城镇燃气管道施工技术要点及相关问题阐述

＊李向盈 孙亮

（陕西城市燃气产业发展有限公司 陕西 710016）

引言

城市燃气管道系统的安全性关系到广大居民的生命安全和城市的正常运行。一旦发生事故，其后果不仅造成大量的经济损失，更有可能酿成重大的人员伤亡。因此，在设计和施工城市燃气管道时，需要一套完善、科学且系统的施工技术和标准。这不仅是技术和工程的需求，更是对人民生命财产安全最基本的保障。本文旨在深入分析和阐述相关的施工技术和注意事项，希望能为相关部门和从业者提供实践中的参考和指导，确保燃气管道系统的安全稳定。

1.城市燃气管道特征

城市燃气管道是城镇基础设施中的重要组成部分，其设计与施工特征对于保障城市燃气供应的安全、稳定至关重要。一般而言，这些管道需承受高压，以实现天然气的长距离输送。高压输送能够提升燃气流动的效率，但同时也要求管道材料和构造必须能够耐受这种压力，以及外界环境的冲击。在管道的长度设计上，需要权衡效率与成本，过长的管道不仅增加材料与维护成本，还导致输送效率降低和能量损失。同时，管道系统必须具备良好的封闭性，以减少泄漏事故的发生。泄漏不仅意味着资源的浪费，更是安全隐患的根源，极有可能引发火灾或爆炸事故。此外，燃气管道的施工和维护也面临众多挑战。城镇中狭小的建筑空间，以及复杂的地下设施布局，限制了施工作业的空间，要求施工技术和管道材料能够适应不同的环境条件和施工要求。在管道敷设时，还需细心规避其他居民管道和地下线路，以免造成更大范围的设施损坏。城市燃气管道的材料选择也至关重要。优质的管道材料能够减少因材料老化、腐蚀而导致的泄漏问题。同时，为了应对不同城镇特有的地理和气候条件，管道材料和施工技术必须具备适应性，以确保管道系统在极端天气或不稳定地质条件下的可靠运行。在城市燃气管道的设计与施工中，必须考虑到这些特征与挑战，并制定出相应的技术规范和安全标准，以确保燃气输送的安全性与经济性。因此，城市燃气管道不仅是一个输送天然气的物理通道，更是一个集材料科学、工程技术和安全管理于一体的综合系统[1]。

2.城镇燃气管道设计要点

(1)城镇建筑管道的附加压力

在我国城市化快速推进的背景下，城镇居民的燃气管道建设也日趋复杂化。居民用燃气多采用低压管道系统，这意味着天然气在输送至户内前，需经过调压器降压至适用于家用燃气设备的压力。燃气管道在输送过程中的阻力不仅来源于管道自身的摩擦和设计，还包括由于建筑物高度不同所产生的附加压力。这种附加压力，按照物理学公式△H=9.8×(ρkρm）×h进行计算。式中，△H表示管道附加压力；ρk代表空气密度；ρm为燃气密度；h则是水平面的高度差。随着建筑高度的增加，燃气的附加压力也随之增长。具体来说，每当建筑高度上升1m，燃气的附加压力就增加4.818Pa。在城镇燃气系统中，家用燃气灶具的标准工作压力约为2000Pa。为保障燃气燃烧的安全性和效率，进入燃气灶具的天然气压力应当控制在这一压力附近。如果压力值过低（小于1500Pa）或过高（大于3000Pa），就会导致燃气燃烧不充分或火焰脱离，影响安全和使用效果。一般而言，在建筑高度不超过100m的情况下，燃气管道系统设计的2000Pa压力是可以满足绝大多数居民烧饭、热水等需求的。但为了适应各种高度和保证压力的稳定性，在燃气管道施工时，工程师们会通过调整管径大小来控制燃气压力的波动，同时也增大了管道阻力。通过这种方式，即使在建筑高度变化较大的城镇环境中，燃气附加压力也能够维持在一个相对稳定的水平，确保了居民用气的安全与便捷。这种精细的工程调节，不仅体现了城镇燃气系统设计的科学性，也反映了现代城镇建设中对于居民生活质量的高度重视。

(2)城镇建筑地基沉降影响

在城镇燃气管道施工过程中，地基沉降问题不容忽视。地基沉降是由多种因素导致的地表下沉现象，它会直接影响到地下管道的安全与稳定。不同地理区域的地形地貌差异明显，相应的地基沉降问题也各具特点。例如，软土地区的沉降速率和幅度往往大于硬土地区，因此，对燃气管道的影响也更为严重。当地基发生沉降时，管道会出现断裂、挤压或变形等损伤，尤其是引入管作为燃气管道系统的一部分，其安全性对居民日常生活的影响尤为重要。为应对这种情况，引入管通常沿着建筑物外墙敷设，并在内墙敷设时留有一定的余量，以保证有足够的空间应对建筑物沉降导致的位移。在建筑高度较低（不超过30m）的情况下，套管内部可套入直径较小的引入管，这样的设计可以在一定程度上缓解地基沉降对引入管的影响。但是，当地基沉降程度较大，超过200mm时，单纯依赖大直径的套管已经无法有效保护引入管。针对这种情况，必须采用补偿器，如波纹管膨胀节，来补偿管道因地基沉降引起的变形。波纹管膨胀节具有良好的弹性和伸缩性，能够吸收和补偿管道因沉降导致的位移和形变。在安装这些补偿器时，需考虑到燃气流动的方向，并且通常会配备球阀，以便于将来的维护和检修。这种周密的设计和施工策略，不仅提升了城镇燃气管道系统的可靠性，也保障了居民用气的安全。这是城镇基础设施建设中必须重视的细节，体现了现代城市管理在安全性、实用性及可维护性方面的综合考量[2]。

(3)城镇建筑燃气管道温差影响

在城镇建筑中，燃气管道受温差的影响不可避免地会发生热膨胀和冷缩。这种物理现象要求工程师在施工前必须精心设计管道支架系统及考虑管道的变形补偿措施。燃气管道由于温度波动导致的长度变化，可以通过公式△L=103×aL（t2-t）来预测，其中△L代表管道的长度变化量；a是材料的线膨胀系数；L为管道原长度；t2-t则为管道可能遭遇的最大温度差。基于建筑高度在30m以下的常见城镇环境，管道的设计应考虑至少35mm的伸缩余量。为了有效管理这种温差效应，建议每增加大约10层楼高就安装一个波纹管膨胀节。这样的措施能够有效吸收由于温差引起的管道伸缩，避免管道因应力积累而产生损伤。波纹管膨胀节的安装保障了燃气管道在气温变化下的安全运行，从而提高整个燃气输送系统的可靠性和耐用性。在城镇燃气管道工程中，对温差影响的预先规划和应对措施是确保燃气供应稳定及居民安全的关键环节。

3.城镇燃气管道技术及其他问题分析

(1)前期准备

城市燃气管道施工是一个复杂而重要的工程项目，涉及到大量的预备工作和严格的施工过程。在实施之前，每一个细节都需要精心策划和准备，以确保工程的安全、高效和稳定。首先，施工前必须统计所需的所有物料。这包括确定管道的型号和材质，不同的用途和地区可能需要不同材质和型号的管道，例如，某些地区需要更耐腐蚀或更高压的管道。确保选择合适的管道材质是至关重要的，因为它直接影响到管道的耐久性和安全性。除了管道，还需要列出所有必要的施工物料和工具。这包括但不限于连接件、支架、绝缘材料、焊接设备等。这些物料和工具的质量及性能都会影响到整个工程的质量，因此，在选材时不能马虎。制定完整的设计施工方案是的关键步骤。方案应当涵盖从开工到完工的每一个步骤，每一个环节都要细致到位[3]。管道的走向、连接方式、支撑点的位置、安装后的测试方法都应该明确列出。施工过程中必须严格按照既定的流程操作，任何的疏忽都可能导致安全隐患。此外，在实际施工中，还需要考虑到附加的压力和可能出现的误差。例如，管道在运输和安装过程中可能会受到一定的压力，这导致其变形或损伤。而安装过程中，可能由于人为或设备原因产生的误差，都需要事先预测并采取相应的措施来纠正。

(2)布置燃气入户引入管

在城镇燃气管道的铺设过程中，根据具体情况，通常采用地上引入法和地下引入法两种不同的入户引入管方式。地上引入法主要应用于无法从地底引入管道的情况，这在利用天然气作为主要气源且建筑物已经竣工的场景下较为常见。此方法包括将管道从建筑物外部地面直接引入，顺着外墙上升到指定高度，并通过外墙进入室内。地上引入法有两种具体形式：高立管引入和低立管引入。高立管引入是在建筑物外墙上沿垂直方向完全铺设立管，然后通过各用户分支管引入至每个独立的燃气使用点。而低立管引入法则是管道在距地面0.5～0.8m高度水平引入室内。地下引入法则是指将室外燃气管道从建筑物基础底部直接引入室内，常通过首层厨房进行。在使用这种方法时，管道与地面之间至少保持0.5m距离，并在适当位置设置三通作为清扫口。同时，管道穿过地面或墙体时，需增加套管以保护管道。对于地下引入管道，一般采用无缝钢管，地上暴露部分则使用镀锌钢管，以及作为保护套管的普通钢管。这种引入方式由于其整洁和隐蔽的特点，需要与土建施工人员密切配合，确保施工的顺利进行。但不论采取何种引入方式，都应确保燃气管道的安全、稳定，并考虑到施工的美观和后期使用的便捷性。

(3)管道与法兰的连接

管道与法兰连接作为燃气管道施工的关键一环，其施工步骤要求严谨。首先，在楼板开孔时，孔口应向下以防杂物掉入，并且管道的弯曲部分需要紧贴墙面布置，以免影响管道的整体走向。在管道的连接工作开始前，需要将相应的法兰凸缘盘固定在管道端口，这些法兰凸缘盘的材质要与管道本身一致，以确保连接的均质性和密封性。对于管道之间的连接，采用的是水平板焊接法兰，这种方式能够保证焊接的稳定性和可靠性。在焊接之前，还需通过安装安全球阀来测试管道的耐压性，确保管道在承受内部气体压力时的安全性。焊接时应进行双面焊接，以增强焊缝的牢固程度。焊接前的准备工作同样重要，需要对法兰及其连接软垫进行彻底的检查，确保它们的质量合格且表面没有损伤，以保证最终的连接密封效果。两段管道对准后，将法兰嵌入其中，完成焊接工作。焊接完成后，方可安装安全球阀，这是保障燃气管道安全的重要组成部分。在法兰软垫的安装过程中，要特别注意将法兰、软垫和螺栓三者在同一水平面上对齐，以确保规格的统一性。在加固软垫和螺栓时，应避免使用过大的力气将垫片强行固定，这可能导致连接不均匀或损坏垫片。为了增加连接的稳定性，应在软垫和螺栓之间涂抹适量的黄油，这样可以在不损伤垫片的情况下，保证螺栓的紧固性和长久性[4]。

(4)检测与试压

检测与试压是城镇燃气管道施工中至关重要的环节，它确保了管道系统在投入运营前的安全性与可靠性。该阶段主要包括焊缝检测技术、管道强度与密封性试验，以及管道的清洗与干燥。这些步骤在施工完毕后立即进行，而在整个过程中，安全管理贯穿始终，是不可或缺的组成部分。焊接是管道连接中最关键的工序之一，焊缝的质量直接关系到管道的安全运营。因此，焊缝必须经过严格检测，包括但不限于X射线检测、超声波检测、磁粉检测和渗透检测。X射线检测是一种非破坏性检测方法，可以准确地发现焊缝内部的缺陷，如气孔、夹杂物和裂纹。超声波检测则用于评估焊缝中的内部结构和连续性。磁粉检测和渗透检测则适用于发现表面或近表面的缺陷。这些检测技术的选择和应用，需要根据管道材料、焊接方法和工作环境等因素综合考虑。管道强度与密封性试验是检测管道是否能承受工作压力和确保没有泄漏的过程。常见的方法是水压试验，即在管道内充满水并施加高于工作压力的压力来检验管道的承压能力。此外，空气压试验也是一种常用方法，尤其在温度较低时使用，以避免水压试验可能带来的冻胀问题。这些试验能够验证管道及其组件在极限压力下的性能，并确保在实际使用中的安全性。清洗与干燥过程是移除管道内部在施工过程中可能产生的杂质和湿气，以保证燃气输送的质量和安全。清洗通常使用高压水流或者化学清洗剂，根据管道内部的实际条件来确定清洗方法。干燥则通常使用空气吹扫或真空抽吸，以确保管道内部无水分，预防腐蚀和燃气中的水蒸气凝结。

4.结语

城镇燃气管道施工是一项综合性工程，它要求根据当地建筑的特点和地质条件量身定制施工方案。安装中，管道的合理布局和严谨材料管理是确保安全的关键，旨在降低安全风险，提升施工效率。因此，每一个步骤和细节都不容忽视，只有这样，才能保障燃气管道系统的长效安全运行，服务于城市生活的可持续发展。