綜合管廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┦鹿尸F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置方案與決策分析

張智賢， 胡曉曉， 張 博， 李躍飛， 郭蘭蘭

(1.中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 北京100044； 2.北京京投城市管廊投資有限公司， 北京 100101)

2021年6月13日，湖北省十堰市發(fā)生直埋燃?xì)夤艿辣ㄊ鹿?，造?5人死亡，138人受傷。事故原因是管道老化嚴(yán)重發(fā)生泄漏，運(yùn)維人員未能及時(shí)找到準(zhǔn)確泄漏點(diǎn)，最終因泄漏天然氣聚集達(dá)到爆炸極限后，遇火源引爆。徐小豐等[1]認(rèn)為用燃?xì)夤艿廊肜却婀艿乐甭瘢翘嵘擎?zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行安全的具體措施之一，同時(shí)國(guó)家大力出臺(tái)的各類政策也為燃?xì)馊肜忍峁┝藢?shí)際的政策支持。大量研究顯示[2-5]，燃?xì)夤艿廊肜群蟛粌H可以避免土壤腐蝕和地上活荷載對(duì)直埋燃?xì)夤艿挠绊懀€有效規(guī)避了第三方違規(guī)施工引起的管道破壞，大大提高管道的使用壽命；同時(shí)借助綜合管廊內(nèi)完備的監(jiān)控與報(bào)警體系可快速排除燃?xì)庑孤╇[患，減少燃?xì)庑孤┦鹿实陌l(fā)生。

針對(duì)綜合管廊燃?xì)馀搩?nèi)的突發(fā)事件，由于燃?xì)夤艿廊肜确笤O(shè)運(yùn)行時(shí)間較短，截至目前全國(guó)范圍內(nèi)尚未報(bào)道過(guò)廊內(nèi)天然氣管道事故及處置案例。相對(duì)于直埋天然氣管道事故應(yīng)急處置，廊內(nèi)開(kāi)展燃?xì)夤艿赖默F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置工作難度大，無(wú)論是管廊產(chǎn)權(quán)方還是管線產(chǎn)權(quán)方的工作人員均缺乏相關(guān)的應(yīng)急實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)綜合管廊內(nèi)燃?xì)夤艿朗鹿尸F(xiàn)場(chǎng)處置方案相關(guān)研究還處于空白階段。研究適應(yīng)綜合管廊內(nèi)的燃?xì)夤艿佬孤┦鹿实默F(xiàn)場(chǎng)處置措施與決策分析可進(jìn)一步完善綜合管廊應(yīng)急預(yù)案體系中針對(duì)廊內(nèi)燃?xì)庑孤┓矫娴膬?nèi)容，對(duì)保障綜合管廊安全運(yùn)行具有十分重要的意義。

1 燃?xì)夤艿佬孤┦鹿侍幹眉夹g(shù)概況

1.1 燃?xì)庑孤┪：?/h3>

燃?xì)夤艿赖男孤┓譃?類:微孔滲漏、小孔泄漏和斷裂暴露。通過(guò)對(duì)綜合管廊燃?xì)馀撜５难矙z，在不發(fā)生地震、人為蓄意破壞等極端事件的前提下，基本上可將燃?xì)夤苄孤┛刂圃谖⒖仔孤Ｈ細(xì)夤艿垒斔徒橘|(zhì)主要包括天然氣、液化石油氣和煤氣，其中天然氣最為常用。天然氣成分主要包括甲烷(85%)、乙烷、丙烷、氮和丁烷，往往還伴隨有少量的硫化氫(H2S)、水(H2O)和二氧化碳(CO2)[6]。天然氣與空氣混合后易形成爆炸性混合氣體，爆炸極限5%～15%，遇明火可發(fā)生爆炸。有資料顯示[7]，當(dāng)空氣含量中天然氣濃度達(dá)9.5%時(shí)爆炸威力最大。

此外燃?xì)夤艿澜橘|(zhì)組成氣體多屬于碳?xì)浠衔铮哂袕?qiáng)烈的麻醉作用，當(dāng)空氣中燃?xì)鉂舛冗^(guò)高還可使人發(fā)生窒息。

1.2 直埋燃?xì)夤艿佬孤┦鹿曙L(fēng)險(xiǎn)分析

1.2.1 事故類型

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程的不斷推進(jìn)，一批老舊城市管道即將或已經(jīng)達(dá)到使用壽命極限。因燃?xì)夤艿澜橘|(zhì)泄漏導(dǎo)致發(fā)生的火災(zāi)、爆炸突發(fā)事故，對(duì)周圍環(huán)境和生命財(cái)產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重傷害。2017年7月4日，松原市寧江區(qū)繁華路巷路的排污管道在維修時(shí)，破壞天然氣管道，發(fā)生燃?xì)庑孤?。工作人員搶修期間發(fā)生爆炸，造成7人死亡，89人住院治療的嚴(yán)重后果，直接經(jīng)濟(jì)損失4 419萬(wàn)元。在 2012—2015 年中國(guó)發(fā)生燃?xì)夤艿朗鹿使灿?3 927 起，受傷人數(shù)3 739人次，中毒人數(shù)876人次，死亡人數(shù)高達(dá)817人，產(chǎn)生的后果嚴(yán)重[8]。直埋燃?xì)夤苄孤┦鹿尸F(xiàn)場(chǎng)及處置如圖1、圖2所示。

圖1 直埋燃?xì)夤苄孤┦鹿尸F(xiàn)場(chǎng)

圖2 直埋燃?xì)夤苄孤┦鹿尸F(xiàn)場(chǎng)處置

1.2.2 事故原因分析

傳統(tǒng)的燃?xì)夤艿婪笤O(shè)主要有地埋敷設(shè)和架空敷設(shè)。易受腐蝕、自然災(zāi)害、外力開(kāi)挖、地質(zhì)變化等因素影響導(dǎo)致燃?xì)庑孤9-11]。根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部規(guī)劃管理中心統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年由路面開(kāi)挖造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約2 000億元。據(jù)中國(guó)規(guī)劃協(xié)會(huì)地下管道專委會(huì)統(tǒng)計(jì)，管道事故70%是由外力破壞，特別是第三方施工等外因所致。西安市秦華天然氣有限公司統(tǒng)計(jì)，每年燃?xì)夤艿酪虻谌酵诰驅(qū)е碌氖鹿始s70～80起，占總事故量的61%。燃?xì)夤艿佬孤┦鹿试蛞?jiàn)表1。

含風(fēng)儲(chǔ)一體化電站的電力系統(tǒng)多目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度模型//孫輝,劉鑫,賁馳,余建明,胡姝博,周瑋//(5):94

表1 燃?xì)夤艿佬孤┦鹿试蚍治?/p>

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)平均每天發(fā)生5起燃?xì)馐鹿蔥12]，而納入綜合管廊可有效避免和減輕野蠻施工、化學(xué)腐蝕、外部荷載和自然災(zāi)害等因素對(duì)燃?xì)夤艿涝斐傻钠茐腫13-17]。

1.3 直埋燃?xì)夤艿佬孤┈F(xiàn)場(chǎng)處置方案分析

當(dāng)直埋燃?xì)夤艿腊l(fā)生泄漏，管道產(chǎn)權(quán)單位應(yīng)即刻采取科學(xué)合理的處置措施妥善化解燃?xì)獗L(fēng)險(xiǎn)，避免傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。直埋燃?xì)夤艿佬孤┈F(xiàn)場(chǎng)處置方案可分為泄漏源頭控制、泄漏放散點(diǎn)安全管控和泄漏管段搶修3步，具體措施見(jiàn)表2。

表2 燃?xì)夤艿佬孤┦鹿尸F(xiàn)場(chǎng)處置方案

1.4 燃?xì)夤艿廊肜确治?/h3>

1.4.1 國(guó)內(nèi)外燃?xì)夤艿廊肜冉ㄔO(shè)情況

從國(guó)外已建成的綜合管廊來(lái)看，英國(guó)(圖3)、德國(guó)(圖4)、日本等國(guó)家均有燃?xì)夤艿兰{入綜合管廊的例子，且多與其他類市政管道共艙設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)幾十年的運(yùn)行，并沒(méi)有出現(xiàn)重大的安全事故報(bào)道。

圖3 英國(guó)倫敦市綜合管廊

圖4 德國(guó)漢堡市綜合管廊

20世紀(jì)初日本開(kāi)始建設(shè)綜合管廊。1958 年建設(shè)的日本東京高灣岸線的綜合管廊內(nèi)，燃?xì)夤艿廊匀徊捎门c電力、通訊、給水、中水等市政管道共用同一個(gè)艙室的形式，但開(kāi)始有意識(shí)地將燃?xì)夤艿烙没炷两Y(jié)構(gòu)獨(dú)立分隔開(kāi)來(lái)(圖5)。

圖5 東京高灣岸線綜合管廊

中國(guó)的綜合管廊建設(shè)主要借鑒日本經(jīng)驗(yàn)。1994 年建設(shè)的上海張楊路綜合管廊(圖6)是國(guó)內(nèi)首例將燃?xì)夤艿廊菁{在廊內(nèi)的管廊項(xiàng)目，通過(guò)在管廊頂板設(shè)置蓋板涵，內(nèi)部在安裝管道后回填中粗砂處理，并配備了齊全的安全監(jiān)控設(shè)施和信息采集顯示系統(tǒng)。2005 年建設(shè)的深圳大鹽路綜合管廊(圖7)，則在管廊內(nèi)單獨(dú)隔出一個(gè)天然氣蓋板管溝，內(nèi)設(shè)可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警儀，采用防爆電氣設(shè)備。

圖6 上海浦東張楊路綜合管廊

圖7 深圳大鹽路綜合管廊

根據(jù)現(xiàn)行的《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50838—2015)(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)第4.3.4條規(guī)定：天然氣管道應(yīng)在獨(dú)立艙室內(nèi)敷設(shè)。截至2016年，全國(guó)已經(jīng)開(kāi)展了兩批共25個(gè)綜合管廊試點(diǎn)城市建設(shè)，其中不乏燃?xì)馊肜鹊墓芾软?xiàng)目，均采用了燃?xì)夤軉为?dú)成艙的方式。近期國(guó)內(nèi)建設(shè)的綜合管廊中將天然氣管道單獨(dú)入艙已經(jīng)成為一個(gè)趨勢(shì)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，燃?xì)夤艿绬为?dú)成艙空間利用率低，預(yù)計(jì)分?jǐn)偟木C合管廊建設(shè)費(fèi)用將是直埋方式造價(jià)的7倍以上。綜合管廊試點(diǎn)城市白銀市三艙綜合管廊如圖8所示。

圖8 綜合管廊試點(diǎn)城市白銀市三艙綜合管廊

1.4.2 燃?xì)夤艿廊肜劝踩夹g(shù)措施分析

為保證燃?xì)馊肜鹊陌踩院涂煽啃?，《?guī)范》從設(shè)計(jì)層面對(duì)燃?xì)夤艿廊肜茸隽讼嚓P(guān)規(guī)定，主要條文內(nèi)容見(jiàn)表3。

表3 燃?xì)夤艿佬孤┦鹿侍幹眉夹g(shù)措施

2 綜合管廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┈F(xiàn)場(chǎng)處置方案決策問(wèn)題分析

編制綜合管廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┈F(xiàn)場(chǎng)處置方案首先要理清思路，識(shí)別制約編制工作的主要矛盾，主要存在管道產(chǎn)權(quán)和運(yùn)行管理機(jī)制不統(tǒng)一、綜合管廊應(yīng)急預(yù)案體系不完整、現(xiàn)場(chǎng)處置方案評(píng)估機(jī)制不合理等問(wèn)題。

2.1 管道產(chǎn)權(quán)和運(yùn)行管理機(jī)制不統(tǒng)一

燃?xì)夤艿肋\(yùn)行安全是燃?xì)猱a(chǎn)權(quán)企業(yè)及管廊運(yùn)維單位考慮的首要問(wèn)題，也是燃?xì)庑袠I(yè)主管部門、安全監(jiān)督部門、公安消防部門、技術(shù)監(jiān)督部門非常重視和關(guān)注的問(wèn)題，針對(duì)突發(fā)事故的現(xiàn)場(chǎng)處置方案是保障燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)行的重要一環(huán)。

運(yùn)營(yíng)管理單位普遍面臨入廊管道管理部門多、協(xié)調(diào)難，綜合管廊投資建設(shè)運(yùn)營(yíng)模式多樣，綜合管廊收費(fèi)機(jī)制尚未形成、針對(duì)管道入廊的突發(fā)事件應(yīng)急管理不完善等問(wèn)題，不同種類的管道運(yùn)維具有不同的專業(yè)特點(diǎn)和安全運(yùn)行壽命，對(duì)于日常運(yùn)行管理、巡檢、維護(hù)保養(yǎng)等工作內(nèi)容提出了較高的專業(yè)要求。

2.2 綜合管廊應(yīng)急預(yù)案體系不完整

2.2.1 應(yīng)急預(yù)案體系概述

應(yīng)急預(yù)案可分為綜合應(yīng)急預(yù)案、專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場(chǎng)處置方案。綜合應(yīng)急預(yù)案相當(dāng)于應(yīng)急預(yù)案體系的總綱，是應(yīng)對(duì)各類事故的綜合性文件。針對(duì)各級(jí)各類可能發(fā)生的事故和所有危險(xiǎn)源，則應(yīng)制定專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置方案，并明確事前、事發(fā)、事中、事后的各個(gè)過(guò)程中相關(guān)部門和有關(guān)人員的職責(zé)。

2.2.2 中國(guó)綜合管廊應(yīng)急預(yù)案現(xiàn)狀分析

應(yīng)急預(yù)案體系可分成城市層面和企業(yè)層面。城市層面包括城市綜合應(yīng)急預(yù)案和城市專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案；企業(yè)層面包括企業(yè)綜合應(yīng)急預(yù)案、企業(yè)專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場(chǎng)處置方案。中國(guó)綜合管廊應(yīng)急預(yù)案體系如圖9所示。

圖9 中國(guó)綜合管廊應(yīng)急預(yù)案體系

課題組從25個(gè)試點(diǎn)城市中選取了廈門、銀川、包頭和青島4個(gè)典型城市，分別對(duì)4個(gè)城市綜合管廊運(yùn)營(yíng)單位的應(yīng)急預(yù)案體系進(jìn)行調(diào)查研究，見(jiàn)表4。

表4 4個(gè)城市燃?xì)夤艿佬孤┦鹿侍幹眉夹g(shù)措施

各市綜合管廊應(yīng)急預(yù)案體系均存在較大完善空間，尤其是現(xiàn)場(chǎng)處置方案，由于入廊管道種類多，產(chǎn)權(quán)歸屬?gòu)?fù)雜，受限于各種現(xiàn)實(shí)原因，各市級(jí)管廊運(yùn)營(yíng)企業(yè)均有不同程度缺項(xiàng)?？梢?jiàn)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)處置方案的研究對(duì)于完善綜合管廊應(yīng)急預(yù)案體系具有十分重要意義。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)處置方案評(píng)估機(jī)制不合理

燃?xì)馀撏话l(fā)事故的現(xiàn)場(chǎng)處置方案宜由經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)演練過(guò)的運(yùn)維人員執(zhí)行。由于缺乏對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)處置方案演練環(huán)節(jié)的評(píng)估機(jī)制，導(dǎo)致參與演練人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)處置方案的理論準(zhǔn)備和內(nèi)容不重視，研究不夠深入，企業(yè)運(yùn)維部門針對(duì)燃?xì)庑孤┩话l(fā)事故的現(xiàn)場(chǎng)演練存在一定程度的形式化，缺乏多樣性和條理性，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)處置方案執(zhí)行效率低下。廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┈F(xiàn)場(chǎng)處置方案評(píng)估機(jī)制分析見(jiàn)表5。

表5 廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┈F(xiàn)場(chǎng)處置方案評(píng)估機(jī)制分析

3 綜合管廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┈F(xiàn)場(chǎng)處置決策措施

3.1 建立應(yīng)急響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)體系

編制綜合管廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┈F(xiàn)場(chǎng)處置方案，首先應(yīng)依據(jù)綜合管廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┦鹿饰：Τ潭?、影響范圍和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位控制事態(tài)的能力，對(duì)事故應(yīng)急響應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，以明確分級(jí)響應(yīng)的基本原則。根據(jù)北京市綜合管廊項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)情況和組織結(jié)構(gòu)特征，按照事前、事中、事后的層面，編制應(yīng)急響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)表(表6)。

表6 燃?xì)馔话l(fā)事件級(jí)別及應(yīng)急響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)表

分級(jí)表從觸發(fā)條件、分級(jí)條件、處理流程3個(gè)方面對(duì)四級(jí)緊急狀況進(jìn)行了歸納和描述，同時(shí)補(bǔ)充了緊急狀況升級(jí)條件和條款說(shuō)明，為應(yīng)急預(yù)案體系的建立提供支撐和依據(jù)。

3.2 完善企業(yè)綜合管廊應(yīng)急預(yù)案體系

綜合管廊運(yùn)營(yíng)管理單位、入廊管道單位及協(xié)同單位都應(yīng)編制應(yīng)急預(yù)案，并以入廊管道單位牽頭制定協(xié)同應(yīng)急預(yù)案為宜。各單位在編制本單位應(yīng)急預(yù)案的基礎(chǔ)上，還要對(duì)各單位協(xié)同工作的應(yīng)急預(yù)案充分重視，保證綜合管廊突發(fā)情況下各單位均能及時(shí)響應(yīng)，保證應(yīng)急預(yù)案的有效實(shí)施。應(yīng)急預(yù)案編制單位應(yīng)根據(jù)當(dāng)前形勢(shì)發(fā)展和應(yīng)急預(yù)案的編制需要，科學(xué)制定應(yīng)急預(yù)案，保證應(yīng)急響應(yīng)程序和保障措施切實(shí)可行，杜絕照搬政策、重復(fù)抄襲等行為，確保應(yīng)急預(yù)案實(shí)施的可行性、規(guī)范性、系統(tǒng)性。綜合管廊運(yùn)營(yíng)管理單位應(yīng)急預(yù)案體系如圖10所示。

圖10 綜合管廊運(yùn)營(yíng)管理單位應(yīng)急預(yù)案體系

3.3 優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)處置方案評(píng)估機(jī)制

為保證運(yùn)維人員參與現(xiàn)場(chǎng)演練活動(dòng)的演練質(zhì)量，首先應(yīng)建立一套有效的現(xiàn)場(chǎng)處置方案評(píng)估機(jī)制，可采用定性和定量相結(jié)合的方法，定量為主，定性為輔，如編制現(xiàn)場(chǎng)演練評(píng)測(cè)量化表以評(píng)價(jià)活動(dòng)的信度和效度，或基于模糊層次分析法定量評(píng)估演練團(tuán)隊(duì)的應(yīng)急準(zhǔn)備能力。

圖11 現(xiàn)場(chǎng)處置流程

現(xiàn)場(chǎng)處置方案評(píng)估機(jī)制應(yīng)使應(yīng)急管理者能夠獲取直觀的演練效果評(píng)價(jià)結(jié)論，從而達(dá)到以演練代實(shí)戰(zhàn)的目的，應(yīng)急預(yù)案編制者也能從評(píng)估機(jī)制和結(jié)論中獲取有用信息，不斷提升和深化現(xiàn)場(chǎng)處置方案的合理性和可操作性，提高綜合管廊運(yùn)維人員應(yīng)對(duì)燃?xì)庑孤┩话l(fā)事故的能力。

3.4 針對(duì)性開(kāi)展應(yīng)急培訓(xùn)和演練

為確保綜合管廊正常運(yùn)行，做好突發(fā)事件應(yīng)急管理和現(xiàn)場(chǎng)處置，管廊運(yùn)維單位首先建立和燃?xì)夤艿喇a(chǎn)權(quán)單位的應(yīng)急預(yù)案合作及溝通機(jī)制，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)表和各自的企業(yè)應(yīng)急預(yù)案體系編制綜合管廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┈F(xiàn)場(chǎng)處置方案，明確各自工作界面，從而提高與產(chǎn)權(quán)單位事故應(yīng)急響應(yīng)聯(lián)動(dòng)的能力，針對(duì)性開(kāi)展廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┩话l(fā)事故的現(xiàn)場(chǎng)處置方案的應(yīng)急培訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)演練?，F(xiàn)場(chǎng)處置流程如圖11所示。

4 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)綜合管廊起步較晚，運(yùn)維管理層面存在缺少先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)、法律法規(guī)不全面、制度不完善等問(wèn)題，尤其是綜合管廊投入運(yùn)營(yíng)后對(duì)入廊管線的突發(fā)事故應(yīng)急沒(méi)有專門標(biāo)準(zhǔn)的支撐。綜合管廊作為城市管線敷設(shè)的新形式，應(yīng)急處置和管理與傳統(tǒng)直埋管線有很大不同，建議管廊運(yùn)營(yíng)公司與燃?xì)夤芫€公司、相關(guān)應(yīng)急管理部門以及消防部門等單位建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制，特別應(yīng)重視燃?xì)夤艿佬孤┦鹿尸F(xiàn)場(chǎng)處置方案的編制。研究可為城市應(yīng)急主管部門和綜合管廊運(yùn)營(yíng)單位完善應(yīng)急預(yù)案體系、編制綜合管廊內(nèi)燃?xì)夤艿佬孤┈F(xiàn)場(chǎng)處置方案提供思路和借鑒。