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上海鋼管行業協會官方網站

焊管在地下管廊應用的比較優勢及其適用標準和安全維護問題的研究

2018-12-11 上海鋼管行業協會 閱讀

【內容摘要】本文簡述了我國地下管廊2018-2020年規劃與實施概況,闡述了焊管在地下管廊應用的比較優勢,研討了焊管在地下管廊的適用標準,指出我國每年新增地下管廊約1000公里,安全維護問題是涉及城市的生命線。有條件的城市應當推廣智慧官網及地下隧道構筑物的人工智能巡檢系統,有效避免各類管線及隧道建筑結構災害事故的發生。暫時沒有條件的城市應當預留出檢測空間。

(一)關于地下管廊建設在2018-2020年的規劃與實施概況

綜合管廊就是建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施。城市綜合管廊是21世紀城市現代化的標志之一。綜合管廊充分利用好城市地下空間、提供城市綜合管理能力也是衡量城市管理者能力的重要評判標準之一。近幾年,我國的城市綜合管廊在規劃和建設中迎來了爆發式的發展,目前,我國的城市地下綜合管廊已在31個省、直轄市和自治區的167個城市中建設或投入運行。截止2018年4月,全國綜合管廊擬在建里程已經超過7800公里。各地紛紛制定綜合管廊建設規劃,越來越多的公司參與到了綜合管廊的建設中,舉例如下:

(1)天津市2020年將建設地下綜合管廊50-70公里

截止2018年1月天津市綜合管廊開工建設總計17.7公里,年底前中新生態城將再開工建設3.5公里,到2020年全市建設地下綜合管廊50-70公里。作為國內首個工業園區地下綜合管廊系統,靜海區濱海電鍍產業園區建設工業廢水地下管廊全長12.5公里,目前已建成2.5公里,并投入使用,其中有14種電鍍廢水收水管,同時布設電力、電信、自來水、消防等其他管線。中新生態城綜合管廊一期工程總長4.6公里,2018年3月開工,預計年底具有管線入廊條件。寶坻新城西環路地下綜合管廊工程建設總規模6.8公里,收納了給水、熱力、電力、通信等管線,將于2019年6月完工。

(2)昆明市中心城區綜合管廊專項規劃(2014-2020年)規劃新增8條綜合管廊,合計里程116公里。

(3)云南全省2020年建成500公里地下管廊,投資200億元,昆明、曲靖、保山繼續推進綜合管廊建設,玉溪、紅河、大理、麗江要盡快啟動城市綜合管廊建設。

(4)武漢市江夏區黃家湖大道地下管廊長6公里,沿線高壓管線、電力、通信、給水、污水、再生水、燃氣管線全部進入管廊,整個工程2018年內完工。

(5)杭州市富陽區金橋北路市政綜合管廊工程PPP項目申領到營業執照,為工程推進奠定了堅實基礎。

(6)北京市王府井首建設綜合管廊項目,全市今年將開工建設30公里。北京市今年規劃開工建設冬奧會延慶賽區、北京新機場臨空經濟區等綜合管廊項目約30公里,其中,王府井地區首次建設地下管廊項目,預計2020年前投入使用。到2020年,北京將建成地下管廊150-200公里。

(7)江西贛州市首條地下綜合管廊開工。

蓉江一路管廊項目在贛州蓉江新區開工建設,全長5.5公里,2017年完成300米示范段,2018年建設完工。整個管廊投資3.3億,工程設計廊寬7.4米,高4.6米,為雙艙設計,分為綜合艙和電力艙。按規劃,該新區在2018-2020年內再建5條地下管廊,共計38公里,總投資40億。

(8)成都市將完成21個地下管廊試點項目。

四川成都市將在中心城區和天府新區擴造城市地下管廊“十四片”總體格局,2018年完成21個地下管廊試點項目,到2030年將建成1000公里。

(二)焊管在地下管廊應用中的比較優勢

地下管廊敷設有輸氣(天然氣)及輸水(給排水)管線,目前國內輸氣有焊管(SP)、塑料管(PVC)、輸水有焊管(SP)、預應力鋼筒混泥土壓力罐(PCCP)、球墨鑄鐵管(DIP)和塑料管(PVC),各種管型存在激烈的市場競爭。國家有關地下管廊建設標準中已明確輸送天然氣用鋼管,因此,焊管在地下管廊應用輸氣的地位已經穩固,沒有什么爭議;而且從造價來講,由于輸氣管線不在埋地,故輸送天然氣管線的外防腐可以不再用3PE,這樣鋼管總的造價就降下來了。

在輸水管線中,焊管具有下列優勢:

①強度:可以達到350-800MPA,確保安全。

②韌性:韌塑性好,可以抵抗地震、塌方、地基沉降等自然災害事故。

③管道接口:采用焊接連接,結合力強,維護方便。

④尺寸精度:鋼管外形尺寸精度高、管長控制的定尺范圍寬,從9米、12米到數十米都可以,減少現場對接數量,降低工程施工造價;同PCCP及DIP管相比,輕量化明顯;在等強度情況下,鋼管壁厚比PVC要薄,強度與塑韌性更好。

⑤產能大:焊管產能大,供貨能力強,螺旋焊管生產線多個城市都有,供貨方便。

(三)關于焊管在地下管廊適用標準的研究

①鋼管產品標準規范:目前地下管廊用鋼管沒有專用的鋼管標準,根據用途不一樣,不同的設計單位使用自己系統的標準。例如:(A)地下管廊中燃氣鋼管,普遍參照GB 50028《城鎮燃氣設計規范》和GB/T 9711-2017《使用天然氣工業 管線輸送系統用鋼管》或API SPEC 5L(45版)《管線鋼管規范》來設計。例如:(B)地下管廊中水管道鋼管,普遍參照GB/T 3091-2015《低壓流體輸送用焊接鋼管》、GB/T 13793-2016《直縫電焊鋼管》、CJ/T 120-2016《給水涂塑復合鋼管》、GB/T 28897-2012《鋼塑復合管》、SY/T 5037-2012《普通流體輸送管道用埋弧焊鋼管》來設計。總之,這些標準都是成熟的標準,普遍適合焊接鋼管在地下管廊中使用。

②鋼管內外防腐:目前地下管廊中也沒有專用的鋼管內外防腐標準。各個地方或各個系統的單位都分部使用自己系統中常用的防腐方式。例如:(A)浙江金洲管道科技股份有限公司中標的福建平潭地下綜合管廊工程,水管道鋼管防腐標準執行:中華人民共和國水利行業標準SL 105-2007《水工金屬結構防腐規范》。其中管道內防腐:內防腐前焊接管道內壁采用噴砂除銹達到Sa>2.5級標準,在工廠內進行內防腐,采用獲得飲用水衛生許可證的無溶劑環氧樹脂涂料,漆膜厚度不小于350μm。其中管道外防腐:防腐前采用拋丸或噴砂除銹達到Sat2.5級或手工除銹達到St3級標準;除銹后,外壁涂底漆兩道,采用環氧富鋅底漆,厚度70μm,中涂環氧云鐵防銹漆兩道,厚度90μm,面漆三道,丙烯酸聚氨酯面漆,厚度55μm,總厚度不小于215μm。為了保證工程進度和防腐質量,經過與設計院和業主的技術交流,最終采用了粉末噴涂的方式,底層采用環氧富鋅粉末厚度70μm、中間層采用環氧云鐵粉末厚度90μm,面層采用耐候型聚酯粉末厚度55μm,總厚度不小于215μm。防腐質量獲得了業主和施工方的一致好評。例如:(B)某鋼管廠在成都天府新區核心區綜合管廊及市政道路工程(一期)中,鋼管內壁防腐:采用IPN8710防腐涂料,涂料符合《生活飲用水輸配水設置及防護材料的安全性評價標準》GB/T 17291的有關規定,且須有衛生部門檢測報告;鋼管外壁防腐:采用環氧瀝青煤一底兩面防腐。我們認為環氧煤瀝青防腐外防腐層容易破損,并且在密閉的管廊中容易揮發出有害氣體和物質,嚴重影響環境,不適合在地下管廊中應用。 

在地下管廊中,鑒于水管道鋼管內外防腐方式比較多種多樣,我們建議應該盡量引用國家標準GB/T 28897-2012《鋼塑復合管》,內防腐可以采用環氧樹脂液態涂料或粉末噴涂,外防腐可以采用PE粉末或環氧樹脂粉末噴涂,在工廠中,鋼管和內外防腐一體化生產,速度快,不受天氣影響,質量好,施工靈活,防腐效果好。而且防腐成品管的質量有國家標準可依據,便于驗收和保證工程質量。

綜上所述,焊管的強度、韌性、管道接口方式、尺寸精度、全國產量和供應、產品標準規范、內外防腐方式和標準等都比較適合在地下管廊中大量使用。

(四)地下管廊安全維護問題的研究

①青島市首個地下綜合管廊監控中心主體工程完工

管廊監控中心占地面積約3000平方米,總建筑面積2399平方米,集辦公、監控、管理為一體的綜合管養基地,承擔監控、運營、維護,實現全天候高清監控管廊運行,第一時間快速處置突發事件。

②大連市首個地下管廊智慧管網的規劃

大連市金普新區率先在16平方公里的地下管線與空間進行綜合管理,包括給水、排水、排污、燃氣、電力、通訊、熱力七大類城市地下管線,實行智能化管理與控制,并通過物聯網、傳感器建設對大部分地下管線實行可視化管理,管網覆蓋無線網絡,輕點鼠標可一覽地下管線全貌,出現問題自動報告,管網養護人員定點“手術”,從而有效避免各類管線災害事故發生,還降低各種管線維護費用。但智慧管網投資達10億元,得到浦發銀行大連分行的金融服務的支持。

③上海首個地下管廊建筑物的人工智能巡檢系統,智測地下管廊“一目了然”。地下管廊從建筑角度來審視是地下隧道,存在構筑物通道狹窄、冗長、光照差、人工檢測和診斷很難精細化。全國每年新增綜合管廊1000公里,一旦發生結構塌陷等災害,后果不堪設想。例如:2010年廣西保德縣在建一條高速公路隧道發生坍塌,多人被埋。國際上5000座已建鐵路隧道約有?的隧道存在裂縫和滲漏水等問題。

因此,地下管廊亟需一種適于狹窄通道檢測的智能系統和設備來代替人工觀察。上海大學開發人工智能巡檢裝置與安全診斷系統,以一臺小型自動循跡巡檢裝置作為檢測設備,該系統采用磁導方式控制行進路線,通過無線射頻識別技術(RFID)進行位置修正,運動相機和激光傳感自動采集的數據傳輸到結構缺陷診斷系統,將結果回傳到“結構巡查APP”里,以實現快速維護決策,在上海虹梅南路和大連路隧道應用一年多,成功執行了40余次巡檢任務,拍攝到1100余段頻流數據,共識別出3067個缺陷和病害,實現了地下管廊巡檢自動化和可視化。


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