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香港窨井爆炸启示

发布时间:2014年6月21日 | 来源:UPCC
1.背景

在过去数年,香港曾发生了多起严重的沙井爆炸事件,主要都是与可燃气体进入沙井有关。此类因爆炸而被弹起的沙井盖,有一些重量超过50公斤,明显地可导致严重危害,甚至致命。虽然过去的沙井爆炸事件没有引致死亡事故,但其严重后果己无可置疑地引起公众强烈的关注。为何近年在香港发生的沙井爆炸事件日益增多?我们相信很可能近年高速建设的地下公用基础设施是一个重要原因。

在过去几十年,随着香港的经济快速增长,香港居民的生活水平得到大幅度改善。为了配合如此快速发展的步伐,地下的公用基础设施建设也有巨大的增长。在过去十多年,主要的地下设施无论在数量及规模上都史无前例地快速增长,而公用事业营运者通常都相互争取空间,在原来已异常狭窄拥挤的人行道下各自建设各自的设施。香港的一般公众都认同这类设施所带来的好处,然而,这些设施的建设所带来的潜在危机,不论是由于承建商的错失,或受其它单位干扰而导致的破坏,都值得我们的关注。

除了原有的公用事业公司不断地扩展外,从1995年起开放电讯市场开始,骤然间,多家具备相同牌照的电讯运营商出现并在街道下建设地下设施。由于香港公用事业公司没有出台一些“有秩序设置的规则”,因而只能沿用“先到先得”原则。结果导致地下空间严重拥挤,埋地设施的日常维护和后续建设变得极度困难。在此情况下,虽然安全挖掘工艺不断改善,但第三方破坏的机率亦在逐渐上升。此类破坏可能不会即时直接影响公共安全,然而它会长远并间接地造成将来的危机。试想想以下情况,如果一个开挖单位意外地破坏一条电讯聚氯乙烯管道而导致破孔,一段时间之后附近一带的燃气管道又被破坏而泄漏,燃气便有机会通过电讯聚氯乙烯管上的破洞进入地下管道系统,流窜到附近沙井积聚,随时可被点燃而引起爆炸。

那么,我们可以做什么来防止以上情况发生呢? 要解决问题有多种方法,一些人会提议更坚固的地下设施免受外来破坏,有些人会提倡议订一个有秩序设置地下设施的规定或争取建造较宽的人行道,一部份人会在 “无泄漏,无危机” 的议题上争论。无论如何,这些措施有些是需要长时间的实施来解决问题;而大部分都未能针对已建设施;所以都未能就公众安全作出即时改善。因此,最佳的解决办法看来还是要考虑一些较切合实际的方案,来解决沙井潜在爆炸危机这个课题。

2.引?沙井爆炸的一些主要原因

如果道路挖掘者意外地损毁了地下的电讯设施,在作穿线用途的电讯PVC(聚氯乙烯)管上做成破孔 (图1),同时损毁了附近的燃气管道造成泄漏,燃气便会通过电讯PVC管道的破孔进入地下电讯管道系统,在附近的电讯沙井积聚,随时可被点燃而引起爆炸。泄漏的燃气在通过这些破孔进入电讯管道系统后,会不断扩散直至被人发现或产生爆炸。扩散的时间愈长,积聚燃气的沙井愈多,爆炸的威力便愈大,产生连环沙井爆炸的机会也愈大(图2)。


除了燃气管道的气体外,地底亦有其它可产生爆炸的气体,例如沼气、垃圾堆填后产生的堆填气、违法堆积石油化学物品产生的气体、石油气等。在美国进行的研究指出,导致爆炸的气体和烟雾亦有可能来自发热的故障电缆。英国电机电子工程师学会(IEEE)发表的文章亦指出,如电缆发生故障做成高温,其保护层便有可能产生高温分解(pyrolysis)效应,过程中释出可燃烧气体。如这些气体通过电讯管道的破孔进入沙井,同样会造成沙井爆炸的风险。

香港沙井爆炸的启示 ? 国内电缆沟的危机

虽然近年香港发生的沙井爆炸事故并未有带来重大的伤亡,这些事故却为我们敲响了警号,意识到地下密闭空间的危机。地底除了沙井的密闭空间外,电缆沟也存有类似条件的环境。尤幸香港所有的地底电缆,如大部分欧美国家一样,都是直埋式,没有采用电缆沟的形式。直埋式设计除了减少密闭空间的情况,亦有帮助电缆的散热功能。相反,在国内,由于经营电讯网络的公用事业单位少,电讯沙井的密度较低,所以发生电讯沙井连环爆炸的风险较低。但是,在国内,采用电缆沟来敷设地下公用设施却是一个非常普遍的手段。虽然电缆沟能为规划、施工及日后设施的维护保养带来很大的便利,可是电缆沟是一??延绵不断的巨大密闭空间,其空间的容积一般比沙井大数倍到数十倍。同时,在电缆沟内产生火花的机会也较其它公用设施为大。如果电缆沟没有气密性的设计考虑,地下可燃性气体便有机会渗漏进电缆沟内,并加以积聚。积聚在电缆沟内的可燃性气体一旦被燃点而发生爆炸,爆炸的威力足以延绵数公里,后果之严重性是不堪设想的!在1995年,山东济南市便发生了一宗中压铸铁煤气管被压断破裂,导致煤气经土壤流窜入电缆沟。最终导致长约2.5公里的电缆沟爆炸,造成10多人死亡40多人受伤。在2005年,广东省深圳市福田区有地下液化气管道因遭违章施工而受到破坏,令泄漏的液化气流窜入邻近的套管、沙井及电缆沟导致连环爆炸。爆炸还掀起了道路沿线约200米长电缆沟的盖板等物件,?成110多人伤。根据报章报导,包括以上两宗电缆沟意外事故,在过往多年共有多宗导致伤亡的电缆沟爆炸事故,列举如下:

从以往的电缆沟爆炸事故案例可见,电缆沟所潜在的危机及风险绝不低于沙井,并且是有过之而无不及,绝对不容忽视!

?p低沙井及电缆沟爆炸?? ? 各方共同努力

避免沙井及电缆沟爆炸的风险,须要各有关公用事业机构、道路挖掘者及政府部门共同努力。公用事业机构必须重视地下设施的设计、保养及维修,避免破损泄漏;道路挖掘者须避免破坏地下公用设施;而政府则应改善地下设施的拥挤情况。这是长远解决问题的方案,但是我们在目前必须采用切实可行的方法,以实时减低沙井及电缆沟爆炸的风险,确保市民的安全。

在沙井及电缆沟?确忾]?接管道 ? 即?r?p低爆炸??的方法

地下沙井及电缆沟有如密闭房间,如沙井积聚了可燃性气体,就有可能产生爆炸。沙井及电缆沟的体积愈大,爆炸的威力便愈大。要防止爆炸,便要防止可燃性气体的进入。最简单直接的方法便是封闭气体进入沙井及电缆沟的途径,在沙井及电缆沟内封闭连接管的入口是最有效的解决方案。香港特别行政区路政署于数年前,聘请了顾问对香港沙井爆炸的危机作了详细的研究。其2007年的顾问报告中建议所有新建电讯沙井内的管套(不论穿线与否)都应该封堵。顾问报告亦建议所有拥有沙并的公用事业,都应对其所有旧有沙井根据顾问报告内的方法进行风险评估,对于较高风险的沙井,应采取有效减低风险的方法例如封堵套管、安放沙包或栓紧井盖等。现时已知很多公用事业机构例如煤气、中电、港灯及有关政府部门等,已接纳顾问报告的建议。现时,香港并未有法例规定沙井的设计以确保安全,亦未有政府部门专责监管工作。较为接近的做法,乃电讯管理局规定所有进入楼宇的电讯管道必须封闭,以防止有害气体进入楼宇。但在国内,封闭沙井内管道的要求已经纳入国家电信行业的标准(国标GB50373GB50374)内。

进入沙井及电缆沟的连接管道,分为预留管及已放置电缆的管道。封闭预留管,只要用一个价值港币数元的简单管塞(3) 便可;已放置电缆的管道,则可用膨胀泡沫塑料封闭(4)。这些封填物在有需要时皆可轻易移走,并不影响日后的维修工作,但却可大大减低燃气进入沙井的机会及爆炸的风险。

虽然有些进入沙井的管道,例如排水管、污水管等是不能封闭的,但排水管和污水管内都有水在流动,如管道破损可以在短时间内发现漏水从而修补,而可燃性气体亦较难进入这些带水或带压的管道。相对而言,电力沙井、电讯沙井的连接管?用作穿线用途,被道路挖掘者损毁(见附图1)后较难被察觉。如能在沙井内封闭这些管道,便可大大减低沙井爆炸的风险。


6.      进一步减低电缆沟风险的建议

有鉴于电缆沟的空间容积比沙井大,覆盖的范围广,潜在爆炸的威力及影响远高于一般沙井,电缆沟在采用封堵连接管的同时,也应在设计方面及运行方面多采纳其他的考虑及措施来进一步减低风险。在设计方面,电缆沟应与燃气管网保持一定的距离。在《GB50028-2006城镇燃气设计规范里》里便规定1.6MPa以下压力的燃气管道与电缆沟相邻的水平距离不得少于1米,1.6MPa压力的则需保持1.5米的水平距离。如距离达不到规范定的要求,可以将电缆填沙处理,以防泄漏燃气沿电缆沟流动,及防止电火花产生。除此以外,在设计时也要考虑电缆沟墙身及进入电缆沟线筒的气密性,防止地下可燃性气体渗漏到电缆沟内。在运行方面,燃气公司及电力公司应加强在燃气管道及电缆沟相邻地方的巡查,以确保燃气管道没有泄漏及电缆沟没有可燃气体的积聚。在一些较高风险的地点,如人口稠密的街道,可以考虑在电缆沟内设置燃气报警器,务求在燃气积聚到可爆浓度前将其处理,保障公众的安全。

纵使以上的建议可把潜在的风险降低,最理想有效的方法就是莫过于弃用电缆沟,并选择将电缆直埋或穿越套筒。

7.      结论

沙井及电缆沟都是地下的密闭空间,是可让地下可燃性气体积聚的地方,一旦发生爆炸,后果不堪设想。

封堵通往楼宇的管道在香港的建造行业已经是通常做法,而香港的电讯管理局及香港特别行政区政府的有关部门亦积极推行进入楼宇的电讯光纤套管需符合此要求,以防止不明气体及水的渗入。既然封堵通往楼宇的管道已是惯常的做法,那么现在应该认真考虑在道路上的沙井及电缆沟实施同样的措施。另外,一些香港的公用事业亦已开始在沙井线筒封堵。香港路政署亦对此等方案进行了顾问研究,并赞同封度沙井内管道的实际效用。在国内,封闭沙井内连接管道的要求已经列入电信业的国家标准内,可见国家有关部门也认同这一方案切实可行。封堵管道看来是一个实际可行、最经济及实际的方案来防范沙井及电缆沟爆炸的风险。封堵可堵塞可燃气体从一个沙井传输到其它沙井,防止串联效应,甚至可避免可燃气体进入并积聚于沙井或电缆沟内。封堵也可以限制受影响的范围,从而降低可燃气体接触到附近沙井及电缆沟点火源的机会。电缆沟所潜在的危机比沙井还要大,除了封堵进入电缆沟的线筒外,还应在设计时及运行时采纳额外的预防措施来进一步减低风险。

谨希望政府有关部门及各公用事业机构,果断地推行封闭进入沙井及电缆沟的管道措施,共同努力减低沙井及电缆沟爆炸的风险,让市民能安全安心地在街上行走!

参考文件

[1]    Bryan P. Walsh and W.Z. Black, “Thermodynamic and Mechanical Analysis of Gas Explosions in Underground Vaults”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 17, no. 1, pp. 8-12, (January 2002).

[2]    Bob Harris and John Tonen, “Underground Congestion”, IGEM Journal, vol. 44, issue 7, pp14-15, (September 2004).

[3]    Khaled Abdolall, Vern L. Buchholz, Dennis M. Cartlidge, Christopher P. Morton, Gary B. Armanini, Alan Harris and Gino F. Valli, “B.C. Hydro 15kV Cable Explosion”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 17, no. 2, pp.302-307, (April 2002).

[4]    Bohdan Koch and Yves Carpenter, “Manhole Explosions due to Arcing Faults on Underground Secondary Distribution Cables in Ducts”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 7, no. 3, pp.1425-1433, (July 1992).

[5] 陈俊钧,“煤气管道与电缆沟、化粪池等地下设施安全距离的探讨”,城市煤气19996期(总292期)

 

作者简介:敖少兴 1959-  ),男, 广东海丰人,?经理 - 网络,理学士,主管香港整个输配网络系统的设计、建造、运作、保养和维修工作。

电话:(852)29631818

E-mail: simon.ngo@towngas.com



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