高层建筑安装燃气管道

工程295

高层建筑安装燃气管道的问题和研究

摘要：近几年，宿迁地区经济发展迅猛，新建、扩建的住宅小区日益增多，小高层、高层等所占的比例也越来越大。根据要求，管道天然气作为小区配套工程应与建筑主体同时设计、施工、竣工验收。然而因高层建筑沉降大，燃气管道较长，燃气附加压力大，这样管道极易产生各种应力和使用中燃气压力波动异常等情况，致使管道变形甚至折断和燃气不能完全燃烧，引发安全事故。因此高层建筑的燃气管道的设计和施工都有更严格的要求，有必要就高层天然气管道安装问题进行研究分析，总结预防和处理方法，确保工程设计合理和使用安全。

关键词：高层建筑；建筑沉降；附加压力；各种应力

一、高层沉降对燃气管道的影响

宿迁隶属平原地带，土质松软，积水较多，随着城市的快速发展, 宿城区和各个县城都在不断的向周边扩建，在原来的许多低洼地、鱼池和农田等地方兴建了住宅小区。由于地基松软, 很容易产生建筑产生沉降。这些工程大多在竣工后的5年内沉降速度最大，以后沉降速度逐渐降低。尤其是高层建筑，其自重大，沉降也比较大。建筑物的沉降对燃气引入管的影响非常严重。因为建筑物产生沉降时，固定在建筑物上的燃气管道与建筑物一同下降，而埋设在室外的燃气引入管是静止的，这样燃气管道就会变形这样就会产生切应力，当切应力达到管道承受极限时，管道就会断裂，造成燃气泄漏，引发安全事故。一般楼房沉降约在20mm左右，而18层以上建筑沉降可达100mm以上。高层建筑的燃气管道多为无缝钢管焊接和镀锌钢管丝扣连接，无论哪种施工工艺，若没有预防楼层沉降的措施，都将对燃气管道造成极大的损坏。

二、应对建筑沉降的措施

多层建筑沉降较少，可在管道穿墙处设置钢套管或预留竖槽。套管设置时要保证保证管道上部间隙不小于建筑物最大设计允许沉降量的1.2倍, 下部间隙不小于5㎜。

对于小高层以上建筑，沉降量较大，设置钢套管或预留竖槽已不能满足应对沉降的要求。高层建筑一般采取上行下给方式，即燃气自庭院从上升管到达一楼户内厨房，再自下而上引入楼上各户，属于低压进户计量后直接引至燃气具。根据宿迁市高层建筑管道燃气的供气形式，在设计及施工中应考虑以下措施：

1、如建筑物位置土质松软，沉降量较大,可在埋地引入管后面阀门以上安装一个

补偿器。这是燃气公司最常用的方法，不仅方面，补偿效果也非常好。

2、在室外埋地引入管与入户管连接处，管道尽量使用煨弯，对焊缝必须要根据设

计要求对其进行无损探伤检测。室内管和埋地庭院管连接应在最后施工，这样建筑物因已经沉降一些时间，就降低了沉降量。

3、也可在引入管上多加几个弯头，达到补偿要求。

4、在立管入户前的水平管上加设一个波纹管补偿器，利用补偿器的补偿能力达

到降低切应力的效果。

三、燃气管道自身产生的应力

高层建筑因其立管厂，管道自重相对较大。因受环境温度变化影响，管道热胀冷缩，就会胀缩变形和产生热应力。这两种力在管道投入使用时非常常见，所以在设计和施工时一定要考虑在内，否则容易引发安全事故。

四、管道自重的处理措施

随着建筑物层数的增加，燃气立管的长度也变长，管道的自重变大，所以每层都必须设置管道的固定支架，使管道不松动，牢牢德固定在建筑物上。

另外对于室内立管，还要增加固定支撑，防止管道下坠。一般增加固定支承间距不能超过十层。具体做法见图1(图中单位为mm)。

②室外立管，每层打固定支架的同时也要在每隔十层增加固定支撑，具体做法见图2(图中单位为mm)。

五、高层建筑燃气管道附加压力的产生

高层建筑高程较高，燃气立管较长，由于城镇燃气与空气密度不一样，在管道中从下而上会出现较大的附加压力。

大气密度取1.293kg/m³，天然气密度约0.717 kg/m³。由此可见天然气比空气轻，在管道中应是自下而上流动，，这样就产生一定的上浮力，着就是所谓的附加压力。

附加压力的计算公式：

∆H=10×（P k-P m）×h

式中：∆H—燃气的附加压力（Pa）；

P k—空气的密度（kg/m 3）；

P m—燃气的密度（kg/m 3）；

h—燃气管道终、起点的高程差（m）

若按小区住宅层高为3m计算，每层产生的附加压力为：

∆H=10×（1.293-0.717）×3=17.28Pa

随着楼层的升高，每层燃气管道的压力都会递增17.28Pa，楼层越高影响越大，危险性越高。

燃气管道产生附加压力的影响

GB50028--2006《城镇燃气设计规范》规定, 天然气燃具的额定压力由于低压管网沿程阻力和局部阻力的影响, 允许燃具前压力在一定范围内波动。

若附加压力过大，当一个立管同时有多个用户使用时，燃气压力就会不稳定，波动频繁，一旦超过燃烧器的正常工作压力，就会影响用户燃烧器具的正常使用，出现燃烧不充分，使烟气中的一氧化碳超标，甚至可能发生离焰、脱火、回火和熄火等现象，增大供气不安全性。由此可见，附加压力对高层安全供气有很大的影响，必须采取措施对附加压力进行消除和控制。

六、消除附加压力的措施

随着楼层升高，附加压力逐步递增，对宿迁普遍的由下而上的供气方式，要减弱或消除附加压力的，最好的方法就是在管道上安装附属设备，降低燃气上浮速度，达到降低附加压力影响的目的。

对于较低的高层建筑, 因附加压力小, 可用增加管道阻力的方法, 如加大底层部分的立管管径,缩小高层部分的立管管径和采用分段设置调节用阀门来减少附加压力的影响。

七、对于楼层高的建筑主要措施有：

1、在管道上安装节流阀，这种方法简便、方便，被广泛应用。但有很明显的弊

端，当住宅较高且用户很少时，燃气的流量小，这时安装节流阀对附加压力影响不大，达不到节流的效果。这种方法一般在楼层不超过20层时使用。

2、管道低压入户时，在12层和以上没隔12层的燃气管道上加装低-低调压器。

燃气经过调压器后压力变稳定，可达到消除附加压力。这种做法也有一定的弊端，当燃气管道为室外架空时，调压器需安装在室外，这样安装和检修十分不便，不利于设备的维护。当燃气管道室内安装时，调压器安装在用户厨房内，这样管道接口变多，影响安全，且调压设备安装在用户室内不利于随时检查。这种消除附加压力的方法一般在楼层超过20层时使用的较多。

3、在每户燃气计量设备前安装节流阀，根据每层的压力不同，对阀门开关进行调

整，达到减弱克服附加压力。但这种做法成本较高，而且阀门开度不好控制，故这种做法很少采用。

4、在每户燃气计量设备前加装调压器。这种做法能保证每家每户都能正常用气，

到达消除附加应力的目的，但是成本较高，很多燃气公司都不采用。

对于越高的高层建筑,低压进户气量已不能满足用户正常要求，这是应采用中压进户的方式。具体做法为在每户燃气计量设备前加装一调压器，减低燃气压力，把中压调至用户需要的压力, 这样每个用户的燃气使用压力都是单独控制，完全避免了附加压力的影响。但是使用中压入户，必须为无缝钢管焊接，且通过无损探伤加测要求，大大的增加了材料成本和施工费用，另外中压管道在户内，危险系数大大增加。所以，虽然中压入户能有效地消除管道附加压力，但考虑到安全，除特殊情况，一般不建议使用中压入户。

在实际操作中，采用第一种和第二种方法较多。这样既保证了安全，降低了工程材料和施工成本，也达到了减弱和消除附加压力的目的。