淺談直埋無補償冷安裝技術和直埋預應力安裝技術在供熱工程中的應用介紹

張艷星

（安陽建工集團有限責任公司 河南 安陽 455000）

目前，熱力管網的直埋敷設在國內外已經被廣泛地應用在許多供熱工程中，直埋敷設包括無補償冷安裝和有補償預應力方式，而有補償預應力方式又分為敞開式預熱安裝和設置一次性補償器覆土后預熱兩種，在管道溫度升至預熱溫度時回填或焊接，在管道溫度恢復至環境溫度時，管道處于拉應力狀態，產生預應力效果。 由于一定量的熱脹變形提前釋放，管道在工作過程中壓應力和拉應力均不超過鋼材的許用應力。 兩種方式在施工中各有千秋，就我在這幾年熱力管網施工中做下淺談。

首先，是對管材的要求，采用鋼管、保溫層和外護層緊密結合的整體式預制保溫結構。 當鋼管內熱水的溫度變化時，整個保溫管將一起伸長或收縮，保溫結構層間不能發生滑動；保溫結構應具有傳遞剪切力的能力，鋼管、保護層和外護層互相之間應有足夠的粘結強度； 保溫管和外護層應具有足夠的強度，能夠抵抗土壤的壓力，尤其在管道轉彎及分支等變形部位土壤壓力較大； 保溫管外護層必須具有良好的防水功能，現場接頭施工必須保證封閉嚴密。 一旦保溫層進水，會造成鋼管腐蝕和整體式保溫結構的破壞；保溫管抗老化性能應滿足標準要求， 在管網整個壽命期內應保證保溫結構的各項技術指標；保溫層應具有良好的絕熱性能，除滿足管網熱損失的要求外， 還應滿足外護層使用溫度的要求。

其次， 從我這三年施工熱力管網工程特點進行分析。2008 年至2010 年3 年當中，我公司（安陽建工集團有限責任公司）分別承建了3 個標段的施工任務，在施工過程中所采用的工藝各不相同。

2008 年煙廠路（文明大道至文昌大道）熱力管網六標段，采用的是2×DN800 直埋式有補償敞開式預熱安裝。 在覆土前，管道可以進行敞開式預熱。 由于沒有土壤摩擦力，管道的熱脹變形可以提前釋放，預熱溫度為管段內平均應力為零時的溫度。

管道被加熱到預熱溫度時覆土后再冷卻，使管道達到一定的平均應力水平。 在首次運行加熱移動后，其管端的位移與冷安裝的位移大致相同，但避免了冷安裝在首次移動時的較大位移。

2009 年平原路（人民大道至建安街）熱力管網改造工程十標段。在該工程中采用的是2×DN500 直埋無補償冷安裝施工技術，該系統設計中沒有補償器固定墩，減少了系統中危險點的數量，提高了安全；節約了工程資金。

2010 年安鋼大道（鐵西路至彰德路）熱力管網擴建工程六標段， 采用的是2×DN800 直埋式有補償設置一次性補償器覆土后預熱施工，這種方法是在管道的直段部分，按計算的間距分段安裝一次性補償器， 并僅在補償器附近的溝槽處敞口，其余溝槽回填。 一次性補償器的補償量在預熱前調整為設計值， 當管道首次加熱使補償器的伸長量到位后將一次性補償器焊接為整體， 管道的熱脹變形得到了提前釋放。

由于土壤摩擦力的作用，在兩個一次性補償器之間的局部應力，將高于補償器處的應力，然而，由于系統溫度的變化，在多次變化以后，應力將均勻一致。

再三，針對無補償冷安裝與有補償和預熱方式的性能比較

無補償冷安裝具有以下優點：

a.安裝簡單，施工周期短；

b.減少固定墩和檢查井，占地少；

c.管道不動的錨固段較長，管路附件少，維修管理工作量少，運行安全可靠；

d.管網停運期間管道處于底應力狀態，管道維修施工和分支安裝不必采取特殊措施；

e.投資少，無預熱或額外補償裝置所需要的費用。

缺點： 錨固段中管道軸向力較大，管路附件（如三通等）要求強度較大。

f.直埋無補償冷安裝在設計及施工中的關鍵點

直埋無補償冷安裝供熱管道在設計中除按照規程進行強度設計外， 同時還應采取相應的措施來避免出現整體失穩、局部失穩和橢圓化變形。

總之直埋敷設應優先采用無補償敷設方式，減少補償器和固定墩的設置， 以減少管網的投資和出現事故的概率；安裝時優先采用冷安裝方式，避免預應力方式帶來的工程投資和施工難度； 無補償冷安裝敷設方式采用先進的應力分析法，已得到國內外供熱界的普遍承認，而且事實證明無補償冷安裝技術是完全可以保證供熱管網安全、經濟地運行。

［1］中華人民共和國行業標準：CJJ/T81－98 城鎮直埋供熱管道工程技術規范[S].

［2］直埋供熱管道工程設計[M].中國建筑工業出版社，2006.