(qū)管道煤氣的主要管材，這也是廣東省第一個大規(guī)模采用埋地聚乙烯管材的市政燃氣工程，僅主干管網所采用的埋地聚乙烯管道總長度就超過200km。
2.2 管網流速的確定
根據(jù)《聚乙烯燃氣管道工程技術規(guī)程》GJJ63—95）的規(guī)定，埋地聚乙烯管道內液化氣流速不宜超過5m/s。在這一規(guī)范的條文說明里，對這一規(guī)定的解釋主要是為了防止由于管道內液化氣的流速過高，引起靜電積聚而引發(fā)事故。
而鋼管內液化氣流速可高達10—20m/s，如果埋地聚乙烯管按此流速來進行設計，根本達不到經濟流速，而且勢必導致其管道管徑過大，使整個項目的投資大大增加。為解決這一問題，我們進行多方調研，發(fā)現(xiàn)國外聚乙烯燃氣管道的燃氣流速多在 10m/s以上，幾乎與鋼管相同，而且規(guī)范條文中也提及國外使用流速多在 10—20m/s之間。因此我們通過向規(guī)范編寫單位中國建筑研究院的有關專家咨詢、請教，征得規(guī)范編寫單位同意，將管道內液化氣流速提高到了 10m/s。同時由于 PE管的管道摩擦系數(shù)僅為鋼管的 1/20，因此，在管徑相同和輸送距離相同的情況下，PE管內燃氣的
壓力損失遠小于鋼管。也就是說在管道阻力降相同的情況下，運用PE管輸氣可輸送的距離更遠，范圍更大。
2.3 管道施工
三水市城區(qū)的情況和大多數(shù)實施管道燃氣的城市情況相同，地下情況復雜，各種管道、電信和電力電纜錯綜復雜，造成施工進度緩慢，難以控制。聚乙烯管作為熱塑性的工程塑料管材，與鋼管相比，不但具有一定剛度、強度而且柔韌性好，具有抗壓、抗沖擊、抗拉伸的優(yōu)點，在施工時更體現(xiàn)出較大的優(yōu)越性。
2.3.1 土方開挖
埋地聚乙烯管柔韌性強，其管道焊接連接可在地面完成，然后吊人管溝，因此管溝不需開挖作業(yè)坑，而且管溝寬度可適當減少，因此節(jié)省了開挖土方量，對控制工程成本和施工進度都有一定作用。
2.3.2 障礙物規(guī)
鋼管受其自身剛性的限制，在遇到障礙物時只能依靠增加彎頭等管件進行規(guī)避，而埋地聚乙烯燃氣管可利用管道的自然彎曲進行規(guī)避，施工更靈活、方便。
規(guī)范上對于埋地聚乙烯燃氣管與其他管道、管線的間距都有明確的規(guī)定，但實際施工中由于現(xiàn)場限制，往往難以保證最小問距。目前國內有關專家對于規(guī)范中規(guī)定的這一問距也持有不同看法。主要因為目前聚乙烯燃氣管設計規(guī)范規(guī)定的間距，和原來城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范中鋼管與其他管道、管線的間距相一致的。而對于鋼管，由于一些電力、電信電纜會帶有一定電流，而影響鋼管的防腐效果和壽命，所以才規(guī)定了這一最
小間距。但對聚乙烯管則不存在這一問題，因此專家建議可適當降低埋地聚乙烯燃氣管與其他管道、管線的問距。因此在施工中確實無法滿足規(guī)范要求的情況下，通過與有關部門協(xié)商，采取必要保護措施，這一間距可適當縮小。
2.3.3 安全措施
聚乙烯管在尖銳物體的外力作用下容易被擊穿，而且目前國內大部分城市尚沒有建立完善的市政管線綜合信息系統(tǒng)，各個部門施工隊之間交叉作業(yè)頻繁，由于施工而導致的破壞管線事故時有發(fā)生。為盡量避免這類事故發(fā)生，我們采用了以下安全措施：
（1）管道路面沿線每隔2—3m鋪設標有燃氣管道字樣的地磚和標志牌，提示地下埋設有燃氣管道。
（2）沿管線方向，在管線上方200mm處埋設黃色聚乙烯示蹤帶（標有燃氣管道字樣，內夾帶有金屬示蹤線），起警示作用，以引起施工人員施工時的注意。金屬示蹤線又為將來維護及搶險時，利用金屬探測器探明管線走向和位置提供方便。
（3）優(yōu)先選用黃色聚乙烯管材。因為目前國內的管材分黑色和黃色兩種，黑色管材埋地后不容易辨認，施工人員在不注意的情況下，容易導致管道受到破壞。同時我們經過對其它城市的調研，發(fā)現(xiàn)一些值得借鑒和參考的做法。如在管道上方200mm處，聚乙烯警示帶下方沿管線方向埋設一條紅磚帶，一方面對管道起一定的保護作用，防止外力破壞，另方面在施工中容易引起施工人員的注意。
2.4 日常維護及維修搶險
2.4.1 日常維護
國外經驗表明，聚乙烯燃氣管的安全性在正常使用時比鋼管高，但受人為破壞的可能性高于鋼管，因此，防止人為破壞成為了日常維護的重點，它包括：
（1）在建立完善的管道竣工資料數(shù)據(jù)庫的基礎上，加強管線巡查，發(fā)現(xiàn)在管線上方施工、開挖或有可能與管線發(fā)生交叉的行為，應及時制止并加以處理，防止人為破壞事故發(fā)生。
（2）配備必要的地面燃氣檢測裝置足時對管線上方路面進行燃氣泄漏檢測。
2.4.2維修搶險
燃氣搶險人員應接受專業(yè)培訓并取得有關部門頒發(fā)的上崗證。同時搶險隊需配備整套專業(yè)的燃氣搶修設備，如手提式地下金屬探測裝置、地面燃氣泄漏檢測裝置、電熔焊機、壓管器、隔離球及常用管件等。
當接到事故報警后，搶修人員在最短時間內找到泄漏地點進行搶險，下面簡介常見的搶險維修方法：
（1）對于管道局部的較小孔洞及裂縫，可采用電熔鞍型管件將破損日擋住后，通過電熔焊機利用聚乙
烯管材的熱塑性使鞍型管件與管道管壁熔為一體，從而達到修復管道的目的。
（2）當DN200以下的管道發(fā)生較大破損時，可利用管道本身的柔軟性，在破損處兩端用燃氣專用壓管器將管道壓扁，然后把氣源切斷，再對破損處進行維修。對于DN63以上的管道，通常壓扁器并不能完全切斷氣源，如施工現(xiàn)場要求完全杜絕泄漏，可按大口徑管的搶險方案進行搶修。
（3）對于大口徑的管道的破損，則在破損處兩端鉆孔（專用PE管鉆孔工具），然后將隔離球塞人孔內，并充人惰性氣體使隔離球膨脹從而將管道堵塞。然后對中間的破損部分進行切割更換處理。對于不容許停氣的搶修，可在隔離球外側再鉆兩個孔，然后連接旁通管臨時供氣。
3 結束語
隨著國家西氣東輸工程的展開和廣東省大天然氣工程的逐步實施，燃氣用埋地聚乙烯管材將得到更廣泛的應用。
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