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焊管在地下管廊应用的比较优势及其适用标准和安全维护问题的研究

2018-12-11 0008.com官网 阅读

【内容摘要】本文简述了我国地下管廊2018-2020年规划与实施概况,阐述了焊管在地下管廊应用的比较优势,研讨了焊管在地下管廊的适用标准,指出我国每年新增地下管廊约1000公里,安全维护问题是涉及城市的生命线。有条件的城市应当推广智慧官网及地下隧道构筑物的人工智能巡检系统,有效避免各类管线及隧道建筑结构灾害事故的发生。暂时没有条件的城市应当预留出检测空间。

(一)关于地下管廊建设在2018-2020年的规划与实施概况

综合管廊就是建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。城市综合管廊是21世纪城市现代化的标志之一。综合管廊充分利用好城市地下空间、提供城市综合管理能力也是衡量城市管理者能力的重要评判标准之一。近几年,我国的城市综合管廊在规划和建设中迎来了爆发式的发展,目前,我国的城市地下综合管廊已在31个省、直辖市和自治区的167个城市中建设或投入运行。截止2018年4月,全国综合管廊拟在建里程已经超过7800公里。各地纷纷制定综合管廊建设规划,越来越多的公司参与到了综合管廊的建设中,举例如下:

(1)天津市2020年将建设地下综合管廊50-70公里

截止2018年1月天津市综合管廊开工建设总计17.7公里,年底前中新生态城将再开工建设3.5公里,到2020年全市建设地下综合管廊50-70公里。作为国内首个工业园区地下综合管廊系统,静海区滨海电镀产业园区建设工业废水地下管廊全长12.5公里,目前已建成2.5公里,并投入使用,其中有14种电镀废水收水管,同时布设电力、电信、自来水、消防等其他管线。中新生态城综合管廊一期工程总长4.6公里,2018年3月开工,预计年底具有管线入廊条件。宝坻新城西环路地下综合管廊工程建设总规模6.8公里,收纳了给水、热力、电力、通信等管线,将于2019年6月完工。

(2)昆明市中心城区综合管廊专项规划(2014-2020年)规划新增8条综合管廊,合计里程116公里。

(3)云南全省2020年建成500公里地下管廊,投资200亿元,昆明、曲靖、保山继续推进综合管廊建设,玉溪、红河、大理、丽江要尽快启动城市综合管廊建设。

(4)武汉市江夏区黄家湖大道地下管廊长6公里,沿线高压管线、电力、通信、给水、污水、再生水、燃气管线全部进入管廊,整个工程2018年内完工。

(5)杭州市富阳区金桥北路市政综合管廊工程PPP项目申领到营业执照,为工程推进奠定了坚实基础。

(6)北京市王府井首建设综合管廊项目,全市今年将开工建设30公里。北京市今年规划开工建设冬奥会延庆赛区、北京新机场临空经济区等综合管廊项目约30公里,其中,王府井地区首次建设地下管廊项目,预计2020年前投入使用。到2020年,北京将建成地下管廊150-200公里。

(7)江西赣州市首条地下综合管廊开工。

蓉江一路管廊项目在赣州蓉江新区开工建设,全长5.5公里,2017年完成300米示范段,2018年建设完工。整个管廊投资3.3亿,工程设计廊宽7.4米,高4.6米,为双舱设计,分为综合舱和电力舱。按规划,该新区在2018-2020年内再建5条地下管廊,共计38公里,总投资40亿。

(8)成都市将完成21个地下管廊试点项目。

四川成都市将在中心城区和天府新区扩造城市地下管廊“十四片”总体格局,2018年完成21个地下管廊试点项目,到2030年将建成1000公里。

(二)焊管在地下管廊应用中的比较优势

地下管廊敷设有输气(天然气)及输水(给排水)管线,目前国内输气有焊管(SP)、塑料管(PVC)、输水有焊管(SP)、预应力钢筒混泥土压力罐(PCCP)、球墨铸铁管(DIP)和塑料管(PVC),各种管型存在激烈的市场竞争。国家有关地下管廊建设标准中已明确输送天然气用钢管,因此,焊管在地下管廊应用输气的地位已经稳固,没有什么争议;而且从造价来讲,由于输气管线不在埋地,故输送天然气管线的外防腐可以不再用3PE,这样钢管总的造价就降下来了。

在输水管线中,焊管具有下列优势:

①强度:可以达到350-800MPA,确保安全。

②韧性:韧塑性好,可以抵抗地震、塌方、地基沉降等自然灾害事故。

③管道接口:采用焊接连接,结合力强,维护方便。

④尺寸精度:钢管外形尺寸精度高、管长控制的定尺范围宽,从9米、12米到数十米都可以,减少现场对接数量,降低工程施工造价;同PCCP及DIP管相比,轻量化明显;在等强度情况下,钢管壁厚比PVC要薄,强度与塑韧性更好。

⑤产能大:焊管产能大,供货能力强,螺旋焊管生产线多个城市都有,供货方便。

(三)关于焊管在地下管廊适用标准的研究

①钢管产品标准规范:目前地下管廊用钢管没有专用的钢管标准,根据用途不一样,不同的设计单位使用自己系统的标准。例如:(A)地下管廊中燃气钢管,普遍参照GB 50028《城镇燃气设计规范》和GB/T 9711-2017《使用天然气工业 管线输送系统用钢管》或API SPEC 5L(45版)《管线钢管规范》来设计。例如:(B)地下管廊中水管道钢管,普遍参照GB/T 3091-2015《低压流体输送用焊接钢管》、GB/T 13793-2016《直缝电焊钢管》、CJ/T 120-2016《给水涂塑复合钢管》、GB/T 28897-2012《钢塑复合管》、SY/T 5037-2012《普通流体输送管道用埋弧焊钢管》来设计。总之,这些标准都是成熟的标准,普遍适合焊接钢管在地下管廊中使用。

②钢管内外防腐:目前地下管廊中也没有专用的钢管内外防腐标准。各个地方或各个系统的单位都分部使用自己系统中常用的防腐方式。例如:(A)浙江金洲管道科技股份有限公司中标的福建平潭地下综合管廊工程,水管道钢管防腐标准执行:中华人民共和国水利行业标准SL 105-2007《水工金属结构防腐规范》。其中管道内防腐:内防腐前焊接管道内壁采用喷砂除锈达到Sa>2.5级标准,在工厂内进行内防腐,采用获得饮用水卫生许可证的无溶剂环氧树脂涂料,漆膜厚度不小于350μm。其中管道外防腐:防腐前采用抛丸或喷砂除锈达到Sat2.5级或手工除锈达到St3级标准;除锈后,外壁涂底漆两道,采用环氧富锌底漆,厚度70μm,中涂环氧云铁防锈漆两道,厚度90μm,面漆三道,丙烯酸聚氨酯面漆,厚度55μm,总厚度不小于215μm。为了保证工程进度和防腐质量,经过与设计院和业主的技术交流,最终采用了粉末喷涂的方式,底层采用环氧富锌粉末厚度70μm、中间层采用环氧云铁粉末厚度90μm,面层采用耐候型聚酯粉末厚度55μm,总厚度不小于215μm。防腐质量获得了业主和施工方的一致好评。例如:(B)某钢管厂在成都天府新区核心区综合管廊及市政道路工程(一期)中,钢管内壁防腐:采用IPN8710防腐涂料,涂料符合《生活饮用水输配水设置及防护材料的安全性评价标准》GB/T 17291的有关规定,且须有卫生部门检测报告;钢管外壁防腐:采用环氧沥青煤一底两面防腐。我们认为环氧煤沥青防腐外防腐层容易破损,并且在密闭的管廊中容易挥发出有害气体和物质,严重影响环境,不适合在地下管廊中应用。 

在地下管廊中,鉴于水管道钢管内外防腐方式比较多种多样,我们建议应该尽量引用国家标准GB/T 28897-2012《钢塑复合管》,内防腐可以采用环氧树脂液态涂料或粉末喷涂,外防腐可以采用PE粉末或环氧树脂粉末喷涂,在工厂中,钢管和内外防腐一体化生产,速度快,不受天气影响,质量好,施工灵活,防腐效果好。而且防腐成品管的质量有国家标准可依据,便于验收和保证工程质量。

综上所述,焊管的强度、韧性、管道接口方式、尺寸精度、全国产量和供应、产品标准规范、内外防腐方式和标准等都比较适合在地下管廊中大量使用。

(四)地下管廊安全维护问题的研究

①青岛市首个地下综合管廊监控中心主体工程完工

管廊监控中心占地面积约3000平方米,总建筑面积2399平方米,集办公、监控、管理为一体的综合管养基地,承担监控、运营、维护,实现全天候高清监控管廊运行,第一时间快速处置突发事件。

②大连市首个地下管廊智慧管网的规划

大连市金普新区率先在16平方公里的地下管线与空间进行综合管理,包括给水、排水、排污、燃气、电力、通讯、热力七大类城市地下管线,实行智能化管理与控制,并通过物联网、传感器建设对大部分地下管线实行可视化管理,管网覆盖无线网络,轻点鼠标可一览地下管线全貌,出现问题自动报告,管网养护人员定点“手术”,从而有效避免各类管线灾害事故发生,还降低各种管线维护费用。但智慧管网投资达10亿元,得到浦发银行大连分行的金融服务的支持。

③上海首个地下管廊建筑物的人工智能巡检系统,智测地下管廊“一目了然”。地下管廊从建筑角度来审视是地下隧道,存在构筑物通道狭窄、冗长、光照差、人工检测和诊断很难精细化。全国每年新增综合管廊1000公里,一旦发生结构塌陷等灾害,后果不堪设想。例如:2010年广西保德县在建一条高速公路隧道发生坍塌,多人被埋。国际上5000座已建铁路隧道约有?的隧道存在裂缝和渗漏水等问题。

因此,地下管廊亟需一种适于狭窄通道检测的智能系统和设备来代替人工观察。上海大学开发人工智能巡检装置与安全诊断系统,以一台小型自动循迹巡检装置作为检测设备,该系统采用磁导方式控制行进路线,通过无线射频识别技术(RFID)进行位置修正,运动相机和激光传感自动采集的数据传输到结构缺陷诊断系统,将结果回传到“结构巡查APP”里,以实现快速维护决策,在上海虹梅南路和大连路隧道应用一年多,成功执行了40余次巡检任务,拍摄到1100余段频流数据,共识别出3067个缺陷和病害,实现了地下管廊巡检自动化和可视化。


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