城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦鼐垡蚁┕艿肋\(yùn)行安全的探討

深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司　楊印臣　梁　堅

城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦鼐垡蚁┕艿肋\(yùn)行安全的探討

深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司楊印臣梁堅

提要：影響城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦鼐垡蚁┕艿腊踩\(yùn)行的重要因素，一是管道坐標(biāo)不準(zhǔn)，導(dǎo)致第三方施工破壞；二是綠化植物的根莖包纏管道，存在臺風(fēng)吹倒大樹時根莖拉傷管道的風(fēng)險；三是地表植物影響搶維修作業(yè)的展開。結(jié)合城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖奶攸c(diǎn)，開展對策研究，對于保證燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)行具有特別重要意義。

城鎮(zhèn)燃?xì)饩垡蚁┕艿雷鴺?biāo)定位植物根莖

0　引言

《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》(GB 50028—2006)推薦中壓和低壓燃?xì)夤艿酪擞镁垡蚁┕懿摹Ｅc鋼管相比，聚乙烯管材具有耐土壤沉降應(yīng)力、施工簡便、造價便宜和無腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，已成為中壓和低壓城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖氖走x。歐美發(fā)達(dá)國家的市政燃?xì)夤艿缼缀跞渴褂镁垡蚁┕懿?，國?nèi)隨著聚乙烯管道材質(zhì)的進(jìn)步，尤其是PE100的推廣，城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦毓艿涝絹碓蕉嗟厥褂镁垡蚁┕懿摹?/p>

目前國內(nèi)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿肋\(yùn)行管理，通常參照石油天然氣長輸鋼質(zhì)管道的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和做法，用于鋼質(zhì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿烙幸欢ń梃b意義，用于聚乙烯管道則會產(chǎn)生巨大偏差。根據(jù)實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖奶攸c(diǎn)，開展對策研究，對于保證燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)行具有特別重要意義。

1　聚乙烯管道埋地坐標(biāo)定位問題

統(tǒng)計資料表明，長輸鋼質(zhì)管道事故原因中腐蝕居于首位，但在城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿肋\(yùn)行過程中，第三方施工導(dǎo)致埋地管道受損是最常見的事故原因，這是因?yàn)槌擎?zhèn)燃?xì)夤艿来蠖辔挥谌丝诔砻軈^(qū)，其他市政施工頻繁容易導(dǎo)致管道受損。預(yù)防此類事故最重要的前提是明確燃?xì)夤艿赖臏?zhǔn)確坐標(biāo)。雖然有竣工資料，但往往與實(shí)際有一定出入，有時甚至很大。正確做法是第三方施工前在現(xiàn)場重新探查埋地燃?xì)夤艿赖穆酚?，并作地面?biāo)記。

石油天然氣長輸管道都是鋼管，可以方便地借助管體傳輸電磁信號，在地面輕而易舉地探查到準(zhǔn)確的管位坐標(biāo)，而對于城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦鼐垡蚁┕艿啦檎覄t困難得多，最常見的辦法是借助管道建設(shè)時同步敷設(shè)的金屬示蹤線。相對于其他管道或線路(自來水管道、電力電纜等)，示蹤線的導(dǎo)電性能沒有它們好，因此造成探測信號過于微弱，以至于經(jīng)常混淆管道位置。

此外，經(jīng)常發(fā)生示蹤線因接頭腐蝕斷開，或被第三方施工弄斷，斷點(diǎn)后面的管道就無法定位。目前解決此類難題的傳統(tǒng)辦法是采用探地雷達(dá)橫斷掃描，實(shí)際操作中受到諸多限制。雷達(dá)發(fā)射頻率高則探測深度淺，低頻信號探測深度大，但分辨率降低，小口徑管道基本沒有反應(yīng)。燃?xì)夤艿缆竦睾?，地表?jīng)常發(fā)生墊高，定向鉆管段埋深更大，對于埋深較大的小口徑燃?xì)夤艿?，探地雷達(dá)很難定位。即使埋深正常，探地雷達(dá)的工作效率極低，在車流較大的道路上，無數(shù)次橫斷掃描地下的燃?xì)夤艿雷銎拭?，也往往無法實(shí)現(xiàn)。

美國3M公司開發(fā)的電子標(biāo)簽，猶如地面標(biāo)志樁一樣，緊貼管道埋設(shè)，且在每個重要節(jié)點(diǎn)都有埋設(shè)。電子標(biāo)簽是表面有三組正相交金屬線圈的塑料球，其本身無電源，吸收并存儲測繪人員手持的探測儀自地面發(fā)出的電脈沖信號，之后再反射給探測儀。三組正相交金屬線圈受激諧振產(chǎn)生的疊合磁場，可使查找時基本不受埋設(shè)方位影響。國內(nèi)有廠家開發(fā)具有單組線圈的圓柱形電子標(biāo)簽，原理與3M電子標(biāo)簽類似，但要求電子標(biāo)簽垂直埋設(shè)，也就是線圈呈水平方位。電子標(biāo)簽各自獨(dú)立工作，無需考慮相互連接問題，但第三方破壞的隱患仍未徹底消除，經(jīng)常有第三方施工后將電子標(biāo)簽丟棄或隨意埋在偏離管道的地方。對此，建議有關(guān)儀器生產(chǎn)廠家，研制可以套在管道上的單組線圈作為電子標(biāo)簽，這樣就不必?fù)?dān)心電子標(biāo)簽與管道分離。此時線圈與地面非水平狀態(tài)，不便于地面快速查找，但對于第三方施工前必須準(zhǔn)確定位，查找速度反而要求不高，還是合適的。

近年來，美國天然氣研究所(GRI)開發(fā)了磁性聚乙烯管技術(shù)，它是在聚乙烯管材中加入磁性粒子，在擠出管材時，通過旋轉(zhuǎn)磁化器對管材施加正弦磁力場，探測管子的磁力場可以對埋地聚乙烯管道準(zhǔn)確定位，美國Philips Driscopipe公司1998年已經(jīng)推出了磁性聚乙烯燃?xì)夤艹善?。中國管道商?wù)網(wǎng)報道，2011年跨國能源公司法國燃?xì)馓K伊士集團(tuán)正在測試一套RFID系統(tǒng)，用手持閱讀器來檢測埋地聚乙烯燃?xì)夤艿赖奈恢谩Ｔ摱ㄎ唤鉀Q方案由RYB(法國聚乙烯管道系統(tǒng)生產(chǎn)商)提供，RYB與應(yīng)用研究所CEA-Leti共同開發(fā)。該方案不僅可檢測地下管道，而且允許用戶將數(shù)據(jù)寫入到地下深達(dá)1.5 m的標(biāo)簽中。RYB直接將電子標(biāo)簽植入聚乙烯管壁內(nèi)，使之不會變松脫落。對于已經(jīng)安裝到地下的管道，則可以將標(biāo)簽附加到管道外壁，該標(biāo)簽可存儲2 000個字符的數(shù)據(jù)，包括坐標(biāo)位置、埋深、管徑、管材、防腐方式、壓力等級、建設(shè)日期、施工單位、維護(hù)記錄等。如果測試成功，可以徹底解決聚乙烯埋地管道定位問題。

2　管道地表植物對聚乙烯埋地管道的影響

長輸管道大多位于野外，《石油天然氣管道保護(hù)法》規(guī)定在管道線路中心線兩側(cè)各五米地域范圍內(nèi)禁止種植深根植物，但同時明確城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿啦贿m用該法。城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿来蠖嚯S道路鋪設(shè)，地表通常種植行道喬木或綠化灌木，二者之間的沖突極為常見。尤其是新建燃?xì)夤艿?，要移除管道路由上的原有樹木，不僅大大提高工程造價，敷設(shè)后地表禁止種植上述植物，也不符合城鎮(zhèn)規(guī)劃的綠化要求。《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》(GB 50028—2006)規(guī)定：中低壓管道距離街樹中心水平凈距不小于0.75 m，同時規(guī)定如受地形限制不能滿足時，經(jīng)與有關(guān)部門協(xié)商，采取有效的安全防護(hù)措施后，規(guī)定的凈距均可適當(dāng)縮小。

對于城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿溃乇碇参锏挠绊懼饕腥矫妫阂皇侵参锏母?主要為深度)，植物的根系不斷深入地下可能逐漸穿透破壞鋼管外防腐層；二是發(fā)達(dá)的植物根系將管道包纏起來，威脅管道運(yùn)行安全。對于聚乙烯管道，尤其是小口徑管道，存在臺風(fēng)吹倒大樹時根莖拉傷管道的風(fēng)險。三是植物的外形(包括根系粗細(xì)、分布面積等)，粗壯、高大植物的樹干和根莖可能影響管道搶維修作業(yè)。聚乙烯管道不存在植物根系的穿透破壞，其影響主要表現(xiàn)在后兩個方面。

根據(jù)根系在土壤中的分布情況，植物分深根性和淺根性植物。深根性植物為根系垂直向下生長的植物，如牡丹、駱駝刺、紅柳等，牡丹的主根可深達(dá)2～3 m。管道通常埋地為0.8～1.2 m(管頂至地表高度)，這些植物的根系可以包纏管道，但顯然其粗壯程度不足以對管道造成傷害。淺根性植物的根系分布在較淺的土層，且向四周呈水平方向擴(kuò)展，如美人蕉根系深0.5 m左右，此類根系即使再強(qiáng)壯，由于未達(dá)到管道埋深，也不會危及管道本體安全。

植物按莖的質(zhì)地分為木本植物和草本植物，木本植物的莖木質(zhì)化，一般堅硬或直立、壽命長，能多年生長，根系發(fā)達(dá)，包括喬木、灌木等。喬木樹體高大，通常高5 m以上，如槐樹、楊樹、松樹等；灌木樹體矮小，大都叢生，如丁香、連翹、夾竹桃等。草本植物的莖屬草質(zhì)的，莖、枝柔軟，植株較小，多數(shù)為一年生、二年生的植物，也有多年生，如菊花、萬年青等。對埋地管道本體安全形成威脅的主要是多年生木本植物。

城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿罁尵S修工作的關(guān)鍵在于用盡可能短的時間清除泄漏點(diǎn)周圍的障礙物，快速開挖搶修。植物根系，尤其是木質(zhì)化根莖，影響搶維修時的管道表面清理，粗壯喬木或灌木的樹干和根莖則可能影響搶維修設(shè)備及作業(yè)的展開。

我國地域遼闊，植物種類繁多，不同種類植物根系發(fā)育特點(diǎn)差異顯著，即使是同種類型的植物，因生長地域和環(huán)境不同，根系的生長發(fā)育也存在一定差異。因此，有關(guān)管道地表限種植物的規(guī)定，應(yīng)根據(jù)管道通過區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)、不同植物的生長發(fā)育及根系分布特點(diǎn)，以及不同類型防腐層抗植物根系影響的能力，區(qū)別對待。筆者建議城鎮(zhèn)燃?xì)馄髽I(yè)應(yīng)與城鎮(zhèn)建設(shè)管理及綠化部門聯(lián)手，開展專項研究，確定各地管道地表可種植喬木、灌木的種類，以及其與管道凈距的具體規(guī)定，編制《城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿辣Ｗo(hù)辦法》，報各地區(qū)政府相關(guān)部門審批執(zhí)行。

3　結(jié)語

石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大都是基于長輸鋼質(zhì)管道編寫，用于鋼質(zhì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿烙幸欢ń梃b意義，用于聚乙烯管道則會產(chǎn)生巨大偏差。城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)的特性問題，盡快開展對策研究，形成城鎮(zhèn)燃?xì)饩垡蚁┞竦毓艿佬袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)和管理體系。

埋地聚乙烯管道坐標(biāo)不準(zhǔn)導(dǎo)致第三方施工破壞是城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖淖畲笸{，聚乙烯管材生產(chǎn)商與探測儀器生產(chǎn)商聯(lián)手是解決問題的最佳方式，應(yīng)借鑒國外已有成功先例，盡快引進(jìn)和研發(fā)相應(yīng)的埋地燃?xì)饩垡蚁┕艿蓝ㄎ患夹g(shù)。

地表植物對城鎮(zhèn)燃?xì)饩垡蚁┕艿赖奈：Ρ葘﹂L輸管道大得多，且難以完全避免。城鎮(zhèn)燃?xì)馄髽I(yè)應(yīng)與城鎮(zhèn)建設(shè)管理及綠化部門聯(lián)手，確定適合種植在管道地表的景觀植物列表。

Discussion on the Safety Operation of Buried PE Gas Pipes

Shenzhen Gas Corporation Ltd.Yang YinchenLiang Jian

There are three prominent problems affecting the safety operation of buried PE gas pipes. First, the locations of pipes are unclear, which causes the third party damage. Second, pipes which are winded by the roots of plants have the risk of being damaged by the roots while typhoon coming. Last, the rosette plants can affect the emergency repair operation. The countermeasures have been put forward combined the characteristics of the city gas, which can benefit the safety operation of the city gas.

city gas, PE pipe, coordinate orientation, root and tuber of plants