城市綜合管廊又叫共同溝，是實施統(tǒng)一規(guī)定、設(shè)計、施工和維護，建于城市地下用于敷設(shè)所有的給排水、熱力、燃氣、電力、通信及廣電等基礎(chǔ)市政管線的市政公共設(shè)施，有著避免道路重復(fù)開挖、延長各類管線使用壽命、減少資源損耗等優(yōu)勢。

隨著國家大力推行城市綜合管廊的建設(shè)，全國各地新建項目此起彼伏，但針對城市地下綜合管廊設(shè)計的規(guī)范方面還有所欠缺，尤其是燃氣艙中敷設(shè)的燃氣管道，其存在威脅人身安全的可能性。

一、設(shè)計依據(jù)

城市綜合管廊電氣設(shè)計的國家規(guī)范依據(jù)是GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》，關(guān)于防爆設(shè)計的描述在第7．3．4條第4項“天然氣管道艙內(nèi)的電氣設(shè)備應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058有關(guān)爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)的防爆規(guī)定”。

二、電氣專業(yè)在劃分爆炸危險區(qū)域時責(zé)任

在設(shè)計階段嚴格按照規(guī)范要求，避免設(shè)計上的隱患。電氣設(shè)計在整個項目的爆炸危險區(qū)域劃分中起到承上啟下的樞紐作用。首先是接收、分析工藝專業(yè)提供的有關(guān)可燃氣體性能、設(shè)備及環(huán)境條件等專業(yè)性的技術(shù)參數(shù);然后嚴格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進行防爆區(qū)域圖的繪制，在得到工藝專業(yè)的確認后將此防爆區(qū)域圖提供給其他相關(guān)專業(yè)，給其他設(shè)備防爆選型提供依據(jù);最后在會簽階段，確認其他專業(yè)防爆設(shè)備選型的準(zhǔn)確性。

三、爆炸危險區(qū)域劃分電氣設(shè)計的一般步驟

(1)城市綜合管廊設(shè)計中爆炸危險區(qū)域劃分的必要性。

爆炸危險區(qū)域劃分是為了保障人身和財產(chǎn)的安全，應(yīng)因地制宜地采取防范措施。城市綜合管廊燃氣艙作為地下密封結(jié)構(gòu)，一旦發(fā)生爆炸事故，將會產(chǎn)生大量的能量;其作為一個貫通城市的市政建筑，發(fā)生事故時容易對人身和財產(chǎn)造成巨大的危害。基于防爆設(shè)計的初衷，貫徹預(yù)防為主的方針，對城市綜合管廊燃氣艙進行爆炸危險區(qū)域劃分設(shè)計有利于保障人身和財產(chǎn)的安全。

(2)釋放源。

可釋放出能形成爆炸性混合物的物質(zhì)所在的部位或地點稱為釋放源。城市綜合管廊燃氣艙中敷設(shè)的燃氣管道存儲、輸送大量可燃氣體，其管道連接的法蘭、接口等連接和轉(zhuǎn)彎處容易不密封或損壞，可認為其為釋放源;出于安全考慮，結(jié)合城市綜合管廊燃氣艙通長密封的特性，將整個燃氣管定義為釋放源更安全、可靠。

(3)防爆危險區(qū)域的劃分。

根據(jù)GB50058-2014《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》中第1．0．4條“爆炸危險區(qū)域的劃分應(yīng)由負責(zé)生產(chǎn)工藝加工介質(zhì)性能、設(shè)備和工藝性能的專業(yè)人員和安全、電氣專業(yè)的工程技術(shù)人員共同商議完成”。

而GB3836.14-2014《爆炸性環(huán)境第14部分:場所分類爆炸性氣體環(huán)境》中提到“場所分類應(yīng)由懂得可燃性物料性能的相關(guān)性和重要性、熟悉設(shè)備和工藝性能的專業(yè)人員進行”。

因此，電氣專業(yè)進行爆炸危險區(qū)域的設(shè)計時需由工藝專業(yè)提供可燃性物料性能和環(huán)境等資料(GB3836.14-2014中危險場所分類數(shù)據(jù)表C．1、表C．2)作為設(shè)計依據(jù)根據(jù)GB50058—2014《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》中第3．2．3條釋放源分級規(guī)定，燃氣管道符合第3項“二級釋放源應(yīng)為在正常運行時，預(yù)計不可能釋放，當(dāng)出現(xiàn)釋放時，僅是偶爾和短期釋放的釋放源。

燃氣管道中可燃性物質(zhì)通常為天然氣，其主要成分為甲烷，還含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等，根據(jù)GB50058—2014續(xù)表C，甲烷可燃性氣體分級級別為IIA，引燃溫度組別為T1;少量混合氣體中，硫化氫級別最高，為IIB，引燃溫度組別為T3，出于安全考量，可按照混合氣體考慮燃氣級別為IIB，引燃溫度組別為T3。

通風(fēng)等級的評定應(yīng)由暖通專業(yè)進行界定，通風(fēng)的有效性影響到危險區(qū)域等級的劃分。燃氣艙為地下建筑，其自然通風(fēng)忽略不計，故燃氣艙的通風(fēng)有效性取決于其人工通風(fēng)的可靠性和有效性。

一般在設(shè)計上考慮有效臺數(shù)的備用風(fēng)機;在電氣設(shè)計上考慮采用就地雙切箱進行供電;在故障情況下風(fēng)機能繼續(xù)正常工作，且設(shè)計時滿足規(guī)范要求的每平方米地板每分鐘至少提供0．3m3的空氣或至少1h換氣6次(假定燃氣艙的通風(fēng)有效性良好)。

危險場所的區(qū)域范圍一般根據(jù)GB50058—2014附錄B的典型示意圖進行劃分，或由工藝專業(yè)直接提供。燃氣艙釋放源為燃氣管道，可燃性介質(zhì)為比空氣輕的天然氣，在假定其通風(fēng)良好的情況下，危險場所的區(qū)域范圍可參考典型示意圖中第13及15項進行劃分。

其他艙室為無釋放源的生產(chǎn)裝置區(qū)與燃氣艙間，采用非燃燒體的實體墻隔開，結(jié)合典型示意圖的前置條件以及劃分規(guī)定，綜合燃氣艙的實際環(huán)境條件及特性。以某兩艙管廊項目為例，綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段爆炸危險區(qū)域劃分如圖1所示。

綜合管廊的標(biāo)準(zhǔn)段有實體墻隔開，僅燃氣艙整艙劃為2區(qū)，其他艙室按照非爆炸危險區(qū)域考慮。對于聯(lián)通燃氣艙的進排風(fēng)口，除了燃氣艙劃為2區(qū)，上部的通風(fēng)井同樣劃為2區(qū)考慮;而地面以上為露天部分，自然通風(fēng)良好;進風(fēng)口處地表以上類似于正壓空間，可燃氣體不易溢出;排風(fēng)口處其內(nèi)部的機械通風(fēng)持續(xù)運行，可燃氣體排出后在地表以上被吹散，不易聚集，所以爆炸危險區(qū)域劃分圖中將地表以上劃為非爆炸危險區(qū)域。

標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)部分節(jié)點會考慮設(shè)置排水泵，泵坑根據(jù)GB50058—2014中“在障礙物、凹坑和死角處，應(yīng)局部提高爆炸危險區(qū)域等級”條款，將其局部提高為1區(qū)，其余區(qū)域均按照2區(qū)考慮。

爆炸危險區(qū)域劃分圖由電氣專業(yè)繪制完成后，由提資的工藝專業(yè)進行確認可燃氣體的相關(guān)參數(shù)運用的正確性，確認無誤后，爆炸危險區(qū)域劃分圖將作為整個項目防爆區(qū)域劃分以及防爆設(shè)備選擇的依據(jù)。

(4)對爆炸危險區(qū)域劃分圖的后續(xù)設(shè)計運用。

爆炸危險區(qū)域劃分圖完成后，由電氣專業(yè)以提資的形式給到各個設(shè)計專業(yè)，各個專業(yè)以此為基礎(chǔ)進行后續(xù)相關(guān)設(shè)計。

電氣專業(yè)在綜合管廊設(shè)計中，整個電氣系統(tǒng)包含變壓器、配電箱、就地雙切箱、檢修插座箱、照明燈具和各種開關(guān)、操作按鈕等設(shè)備。

根據(jù)GB50058—2014中第5．1．1條“爆炸性環(huán)境的電力裝置設(shè)計宜將設(shè)備和線路，特別是正常運行時能發(fā)生火花的設(shè)備布置在爆炸性環(huán)境以外。

當(dāng)需設(shè)在爆炸性環(huán)境內(nèi)時，應(yīng)布置在爆炸危險性較小的地點”，設(shè)備布置時將變壓器、配電箱、就地雙切箱等變配電設(shè)備設(shè)置在爆炸危險區(qū)域劃分圖的非爆炸危險區(qū)域。

在設(shè)計照明系統(tǒng)的燈具和開關(guān)以及必要的檢修插座箱等時，在爆炸危險區(qū)域內(nèi)應(yīng)選用防爆設(shè)備。

防爆設(shè)備的選用應(yīng)確定保護級別(EPL)、設(shè)備類別及溫度組別等要求:

①EPL根據(jù)GB50058—2014中表5．2．2-1，按照危險區(qū)域等級進行選擇;確定EPL后，再根據(jù)GB50058—2014表5．2．2-2對產(chǎn)品的防爆形式進行確認，確保電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)能滿足項目的實際需求;

②防爆電氣設(shè)備的級別和組別不應(yīng)低于該爆炸性氣體環(huán)境內(nèi)爆炸性氣體混合物的級別和組別，利用爆炸危險區(qū)域劃分圖中可燃性氣體分級級別等參數(shù)，根據(jù)GB50058—2014表5．2．2-3-1、表5．2．2-3-2來確定電氣設(shè)備的類別和溫度組別。

設(shè)計電氣線路時，應(yīng)參考爆炸危險區(qū)域劃分圖中的爆炸危險區(qū)域與非爆炸危險區(qū)域的邊界劃分，對穿越不同區(qū)域的線路應(yīng)進行保護、封堵和特殊處理;針對爆炸危險區(qū)域內(nèi)的線路敷設(shè)，設(shè)計應(yīng)滿足GB50058—2014中5．4章節(jié)的條款要求。

四、實際設(shè)計中遇到的困難

在城市綜合管廊設(shè)計中，燃氣管道屬于燃氣公司負責(zé)，工藝專業(yè)無法得到、提供相關(guān)參數(shù);管廊項目由土建專業(yè)主導(dǎo)，無工藝系統(tǒng)上的設(shè)計需求，因而危險場所分類表制作比較困難;由于規(guī)范的不完善以及現(xiàn)場案例的不足，爆炸危險區(qū)域的劃分只能按照化工裝置的典型案例進行類比參考。

綜合管廊屬于地下空間設(shè)施，類比地上的建筑進行設(shè)計無疑很多數(shù)據(jù)、狀況無法吻合，影響電氣設(shè)計的準(zhǔn)確性;通風(fēng)的有效性在規(guī)范GB3836．14—2014中附錄B有相關(guān)的計算公式進行計算，目前實際設(shè)計中僅按照至少1h換氣6次來確定通風(fēng)狀況良好。

城市綜合管廊電氣系統(tǒng)比較簡單，在爆炸危險區(qū)域設(shè)計時僅需考慮燃氣艙，各項目的釋放源、可燃氣體也基本類同，認為可以在制定防爆規(guī)范時新增燃氣艙的典型劃分圖或在國家標(biāo)準(zhǔn)GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》中增加燃氣艙的防爆具體針對性條款。

隨著城市、社會的不斷發(fā)展，城市綜合管廊將會大量地建設(shè)、服務(wù)于更多的城市和地區(qū)，而最近提倡的智慧城市、人工智能的理念和技術(shù)將運用到綜合管廊中，而對爆炸區(qū)域的劃分這些新技術(shù)將會提供更多的檢測、預(yù)防和防范措施和條件，讓電氣設(shè)計時有更多的手段規(guī)避危險。