3. 某6根天然气管道入综合管廊设计实例

3.1工程概况

四梨同城化（即四平、梨树实施同城化建设）工程中四梨大街地下综合管廊为3舱结构。其中，天然气舱位于西侧。规划5根设计压力为1.6MPa的次高压天然气管道和1根设计压力0.4MPa的中压天然气管道进入该天然气舱。管廊全长8.3km，一期建设长度3.28km。

四梨大街是连接四平市和梨树县的主干道，该道路中间设计4m宽的绿化带，绿化带两侧分别为轻轨车道、机动车道和人行道。综合管廊位于道路中部地下，其中，天然气舱位于绿化带下方，天然气舱净宽3.2m，净高5.4m。管廊上皮距离道路路面约3.5m。综合管廊在道路标准断面下的位置见图1（图中数据单位为mm）。

图1综合管廊在道路标准断面下的位置

3.2 6根天然气管道管廊内布置方案

①布置方案概述

四平的气候属欧亚大陆东部中温带大陆性半湿润半干旱季风气候，历史最高气温39.2℃，最低气温-34.6℃。

经计算分析，管道采用无缝钢管，材质选用Q345E。管材执行GB/T8163-2008《输送流体用无缝钢管》。中压管道规格D219×6.4，次高压管道规格D323.9×7.1。管道定尺长度6m。

经过对该工程实际情况调研及分析论证，入综合管廊的1根中压管道及5根次高压管道采用钢支架架空敷设，采用方形补偿器进行热补偿。上下分3层，每层2根管道。由于中压管道每隔200m左右引出支管，次高压管道引出支管较少，为方便引出，中压管道布置在最上层。管廊内天然气舱管道布置横断面见图2（图中数据单位为mm）。

图2天然气舱管道布置横断面

②节点设计

a.方形补偿器设计

由于管廊内空间狭小，为保证天然气管道敷设安全且兼顾美观，天然气管道竖向设计净距0.5m，方形补偿器竖直方向嵌套布置，方形补偿器布置见图3（图中数据单位为mm）。

图3方形补偿器布置

b.引出口设计

根据GB50838-2015，综合管廊内两侧设置支架或管道时，检修通道净宽不宜小于1.0m。由图2知，天然气舱标准段下层管道距离管廊内底部设计净距0.6m，为保证下层管道引出支管不占用检修通道，次高压引出支管处管道整体抬高1.9m。中压管道引出支管设计见图4，次高压管道引出支管设计见图5。

图4中压管道引出支管设计

a.次高压管道引出支管横断面

b.1-1剖面

图5次高压管道引出支管设计

c.截断阀及放散管设计

本工程次高压管道为工厂专用线，自门站引出然后进入综合管廊，引出管廊后进入工厂，门站和工厂距离四梨大街都比较近。因此，次高压管道进出管廊的截断阀分别与门站和工厂结合设置。中压管道在管廊内敷设距离较长，为保证供气安全，每隔约2km设置截断阀1个，阀门采用全焊

接电液联动球阀，截断阀两侧设置放散管，放散管引出管廊后穿越至道路西侧放空。截断阀及放散管设计见图6。

图6截断阀及放散管设计

d.管廊交叉口天然气管道设计管廊交叉口处上下层舱里天然气管道的连接需考虑管廊内的安装空间及温差导致的二次应力对管道的影响。根据工程经验及管廊内天然气管道应力分析计算，管廊交叉口天然气管道布置形式见图7。

图7管廊交叉口天然气管道布置形式

③应力分析

a.建立物理模型

根据图3，当3根管道的固定点间距相同时，最下层的这根管道对固定点的推力最大。因此，本工程根据最下层的次高压天然气管道的应力分析结果布置管道支吊架。根据最下层次高压管道在管廊内的详细安装尺寸、材质参数，建立数学模型。截取计算管系典型段，典型段计算管系节点编号及管段尺寸见图8（本段管系A500和A505处为导向支架，A510处为固定支架，其余为滑动支架。长度单位为m，方形补偿器制作尺寸详见图3）。

图8典型段计算管系节点编号及管段尺寸

b.结果分析

对整个管系进行应力分析，管道应力分析采用Bentley 公司开发的AUTOPIPE软件[3l，以ASME B31.3为标准，设计工况下该典型段计算管系应力分析结果软件截图见图9（图例中值为节点应力与管材许用应力的比值）。分别从管道和管道特殊件两方面分析设计的安全性。经计算，设计工况下计算管系应力最大点位于A502节点处，比值为0.67。即，设计管系所承受的应力不超过钢材许用应力的67%。

图9设计工况下典型段计算管系应力分析结果

根据GB50316-2000《工业金属管道设计规范》（2008年版）第3.2.3.1款，对于焊接管道组成件用材料，许用拉应力采用规范附录A的许用应力时，应计入焊接接头系数（根据条文说明第3.2.5条，焊接接头系数取0.9），即，许用拉应力为附录A许用应力的0.9倍；根据3.2.3.2款，许用剪切应力为附录A许用应力的0.8倍。对照管系应力分析的结果，管系整体受力符合规范要求。

4结语

①天然气管道在管廊内架空敷设时，推荐采用方形补偿器进行热补偿，方形补偿器和管道支吊架的类型、敷设位置、间距和数量等需根据工程实际数据，经分析计算确定。

②进出管廊的截断阀可以设置在管廊内部，但应根据工程实际情况合理选择、设计截断阀的敷设位置、类型和放散管。

③为方便施工，保证综合管廊运行安全，建议天然气管道专项设计与综合管廊设计同步进行，天然气管道支墩及引出管与管廊同步施工。