高层建筑燃气管道设计与安全分析

摘要：在城市中，高层建筑的管道电气化不仅能够提高经济效益，还能够节约能源。随着城镇建设的不断推进，高层建筑越来越多，其燃气管道的消防安全成为人们关注的焦点。本文探讨了城市高层建筑燃气管道的安全设计问题，结合实际情况，在分析城市燃气管道设计及防腐问题的基础上，重点探讨了高层建筑燃气管道设计应注意的问题，可对今后高层建筑燃气管道安全设计提供一定帮助。

关键词：高层建筑；管道燃气；安全设计

中图分类号：TU97文献标识码： A

引言

高层建筑的燃气管道设计中，应充分重视管道的安全设计问题，其中首先应保证城市燃气管道设计及防腐蚀问题，其次应充分考虑高层建筑长期使用中的多种需求，再次应结合消防安全、环境状况、建筑安全、气源、压力等问题通盘考虑。

一、建筑燃气管道安全事故

民用燃气作为清洁能源，正在城市广泛、农村逐步普及。据国家统计局数据，我国城市燃气普及率，从2001年的60.4%增长到了2011年的92.4%（图1）；按照国家住建部的《全国城镇燃气发展“十二五”规划》，我国城市燃气普及率目标为94%以上，县城及小城镇的燃气普及率目标为65%以上，居民用气人口、用气家庭数、居民用气量分别达到6.25亿、2亿户、330亿m3。

图1全国城市燃气普及率

在民用燃气普及的同时，有关燃气爆炸的案例不断被报道，住宅炸损、局部坍塌，住户财产受损、身体受伤甚至死亡。2013年6月11日[1]，苏州燃气集团下属液化气经销分公司横山储罐场生活区综合办公楼一楼的职工食堂厨房发生燃气泄漏爆炸，导致约400平方米的三层办公楼坍塌，11人死亡（图2）。

图2苏州市某单位职工食堂燃气爆炸

二、高层建筑燃气管道设计

（一）、引入管选材

室内外燃气管道连接过程中，关键的环节是燃气引入管，燃气工程能否安全运行受其影响很大。为使燃气引入管能有效到达建筑物燃气引入部位，上下水管道、热力管道等多条管道有时需要进行跨越，都是在居民楼前进行敷设，这就不可避免会遭受周围环境的腐蚀。所以，应当高度重视设计中对燃气引入管选材工作。常用的民用燃气用户引入管，设计中可选用钢骨架聚乙烯塑料复合管，但其低温冷脆性在冬季施工过程中应格外注意，应在室内进行人工弯制工作，多次成型且要求温度保持在0℃以上，还应该注意弯曲部位的外观变形问题。

（二）、室内燃气立管

为解决燃气管道的温度变形，波纹管补偿器应设置在建筑物中间楼层中间进行补偿，其中，在实际使用效果的基础上结合理论计算确定补偿量。室内燃气立管具有较大的自重以及较长的长度，管道的支撑问题是设计中需要考虑的问题。可在设计中采取以下措施，把一段横向管道进户楼层上一层或者燃气进户楼层，这样燃气立管的自重就可以利用横管段受力来进行承担。对于立管高度超过100m的情况，左转换立管位置形成N字形可以设置在50m左右，用金属波纹管连接两段立管，同时，把固定支座承重设置在立管底部。这样的设计能够较好体现出较强的实用性，既能够满足用户装饰要求，保证美观，还可保证管道的安全。

（三）、消除附加压力的影响

对于高度适中的高层建筑而言，其附加压力较小，因此，可以采用设置分段阀门的方式尽可能地减小附加压力对建筑燃气管道的影响。对于高度较高的建筑燃气用户来说，可以将低压调压器设置在燃气表的前面，也可以将高层和底层的供气系统分离开来，从而满足高层建筑中不同楼层对于燃气的要求。

（四）、建筑物的下沉补偿

通常情况下，高层建筑的整体较大，整个基础需要承受较大的静动载荷，随着时间的推移会出现整个建筑沉降现象，在工程完工后的头3年这种现象较为明显。建筑沉降会严重影响燃气管道的安置，这是因为燃气管道会随着建筑物一起沉降，而外部的埋地以及架空管道不会沉降，这样一来，在管道的引入处会产生阻碍建筑物下沉的力，从而破坏管道，甚至还会导致燃气的泄漏，出现燃气供应中断事故。在进行高层建筑的燃气管道设计时，要充分考虑建筑沉降这一因素，适当调整燃气管道的工艺设计。

三、燃气管道设计及防腐蚀要求

（一）、燃气管道阴极保护法

对于大部分埋在土壤中的金属管道的燃气管道，阳极区和阴极区都会由于各种原因出现在土壤包围的金属管道中，对金属管道进行阴极保护是为了避免局部腐蚀情况出现在阳极区。强制电流法和牺牲阳极法是保护电流供给方式的两种方法。对于城市范围内的埋地钢管，牺牲阳极法较为适用，因其具有保护电流利用率高、安装维护费用低、对外界干扰少、无需外部电源、无需征地或占用其他建构筑物等特点。

（二）、埋地燃气管道阴极保护设计

在选择电防护法时，应注意：土壤电阻率对选用外加电流阴极保护时并无任何限制。在土壤电阻率＞100Ω・m的场合中，不宜使用镁阳极；在土壤电阻率＞200Ω・m的情况下，不应使用锌阳极。对地电位应达到-0.85V或更负是选用阳极的保护效果的要求，这在牺牲阳极法中能得到很好体现；硫酸根含量大于0.5%，且硫酸盐还原菌在水中或土壤中存在时，地电位应达到-0.95V或更负是对于通电后的要求；对于阴极电位较自然电位在通电时进行分析，要求其向负方向变化值应大于300mV；对于埋设相关的牺牲阳极过程中，应当注意埋设的距离，满足保护的燃气管道的距离为0.3~7m之间，尽量在潮湿的土壤中进行直埋设处理，在1m范围内控制埋设深度，卧式和立式是两种常见的埋设形式。其他金属构筑物应严禁在保护管道和阳极之间进行设置。

（三）、防泄漏问题的处理

对处于接头处的无缝钢管的镀锌管，为了防止发生泄漏，焊接连接应用在接头处。为防止住户钻孔凿穿管道，以及便于日后的维修，管线走向应尽量在楼板埋管位置、墙面进行标明，梁底或墙角是管道设计的合理走向。相应的强度及气密性试验应在进行管道隐蔽前进行，试验压力为0.4MPa，封管必须在检验合格后方可进行。

四、高层建筑燃气管道中的安全分析

燃气很容易引发爆炸，当高层建筑中的燃气管道由于外界因素的破坏导致气体泄漏，在这种人口密集的地方，由于爆炸造成的事故后果将是无法想象的，会带来极为消极的社会影响。对此，高层建筑的管道燃气设计要严格按照相应的标准进行，在施工时应该严格按照相应的规范进行。

（一）、制定应急处置措施

①当消防部门接到高层建筑管道燃气事故报警之后，应该在第一时间内报告给地方政府和公安机关，并且通知相应的燃气管理单位。②要积极调集抢险救援和防化洗消等器材装备。③要尽快成立临时灭火救援指挥部，其组成人员包括:安保、消防指挥员、燃气管理部门负责人、工程技术人员以及事发单位的负责人等。

（二）、加强立法和宣传

对于立法部门来说，应该根据相应的规定，制定出适合本高层建筑的燃气设施保护法规，保证燃气管道在所有环节都有法可依，如设计环节、安装环节、使用环节、检验环节等。负责燃气的企业要积极组织员工进行相关知识的培训和学习，提高工作人员依法操作和依法管理的思想觉悟，提高他们保护燃气管道的能力。

（三）、建立事故应急体系

最近，我国颁布了《中华人民共和国突发事件应对法》，政府部门要不断建立和完善应急救援体系，针对高层建筑中管道燃气引发的泄漏、燃烧以及爆炸事故，要积极制定事故处理预案；要对发生的事故进行等级划分，并根据不同的等级发挥应急指挥、信息传递、组织保障等功能。

结束语

总而言之，在进行高层建筑燃气管道的设计时，要全面考虑多方面因素，包括: 压力、气源、安全、建筑、环境以及消防安全等，权衡各方面利弊，最终确定可行的设计方案。只有将燃气管道的设计与高层建筑主体的设计同步起来，进行同步施工，才能达到最佳的设计效果，在安全上才最有保障。

参考文献

[1] 刘传谊．城市燃气发展之我见［J］．中国建设信息，2004(14)．

[2] 韦武亮.高层建筑管道燃气设计中管道的安全设计[J].中华民居，2012，(3).