摘要：目前我國(guó)區(qū)域供熱管網(wǎng)在一定范圍內(nèi)應(yīng)用了直埋敷設(shè)的方式,該方式相比傳統(tǒng)的敷設(shè)方法,不僅占地少、施工周期短、維護(hù)量小,還可以節(jié)約成本、延長(zhǎng)使用壽命長(zhǎng),適應(yīng)城市建設(shè)的發(fā)展要求。
關(guān)鍵詞： 直埋 供熱管道 應(yīng)用 施工
中圖分類(lèi)號(hào)：O434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
前言
供熱管道直埋敷設(shè)方法同傳統(tǒng)的地溝敷設(shè)方法相比具有占地少、施工周期短、維護(hù)量小、壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)預(yù)制保溫管施工技術(shù)也有了很大的發(fā)展，已頒布的《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》標(biāo)志著直埋技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)趨于成熟，因此，在供熱管道的施工中，直埋敷設(shè)越來(lái)越多地被采用。
一、直埋供熱管道應(yīng)用
1、無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)技術(shù)
某集中供熱管網(wǎng)工程全線采用高溫水無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)技術(shù),設(shè)計(jì)條件:設(shè)計(jì)供水溫度為115℃,供水壓力1.4MPa,最大管徑為600mm,熱水管網(wǎng)供熱半徑為8km,管線延線長(zhǎng)度15km,管材材質(zhì)采用Q235 鋼,管頂埋深1.1～2.0m。根據(jù)該地區(qū)的實(shí)際情況,大部分管網(wǎng)敷設(shè)在河道中,為了減少在河中敷設(shè)補(bǔ)償器和固定墩造成的事故,采用無(wú)補(bǔ)償(無(wú)預(yù)熱)直埋敷設(shè)技術(shù),無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)要求對(duì)管道受力分析和應(yīng)力計(jì)算非常嚴(yán)格,否則造成的后果比較嚴(yán)重。該工程已投入使用三年,運(yùn)行狀況良好。
2、有補(bǔ)償直埋敷設(shè)技術(shù)
某熱源廠供熱管網(wǎng)工程采用有補(bǔ)償直埋敷設(shè)方式,設(shè)計(jì)條件:設(shè)計(jì)供水溫度為1 2 0 ℃, 供水壓力1 . 6 M P a , 最大管徑為900mm,管材材質(zhì)采用Q235 鋼,管頂埋深為1.3～2.5m。由于供水溫度高和地形高差大,為滿足管道穩(wěn)定性條件,供熱管網(wǎng)采用了有補(bǔ)償直埋敷設(shè)方式,設(shè)計(jì)時(shí)需要在大小頭管徑較大的一側(cè)設(shè)置固定墩,管徑較小一側(cè)設(shè)置補(bǔ)償器�？紤]到管徑較大,鋼管相對(duì)來(lái)說(shuō)是薄壁殼體,必須對(duì)管道的局部失穩(wěn)進(jìn)行校核計(jì)算,由于管道內(nèi)的最大軸向應(yīng)力發(fā)生在固定墩處,因此,固定墩處的應(yīng)力必須進(jìn)行校核計(jì)算。
二、設(shè)計(jì)方法
1、無(wú)補(bǔ)償冷安裝直埋敷設(shè)
無(wú)補(bǔ)償冷安裝直埋敷設(shè)的設(shè)計(jì)方法采用應(yīng)力分類(lèi)法對(duì)管道進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算,應(yīng)力分類(lèi)法根據(jù)由不同特性的荷載產(chǎn)生的應(yīng)力性態(tài)和對(duì)管道破壞的影響,對(duì)管道上不同性態(tài)的應(yīng)力分別給予不同的限定值。應(yīng)力分類(lèi)法將計(jì)算應(yīng)力分成一次應(yīng)力、二次應(yīng)力及峰值應(yīng)力, 分別采用彈性分析理論、安定性分析理論及疲勞分析理論進(jìn)行分析, 因此計(jì)算復(fù)雜。
2、有補(bǔ)償直埋敷設(shè)
有補(bǔ)償直埋敷設(shè)的設(shè)計(jì)方法采用彈性分析理論對(duì)管道進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算,對(duì)應(yīng)力不進(jìn)行分類(lèi),將各種荷載產(chǎn)生的應(yīng)力疊加,僅計(jì)算綜合應(yīng)力對(duì)管系的影響,因此計(jì)算簡(jiǎn)單,彈性分析理論以控制荷載引起的應(yīng)力、應(yīng)變?cè)趶椥苑秶鷥?nèi)并考慮足夠的安全余量作為限定值,只要求管道任一截面的總應(yīng)力不超過(guò)鋼材的許用應(yīng)力。
3、管道布置形式
（1）無(wú)補(bǔ)償冷安裝直埋敷設(shè)
按無(wú)補(bǔ)償冷安裝直埋敷設(shè)設(shè)計(jì),在熱水供熱管網(wǎng)的工作溫度范圍內(nèi),當(dāng)管道熱伸長(zhǎng)受阻產(chǎn)生的溫度應(yīng)力能夠滿足安定性分析的強(qiáng)度條件時(shí),從管道強(qiáng)度角度考慮管網(wǎng)中可不設(shè)補(bǔ)償器。但由于某些管件的強(qiáng)度或?qū)ζ湮灰频南拗? 需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施, 有可能設(shè)置極少量補(bǔ)償器和固定墩。因此,管網(wǎng)占用空間小,布置形式簡(jiǎn)單,保溫管整體連續(xù)性和防水性優(yōu)。
�。�2）有補(bǔ)償直埋敷設(shè)
按有補(bǔ)償直埋敷設(shè)設(shè)計(jì),為控制管道的總應(yīng)力,須采用補(bǔ)償器吸收熱位移來(lái)降低直管段的溫度應(yīng)力。管道和土壤之間摩擦力產(chǎn)生的應(yīng)力較大,補(bǔ)償段長(zhǎng)度較短,管網(wǎng)中需設(shè)置大量補(bǔ)償器和固定墩。因此,管網(wǎng)占用空間大,布置形狀復(fù)雜,保溫管保護(hù)層斷點(diǎn)多,防水性差。
三、直埋供熱管道施工
1、直埋管段基坑開(kāi)挖
根據(jù)中心樁及開(kāi)口圖于基坑開(kāi)挖前要放出溝槽的上口邊線。在開(kāi)挖完溝槽后,要在溝槽兩側(cè)設(shè)置擋水護(hù)堤,并派專(zhuān)人在降雨時(shí)沿線進(jìn)行巡視,這樣才能及時(shí)處理所發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,同時(shí)還需要準(zhǔn)備2臺(tái)DN50潛水泵和200m的DN50膠管,來(lái)進(jìn)行溝槽排水,從而達(dá)到防止地下水及雨進(jìn)入水槽的目的。
對(duì)于較為特殊地段,因其土質(zhì)較差、地下水位較高,因此,要制定并選用切實(shí)可行的防護(hù)措施,以確保安全性。挖掘基坑施工過(guò)程中,要根據(jù)中心線、標(biāo)高、橫斷面來(lái)開(kāi)挖,禁止超挖。待挖好溝槽后,把中心線放入槽底,并將中心線樁埋設(shè)其中,將標(biāo)高樁設(shè)置在溝槽邊上。在進(jìn)行修邊清底時(shí)要根據(jù)槽底中心線和標(biāo)高線來(lái)進(jìn)行,要嚴(yán)格檢查槽底,讓其符合設(shè)計(jì)值,并記錄好溝槽開(kāi)挖事項(xiàng),對(duì)溝槽的驗(yàn)收要請(qǐng)監(jiān)理工程師進(jìn)行,并記錄好驗(yàn)收事項(xiàng)。驗(yàn)收完成后,在其上方鋪設(shè)砂土墊層,其中用于砂石墊層的砂土材料不能參雜有草根、垃圾等有機(jī)雜物,控制含水量在8%～12%之間。進(jìn)行分段施工時(shí),要將接頭處做成斜坡,允許頂面標(biāo)高偏差± 15mm,允許表面平整度偏差為20mm。當(dāng)砂土的含水量過(guò)低時(shí),要及時(shí)灑水將其潤(rùn)濕,待砂層成活后,若還不能進(jìn)行連續(xù)施工,要用草袋等物覆蓋在砂石層上,再用平板振動(dòng)器進(jìn)行夯實(shí)以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),最后檢查合格后才可以下管。
2、墊層施工
根據(jù)墊層的結(jié)構(gòu)尺寸大小,測(cè)量出墊層面標(biāo)高,將高程控制樁每隔4m～5m設(shè)置一個(gè)。根據(jù)墊層面標(biāo)高來(lái)進(jìn)行掛線,墊層材料可以由人工進(jìn)行攤鋪,檢查完平墊層面后,人工進(jìn)行夯實(shí)或用打夯機(jī)進(jìn)行夯壓密實(shí)。注意墊層與槽底要一樣寬。砂墊層厚度要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
3、套管安裝
�。�1)套管的安裝要在墊層經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)確認(rèn)合格后方可進(jìn)行,待復(fù)測(cè)基礎(chǔ)面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后,在其上面進(jìn)行測(cè)量放樣,檢測(cè)出井的中心點(diǎn)和管道中線,并按照其中心點(diǎn)和管道中線進(jìn)行掛設(shè)管道邊線,從而就可以根據(jù)該邊線來(lái)控制管道的走向和高程。
(2）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求來(lái)選用預(yù)制管構(gòu)件,并按照設(shè)計(jì)管道尺寸和質(zhì)量要求對(duì)預(yù)制管進(jìn)行驗(yàn)收。用機(jī)械將預(yù)制管運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng),再用汽車(chē)吊將其吊裝到基坑底部,最后由人工將管道就位和安裝。
�。�3）從下游向上游進(jìn)行下管和安裝。要有專(zhuān)門(mén)的吊機(jī)下管時(shí),要安排專(zhuān)門(mén)的人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮。低速輕放套管至溝底。（4)套管下管完成后,將其排好,再對(duì)線校正,在管底兩旁用石子楔穩(wěn),確保使其不移動(dòng),最后再?gòu)?fù)核一次流水高程,確定達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行接管工作。
4、直埋供熱管安裝
�。�1）直埋供熱管道的坡度最好是在2‰以上。在高處設(shè)置放氣閥,在低處設(shè)置放水閥。在干管直接引出分支管時(shí),要按照相關(guān)規(guī)定,將固定墩或軸向補(bǔ)償器或彎管補(bǔ)償器設(shè)置在分支管上。
（2）直埋管道上的閥門(mén)要在管道的軸向荷載的承受范圍之內(nèi),一般選用鋼制閥門(mén)進(jìn)行焊接連接。將補(bǔ)償器或固定墩設(shè)置在管道壁厚變化處,將固定墩設(shè)置在大管徑或壁厚較大的一側(cè)。
�。�3)管道焊接。采用手工電弧焊的焊接方法,并選派考試合格的有證焊工進(jìn)行焊接。在焊接過(guò)程中,要按照公司編制的焊接工藝指導(dǎo)書(shū)和還焊接工藝評(píng)定報(bào)告進(jìn)行,并且焊工在焊前要進(jìn)行培訓(xùn)。采用X型坡口雙面焊接工藝進(jìn)行焊接,焊接層數(shù)有四層,即外部三層和內(nèi)部一層。要詳細(xì)記錄實(shí)際施焊發(fā)生變化時(shí)的事項(xiàng)。
四、直埋供熱管道在施工工藝中應(yīng)注意的問(wèn)題
1、管材的選擇
由于地?zé)崃艿涝诼裰脮r(shí)內(nèi)壓通常都很低,致使內(nèi)壓所引起的總體一次薄膜應(yīng)力達(dá)不到允許值的50%。雖然很難發(fā)生直接爆破的破壞,但破壞多數(shù)是因?yàn)闇囟葢?yīng)力引起的塑性疲勞而產(chǎn)生的破壞。因此,管材在選擇時(shí),要主要考慮抗疲勞性能,例如:選用塑性較好且易焊接的材質(zhì)。盡管軸向溫度應(yīng)力不受管壁橫截面積的大小的影響,在壁厚增加時(shí)也不會(huì)降低管壁內(nèi)的軸向應(yīng)力。相反,固定墩的推力和過(guò)渡段的熱伸長(zhǎng)量就會(huì)因其有增加的可能。故盡量選用較薄的規(guī)格的管壁。在實(shí)際施工中還要注意避免不同規(guī)格的管子混合使用。
2、線路的選擇
在直埋供熱管道線路的選擇上要主要要考慮兩點(diǎn),一是要考慮便于施工、工程量小及與建筑、市政規(guī)格配合等因素,二是考慮要盡量降低管道上設(shè)置的補(bǔ)償器的數(shù)量。一般將直埋管道的補(bǔ)償器主要設(shè)置在如下:
(1)L型管段的兩端;
(2)直埋與地溝二者的連接處;
(3)管道分支兩端;
(4)干線閥門(mén)兩端。盡管后三種情況不影響線路走向,但第一種L型管段處的補(bǔ)償器的設(shè)置數(shù)量會(huì)密切關(guān)系到線路的走向。
結(jié)束語(yǔ)
總之，直埋敷設(shè)技術(shù)完全適合我國(guó)國(guó)情,尤其適合地下水位高或建筑密度大的城區(qū)新建和改建工程,供熱管道直埋技術(shù)是一種值得推廣應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
[1] 肖世泉.直埋供熱管道施工工藝中應(yīng)注意的問(wèn)題[J]. 黑龍江科技信息. 2009(21) ：56―46
[2] 馮靜.淺談后澆帶的施工[J]. 黑龍江科技信息. 2009(21) ：74―84
[3] 曹華.對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)管理的幾點(diǎn)論述[J]. 科技致富向?qū)? 2011(15) ：77―68
[4] 李娜.后澆帶設(shè)計(jì)和施工淺析[J]. 科技資訊. 2011(10) ：33―41
