黃啟斌工程師

(廈門(mén)市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院，福建 廈門(mén) 361004)

0 引言

市政綠化是城市景觀風(fēng)貌的重要體現(xiàn)，而城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿朗侵匾氖姓A(chǔ)設(shè)施，兩者均需占用地下空間。隨著城市的發(fā)展，燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，管線鋪設(shè)與市政植物不可避免地產(chǎn)生了間距不足、占?jí)旱刃问降拿堋?/p>

依據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)夤芾項(xiàng)l例》(國(guó)務(wù)院令第583號(hào))規(guī)定在燃?xì)庠O(shè)施保護(hù)范圍內(nèi)，禁止種植深根植物。《燃?xì)夤こ添?xiàng)目規(guī)范》(GB 55009-2021)規(guī)定中低壓輸配管道及附屬設(shè)施的保護(hù)范圍應(yīng)為管道外緣0.5m范圍內(nèi)的區(qū)域，次高壓輸配管道應(yīng)為管道外緣1.5m范圍內(nèi)的區(qū)域。實(shí)際中，會(huì)發(fā)現(xiàn)許多行道樹(shù)雖在燃?xì)獗Ｗo(hù)范圍內(nèi)，但所種樹(shù)木并非深根植物，根系也并未達(dá)到管道埋設(shè)部位，形成一種占而不壓的情況。另外一種情況是，管道的保護(hù)范圍內(nèi)雖未種植深根植物，但其根系已進(jìn)入保護(hù)范圍甚至已到達(dá)管道的埋設(shè)部位，形成一種實(shí)際占?jí)旱那闆r。因此，如何科學(xué)評(píng)價(jià)樹(shù)木占?jí)簩?duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖陌踩杂绊懖?shí)施有效的管控，成為亟待解決的難題之一。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)樹(shù)木占?jí)旱难芯恐饕性谥参锔祵?duì)管道防腐層危害的研究，對(duì)樹(shù)木占?jí)涸u(píng)估較少。中國(guó)石油規(guī)劃總院羅峰等[1]根據(jù)不同管道防腐層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能測(cè)試結(jié)果，得出植物根系可以穿透石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、冷纏膠帶等防腐層類(lèi)型，但不會(huì)對(duì)3PE防腐層造成破壞；北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院尹榮、關(guān)春雨等[2]通過(guò)研究行道樹(shù)和地下市政管線之間的關(guān)系，對(duì)行道樹(shù)的安全距離及安全技術(shù)措施提出建議；中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院張平等[3]通過(guò)開(kāi)挖調(diào)研，分析樹(shù)木根系對(duì)管道防腐層和管道本體安全狀況的影響，提出應(yīng)根據(jù)樹(shù)木根系發(fā)達(dá)程度進(jìn)行分級(jí)管理的策略。本文在研究樹(shù)木占?jí)何：Φ幕A(chǔ)上，基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論，對(duì)樹(shù)木占?jí)旱氖Э赡苄院褪Ш蠊M(jìn)行計(jì)算，提出通過(guò)隱患評(píng)估的方法，實(shí)現(xiàn)樹(shù)木占?jí)弘[患的分級(jí)管理。

1 樹(shù)木占?jí)旱奈：?/h2>

城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿乐校瑯?shù)木占?jí)菏侵腹艿辣Ｗo(hù)范圍內(nèi)存在根系可能深達(dá)管道埋設(shè)部位的植物。樹(shù)木占?jí)簩⒃斐晒艿婪栏瘜悠茐摹⒐艿缆N頂、影響巡檢搶修和微生物侵蝕等危害。

研究表明[1，4-5]，植物根系可以穿透石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、冷纏膠帶等防腐層，造成管道腐蝕失效，但不會(huì)對(duì)3PE防腐層和聚乙烯管道造成破壞。由于城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿榔毡椴捎?PE防腐層和聚乙烯管道，因此樹(shù)木占?jí)簩?duì)防腐層破壞的概率較低。真正的危害在于隨著樹(shù)木年限的增長(zhǎng)，管道被樹(shù)根纏繞，在外力作用下造成的管道翹頂。

另外，植物粗壯的根系和高大的樹(shù)干可能會(huì)影響管道搶修[6]。而城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿罁屝薰ぷ鞯年P(guān)鍵在于以最短時(shí)間清除掉事故周?chē)恼系K物，快速實(shí)施維修。

隨著聚乙烯管材制造工藝的進(jìn)步，以中低壓力為主的城鎮(zhèn)埋地管道越來(lái)越多地采用聚乙烯管材。從現(xiàn)有的一些失效案例可以發(fā)現(xiàn)，白蟻和老鼠的啃咬是聚乙烯管道一種新的失效模式，而樹(shù)木占?jí)旱牡胤?，通常更容易滋生螞蟻、老鼠等生物?/p>

樹(shù)木占?jí)旱奈：κ且粋€(gè)緩慢的、隱藏的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程，不易被發(fā)現(xiàn)且事故案例較少，因此樹(shù)木占?jí)旱奈：Τ１蝗怂雎?。但緩慢的危害不代表危害不?huì)發(fā)生，隱藏的危害，事故發(fā)生時(shí)其產(chǎn)生的影響可能更加巨大。要消除這種危害最直接的方法是將樹(shù)木移除，但大量行道樹(shù)的移除，成本不僅巨大，而且不符合市政綠化要求，難以得到市政部門(mén)的支持。科學(xué)的方法是，對(duì)樹(shù)木占?jí)何：M(jìn)行評(píng)估，建立隱患清單，根據(jù)隱患等級(jí)做針對(duì)性處理，做到“一樹(shù)一策”。

2 樹(shù)木占?jí)弘[患評(píng)估

樹(shù)木占?jí)弘[患評(píng)估是基于風(fēng)險(xiǎn)理論的評(píng)估，分為失效可能性評(píng)估和失效后果評(píng)估[7]，樹(shù)木占?jí)弘[患評(píng)估流程，如圖1。

圖1 樹(shù)木占?jí)弘[患評(píng)估流程圖

樹(shù)木占?jí)弘[患評(píng)估應(yīng)建立在管道本體狀況的基礎(chǔ)上，管道本體狀況不明時(shí)，應(yīng)開(kāi)展必要的補(bǔ)充檢測(cè)。補(bǔ)充檢測(cè)的內(nèi)容一般包括資料審查、宏觀檢驗(yàn)、土壤腐蝕性測(cè)試、雜散電流檢測(cè)、防腐層狀況檢測(cè)、陰極保護(hù)有效性檢測(cè)。

2.1 失效可能性評(píng)估

樹(shù)木占?jí)菏Э赡苄砸允Ц怕时碚?，失效概率F計(jì)算方法，如式(1)。

F=Fa×FM×FD

(1)

式中：

F—管道失效概率，次/(km·a)；

Fa—管道平均失效概率，次/(km·a)，城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿酪话闳?.7×10-4次/(km·a)；

FM—管理措施修正因子；

FD—損傷修正因子，其值與腐蝕環(huán)境、本體缺陷、第三方破壞、制管與施工、疲勞等因素有關(guān)。

各修正因子的取值在補(bǔ)充檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，參照《基于風(fēng)險(xiǎn)的油氣管道安全隱患分級(jí)導(dǎo)則》(GB/T 34346-2017)相關(guān)規(guī)范選取。

某鋪設(shè)在市政綠化帶的城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿?，長(zhǎng)度為42 978.3m，規(guī)格為DN500×10mm，工作壓力為0.25MPa，最小埋深為1.68m。經(jīng)全面檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該管道地面標(biāo)識(shí)不齊全，巡線頻率不高。該段管道土壤腐蝕性等級(jí)“弱”，管道外腐蝕整體狀況良好，陰極保護(hù)電位為-947mV，電位波動(dòng)94mV。管道的地表為市政綠化帶，種植有鳳凰木、華棕樹(shù)、小葉榕等植被，發(fā)現(xiàn)4處樹(shù)木占?jí)呵闆r。

對(duì)該管道進(jìn)行失效可能性評(píng)估，見(jiàn)表1。

表1 樹(shù)木占?jí)菏Э赡苄栽u(píng)估結(jié)果表

2.2 失效后果評(píng)估

管道失效后果評(píng)估是通過(guò)分析管道失效后發(fā)生的災(zāi)害類(lèi)型和影響范圍，估算其造成的損失情況。管道失效后果評(píng)估包括泄漏速率和泄漏量計(jì)算、擴(kuò)散計(jì)算、火災(zāi)爆炸計(jì)算以及人員傷害后果面積計(jì)算等內(nèi)容。

天然氣管道常見(jiàn)的失效形式為泄漏，根據(jù)美國(guó)石油協(xié)會(huì)《基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)》(API581)的研究[8-9]，燃?xì)獬掷m(xù)性泄漏后發(fā)生安全排放、噴射火焰、閃火、爆炸的概率分別為0.8、0.1、0.06、0.04，因此，城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿朗Ш蠊Ｐ涂紤]噴射火造成的人員傷害后果面積。

(2)

式中：

rn—目標(biāo)到火焰中心的傷害后果半徑，m；

r0—目標(biāo)到火焰表面的距離，取0.1m；

η—熱輻射系數(shù)，取0.15；

ΔHe—天然氣燃燒熱值，取52 730kJ/kg；

Pw—大氣中水蒸氣分壓，一般取2 232Pa；

Wn—第n種泄漏情景時(shí)對(duì)應(yīng)的泄漏速率，參照《基于風(fēng)險(xiǎn)的油氣管道安全隱患分級(jí)導(dǎo)則》(GB/T 34346-2017)相關(guān)規(guī)范選取。

隨著土地政策不斷完善，不僅拆遷征地手續(xù)更加嚴(yán)格，而且補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)較高，確權(quán)劃界工作難度日益加大。其中，對(duì)管理范圍內(nèi)土地權(quán)屬的確定和部分土地的征用，是確權(quán)劃界工作的重要難點(diǎn)。針對(duì)此，提出了一種土地管理的新思路：分離管理范圍內(nèi)土地的所有權(quán)、管理權(quán)與使用權(quán)。

那么，第n種泄漏情景的人員傷害后果面積Cn按式(3)計(jì)算：

(3)

總?cè)藛T傷害后果面積C按式(4)計(jì)算：

(4)

式中：

Cn—第n種泄漏情景的人員傷害后果面積，m2；

Fn—第n種泄漏情景對(duì)應(yīng)的平均失效概率，次/(km·a)。

經(jīng)計(jì)算分析后，樹(shù)木占?jí)菏Ш蠊u(píng)估結(jié)果，見(jiàn)表2。

表2 樹(shù)木占?jí)菏Ш蠊u(píng)估結(jié)果表

2.3 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果

樹(shù)木占?jí)猴L(fēng)險(xiǎn)可通過(guò)失效概率和失效后果的乘積計(jì)算。基于燃燒爆炸導(dǎo)致人員傷害的城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)按式(5)計(jì)算。

R=F×C×F1×D

(5)

式中：

F1—點(diǎn)燃概率；

D—人員傷害區(qū)域內(nèi)的人口密度，人/m2。

經(jīng)計(jì)算，樹(shù)木占?jí)猴L(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)表3。

表3 樹(shù)木占?jí)猴L(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果

2.4 隱患等級(jí)劃分

根據(jù)個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則，將樹(shù)木占?jí)弘[患劃分為一般隱患、較大隱患和重大隱患3個(gè)等級(jí)。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)值小于1×10-5時(shí)，樹(shù)木占?jí)弘[患為一般隱患；當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)值高于1×10-3時(shí)，樹(shù)木占?jí)弘[患為重大隱患；當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)值在2個(gè)數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，樹(shù)木占?jí)簽檩^大隱患。樹(shù)木占?jí)弘[患處置時(shí)，可根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的可接受性，實(shí)施分級(jí)管控。

經(jīng)評(píng)估，序號(hào)1、2、3的樹(shù)木占?jí)簽橹卮箅[患等級(jí)，序號(hào)4的樹(shù)木占?jí)簽檩^大隱患等級(jí)。

3 整治措施

直接移除占?jí)簶?shù)木，不僅關(guān)系到市政道路的綠化，而且所需的工程成本較大。建議樹(shù)木占?jí)弘[患的處置應(yīng)建立在隱患評(píng)估的基礎(chǔ)上實(shí)施針對(duì)性措施，做到“一樹(shù)一策”。

3.1 一般隱患樹(shù)木占?jí)?/h3>

經(jīng)評(píng)估分級(jí)為一般隱患的樹(shù)木占?jí)?，?yīng)采取加強(qiáng)巡檢力度，對(duì)占?jí)汗艿肋M(jìn)行登記管理的處置措施。另外，可通過(guò)加強(qiáng)宣傳和風(fēng)險(xiǎn)告知的方式，減少管道控制范圍內(nèi)的人員流動(dòng)，從而減少風(fēng)險(xiǎn)值。

3.2 較大隱患樹(shù)木占?jí)?/h3>

經(jīng)評(píng)估分級(jí)為較大隱患的樹(shù)木占?jí)?，?yīng)制定專(zhuān)項(xiàng)預(yù)案和定期演練，通過(guò)增設(shè)監(jiān)控、縮短檢驗(yàn)周期等多種方法，監(jiān)控樹(shù)木占?jí)何：?。同時(shí)，應(yīng)保持與市政園林溝通，簽訂管道保護(hù)協(xié)議，確保管道在需要維修或一旦出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，搶修人員可隨時(shí)到達(dá)管道位置。

3.3 重大隱患樹(shù)木占?jí)?/h3>

經(jīng)評(píng)估分級(jí)為重大隱患的樹(shù)木占?jí)?，短期?nèi)可綜合運(yùn)用多種方法實(shí)時(shí)監(jiān)控樹(shù)木占?jí)猴L(fēng)險(xiǎn)，但應(yīng)盡早安排占?jí)簶?shù)木的移除工作，或采用定期切根、安裝管道套管保護(hù)等措施消除隱患。

綜上所述，原本發(fā)現(xiàn)的4處樹(shù)木占?jí)?，需?duì)序號(hào)1、2、3的樹(shù)木占?jí)簩?shí)施樹(shù)木移除或安裝阻根板等措施，序號(hào)4可在保留現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)巡檢，監(jiān)控運(yùn)行。不僅減少企業(yè)的維護(hù)成本，而且保護(hù)市政的綠化景觀。

4 結(jié)論

城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿来蠖嚯S道路鋪設(shè)，而道路兩旁通常種植大量的景觀樹(shù)，兩者的沖突極為嚴(yán)峻。要移除管道路由上的樹(shù)木，不僅容易造成社會(huì)和經(jīng)濟(jì)資源的浪費(fèi)，也不符合城鎮(zhèn)規(guī)劃的綠化要求。通過(guò)隱患評(píng)估方法，將樹(shù)木占?jí)弘[患分級(jí)為一般隱患、較大隱患和重大隱患3個(gè)等級(jí)，利用分級(jí)管理策略，針對(duì)性處理樹(shù)木占?jí)弘[患，能有效減少社會(huì)和經(jīng)濟(jì)資源的浪費(fèi)，同時(shí)為企業(yè)和安全部門(mén)的管理提供依據(jù)。