城鎮燃氣管道施工技術要點及相關問題闡述

＊李向盈 孫亮

（陜西城市燃氣產業發展有限公司 陜西 710016）

引言

城市燃氣管道系統的安全性關系到廣大居民的生命安全和城市的正常運行。一旦發生事故，其后果不僅造成大量的經濟損失，更有可能釀成重大的人員傷亡。因此，在設計和施工城市燃氣管道時，需要一套完善、科學且系統的施工技術和標準。這不僅是技術和工程的需求，更是對人民生命財產安全最基本的保障。本文旨在深入分析和闡述相關的施工技術和注意事項，希望能為相關部門和從業者提供實踐中的參考和指導，確保燃氣管道系統的安全穩定。

1.城市燃氣管道特征

城市燃氣管道是城鎮基礎設施中的重要組成部分，其設計與施工特征對于保障城市燃氣供應的安全、穩定至關重要。一般而言，這些管道需承受高壓，以實現天然氣的長距離輸送。高壓輸送能夠提升燃氣流動的效率，但同時也要求管道材料和構造必須能夠耐受這種壓力，以及外界環境的沖擊。在管道的長度設計上，需要權衡效率與成本，過長的管道不僅增加材料與維護成本，還導致輸送效率降低和能量損失。同時，管道系統必須具備良好的封閉性，以減少泄漏事故的發生。泄漏不僅意味著資源的浪費，更是安全隱患的根源，極有可能引發火災或爆炸事故。此外，燃氣管道的施工和維護也面臨眾多挑戰。城鎮中狹小的建筑空間，以及復雜的地下設施布局，限制了施工作業的空間，要求施工技術和管道材料能夠適應不同的環境條件和施工要求。在管道敷設時，還需細心規避其他居民管道和地下線路，以免造成更大范圍的設施損壞。城市燃氣管道的材料選擇也至關重要。優質的管道材料能夠減少因材料老化、腐蝕而導致的泄漏問題。同時，為了應對不同城鎮特有的地理和氣候條件，管道材料和施工技術必須具備適應性，以確保管道系統在極端天氣或不穩定地質條件下的可靠運行。在城市燃氣管道的設計與施工中，必須考慮到這些特征與挑戰，并制定出相應的技術規范和安全標準，以確保燃氣輸送的安全性與經濟性。因此，城市燃氣管道不僅是一個輸送天然氣的物理通道，更是一個集材料科學、工程技術和安全管理于一體的綜合系統[1]。

2.城鎮燃氣管道設計要點

(1)城鎮建筑管道的附加壓力

在我國城市化快速推進的背景下，城鎮居民的燃氣管道建設也日趨復雜化。居民用燃氣多采用低壓管道系統，這意味著天然氣在輸送至戶內前，需經過調壓器降壓至適用于家用燃氣設備的壓力。燃氣管道在輸送過程中的阻力不僅來源于管道自身的摩擦和設計，還包括由于建筑物高度不同所產生的附加壓力。這種附加壓力，按照物理學公式△H=9.8×(ρkρm）×h進行計算。式中，△H表示管道附加壓力；ρk代表空氣密度；ρm為燃氣密度；h則是水平面的高度差。隨著建筑高度的增加，燃氣的附加壓力也隨之增長。具體來說，每當建筑高度上升1m，燃氣的附加壓力就增加4.818Pa。在城鎮燃氣系統中，家用燃氣灶具的標準工作壓力約為2000Pa。為保障燃氣燃燒的安全性和效率，進入燃氣灶具的天然氣壓力應當控制在這一壓力附近。如果壓力值過低（小于1500Pa）或過高（大于3000Pa），就會導致燃氣燃燒不充分或火焰脫離，影響安全和使用效果。一般而言，在建筑高度不超過100m的情況下，燃氣管道系統設計的2000Pa壓力是可以滿足絕大多數居民燒飯、熱水等需求的。但為了適應各種高度和保證壓力的穩定性，在燃氣管道施工時，工程師們會通過調整管徑大小來控制燃氣壓力的波動，同時也增大了管道阻力。通過這種方式，即使在建筑高度變化較大的城鎮環境中，燃氣附加壓力也能夠維持在一個相對穩定的水平，確保了居民用氣的安全與便捷。這種精細的工程調節，不僅體現了城鎮燃氣系統設計的科學性，也反映了現代城鎮建設中對于居民生活質量的高度重視。

(2)城鎮建筑地基沉降影響

在城鎮燃氣管道施工過程中，地基沉降問題不容忽視。地基沉降是由多種因素導致的地表下沉現象，它會直接影響到地下管道的安全與穩定。不同地理區域的地形地貌差異明顯，相應的地基沉降問題也各具特點。例如，軟土地區的沉降速率和幅度往往大于硬土地區，因此，對燃氣管道的影響也更為嚴重。當地基發生沉降時，管道會出現斷裂、擠壓或變形等損傷，尤其是引入管作為燃氣管道系統的一部分，其安全性對居民日常生活的影響尤為重要。為應對這種情況，引入管通常沿著建筑物外墻敷設，并在內墻敷設時留有一定的余量，以保證有足夠的空間應對建筑物沉降導致的位移。在建筑高度較低（不超過30m）的情況下，套管內部可套入直徑較小的引入管，這樣的設計可以在一定程度上緩解地基沉降對引入管的影響。但是，當地基沉降程度較大，超過200mm時，單純依賴大直徑的套管已經無法有效保護引入管。針對這種情況，必須采用補償器，如波紋管膨脹節，來補償管道因地基沉降引起的變形。波紋管膨脹節具有良好的彈性和伸縮性，能夠吸收和補償管道因沉降導致的位移和形變。在安裝這些補償器時，需考慮到燃氣流動的方向，并且通常會配備球閥，以便于將來的維護和檢修。這種周密的設計和施工策略，不僅提升了城鎮燃氣管道系統的可靠性，也保障了居民用氣的安全。這是城鎮基礎設施建設中必須重視的細節，體現了現代城市管理在安全性、實用性及可維護性方面的綜合考量[2]。

(3)城鎮建筑燃氣管道溫差影響

在城鎮建筑中，燃氣管道受溫差的影響不可避免地會發生熱膨脹和冷縮。這種物理現象要求工程師在施工前必須精心設計管道支架系統及考慮管道的變形補償措施。燃氣管道由于溫度波動導致的長度變化，可以通過公式△L=103×aL（t2-t）來預測，其中△L代表管道的長度變化量；a是材料的線膨脹系數；L為管道原長度；t2-t則為管道可能遭遇的最大溫度差?；诮ㄖ叨仍?0m以下的常見城鎮環境，管道的設計應考慮至少35mm的伸縮余量。為了有效管理這種溫差效應，建議每增加大約10層樓高就安裝一個波紋管膨脹節。這樣的措施能夠有效吸收由于溫差引起的管道伸縮，避免管道因應力積累而產生損傷。波紋管膨脹節的安裝保障了燃氣管道在氣溫變化下的安全運行，從而提高整個燃氣輸送系統的可靠性和耐用性。在城鎮燃氣管道工程中，對溫差影響的預先規劃和應對措施是確保燃氣供應穩定及居民安全的關鍵環節。

3.城鎮燃氣管道技術及其他問題分析

(1)前期準備

城市燃氣管道施工是一個復雜而重要的工程項目，涉及到大量的預備工作和嚴格的施工過程。在實施之前，每一個細節都需要精心策劃和準備，以確保工程的安全、高效和穩定。首先，施工前必須統計所需的所有物料。這包括確定管道的型號和材質，不同的用途和地區可能需要不同材質和型號的管道，例如，某些地區需要更耐腐蝕或更高壓的管道。確保選擇合適的管道材質是至關重要的，因為它直接影響到管道的耐久性和安全性。除了管道，還需要列出所有必要的施工物料和工具。這包括但不限于連接件、支架、絕緣材料、焊接設備等。這些物料和工具的質量及性能都會影響到整個工程的質量，因此，在選材時不能馬虎。制定完整的設計施工方案是的關鍵步驟。方案應當涵蓋從開工到完工的每一個步驟，每一個環節都要細致到位[3]。管道的走向、連接方式、支撐點的位置、安裝后的測試方法都應該明確列出。施工過程中必須嚴格按照既定的流程操作，任何的疏忽都可能導致安全隱患。此外，在實際施工中，還需要考慮到附加的壓力和可能出現的誤差。例如，管道在運輸和安裝過程中可能會受到一定的壓力，這導致其變形或損傷。而安裝過程中，可能由于人為或設備原因產生的誤差，都需要事先預測并采取相應的措施來糾正。

(2)布置燃氣入戶引入管

在城鎮燃氣管道的鋪設過程中，根據具體情況，通常采用地上引入法和地下引入法兩種不同的入戶引入管方式。地上引入法主要應用于無法從地底引入管道的情況，這在利用天然氣作為主要氣源且建筑物已經竣工的場景下較為常見。此方法包括將管道從建筑物外部地面直接引入，順著外墻上升到指定高度，并通過外墻進入室內。地上引入法有兩種具體形式：高立管引入和低立管引入。高立管引入是在建筑物外墻上沿垂直方向完全鋪設立管，然后通過各用戶分支管引入至每個獨立的燃氣使用點。而低立管引入法則是管道在距地面0.5～0.8m高度水平引入室內。地下引入法則是指將室外燃氣管道從建筑物基礎底部直接引入室內，常通過首層廚房進行。在使用這種方法時，管道與地面之間至少保持0.5m距離，并在適當位置設置三通作為清掃口。同時，管道穿過地面或墻體時，需增加套管以保護管道。對于地下引入管道，一般采用無縫鋼管，地上暴露部分則使用鍍鋅鋼管，以及作為保護套管的普通鋼管。這種引入方式由于其整潔和隱蔽的特點，需要與土建施工人員密切配合，確保施工的順利進行。但不論采取何種引入方式，都應確保燃氣管道的安全、穩定，并考慮到施工的美觀和后期使用的便捷性。

(3)管道與法蘭的連接

管道與法蘭連接作為燃氣管道施工的關鍵一環，其施工步驟要求嚴謹。首先，在樓板開孔時，孔口應向下以防雜物掉入，并且管道的彎曲部分需要緊貼墻面布置，以免影響管道的整體走向。在管道的連接工作開始前，需要將相應的法蘭凸緣盤固定在管道端口，這些法蘭凸緣盤的材質要與管道本身一致，以確保連接的均質性和密封性。對于管道之間的連接，采用的是水平板焊接法蘭，這種方式能夠保證焊接的穩定性和可靠性。在焊接之前，還需通過安裝安全球閥來測試管道的耐壓性，確保管道在承受內部氣體壓力時的安全性。焊接時應進行雙面焊接，以增強焊縫的牢固程度。焊接前的準備工作同樣重要，需要對法蘭及其連接軟墊進行徹底的檢查，確保它們的質量合格且表面沒有損傷，以保證最終的連接密封效果。兩段管道對準后，將法蘭嵌入其中，完成焊接工作。焊接完成后，方可安裝安全球閥，這是保障燃氣管道安全的重要組成部分。在法蘭軟墊的安裝過程中，要特別注意將法蘭、軟墊和螺栓三者在同一水平面上對齊，以確保規格的統一性。在加固軟墊和螺栓時，應避免使用過大的力氣將墊片強行固定，這可能導致連接不均勻或損壞墊片。為了增加連接的穩定性，應在軟墊和螺栓之間涂抹適量的黃油，這樣可以在不損傷墊片的情況下，保證螺栓的緊固性和長久性[4]。

(4)檢測與試壓

檢測與試壓是城鎮燃氣管道施工中至關重要的環節，它確保了管道系統在投入運營前的安全性與可靠性。該階段主要包括焊縫檢測技術、管道強度與密封性試驗，以及管道的清洗與干燥。這些步驟在施工完畢后立即進行，而在整個過程中，安全管理貫穿始終，是不可或缺的組成部分。焊接是管道連接中最關鍵的工序之一，焊縫的質量直接關系到管道的安全運營。因此，焊縫必須經過嚴格檢測，包括但不限于X射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測和滲透檢測。X射線檢測是一種非破壞性檢測方法，可以準確地發現焊縫內部的缺陷，如氣孔、夾雜物和裂紋。超聲波檢測則用于評估焊縫中的內部結構和連續性。磁粉檢測和滲透檢測則適用于發現表面或近表面的缺陷。這些檢測技術的選擇和應用，需要根據管道材料、焊接方法和工作環境等因素綜合考慮。管道強度與密封性試驗是檢測管道是否能承受工作壓力和確保沒有泄漏的過程。常見的方法是水壓試驗，即在管道內充滿水并施加高于工作壓力的壓力來檢驗管道的承壓能力。此外，空氣壓試驗也是一種常用方法，尤其在溫度較低時使用，以避免水壓試驗可能帶來的凍脹問題。這些試驗能夠驗證管道及其組件在極限壓力下的性能，并確保在實際使用中的安全性。清洗與干燥過程是移除管道內部在施工過程中可能產生的雜質和濕氣，以保證燃氣輸送的質量和安全。清洗通常使用高壓水流或者化學清洗劑，根據管道內部的實際條件來確定清洗方法。干燥則通常使用空氣吹掃或真空抽吸，以確保管道內部無水分，預防腐蝕和燃氣中的水蒸氣凝結。

4.結語

城鎮燃氣管道施工是一項綜合性工程，它要求根據當地建筑的特點和地質條件量身定制施工方案。安裝中，管道的合理布局和嚴謹材料管理是確保安全的關鍵，旨在降低安全風險，提升施工效率。因此，每一個步驟和細節都不容忽視，只有這樣，才能保障燃氣管道系統的長效安全運行，服務于城市生活的可持續發展。