直埋供熱管道節點處理及設計安裝注意事項的探討

凌學炯

摘要：本文從管材的選擇、閥門安裝、穿墻防水處理、線路選擇及管道安裝等方面詳細闡述了直埋供熱管道節點處理及設計安裝注意問題，為同行提供借鑒。

關鍵詞：節點處理；熱力管道安裝；設計；直埋

1.管材的選擇

埋地熱力管道內壓一般都很低（Pd≤1.6MPa），由內壓引起的總體一次薄膜應力不足允許值的5O%。發生直接爆破破壞的可能性很小，破壞的最大可能是由溫度應力引起的塑性疲勞破壞。因此，在選擇管材時，應主要從抗疲勞性能來考慮。

在實際工程中有時由于供貨條件的原因，同一直徑的管子可能有兩種以上的規格（壁厚、材質）。此時，應注意避免不同規格的管子混合使用。當不同規格的管子混合使用時，由于線膨脹系數α，屈服極限σs和管壁截面積A的不同，使管壁內形成的溫度力αEA?T出現較大差異。這樣在不同規格的管子之間就會產生過大的變形協調應力，是造成投產后管道疲勞破壞的原因之一。因此，要求補償器、固定支架或彎頭所分隔開的每一個直線管段一般都應使用同一種規格的管子。不同直徑的管道也宜在變徑處用固定支墩隔開。

2.閥門安裝

埋地管道管壁內的軸向溫度力要比地溝敷設時大數倍甚至十幾倍，軸向力可達數十噸至數百噸之多。設置在線路中的閥門，如果設計布置不當，就有可能在升溫時由于管壁擠壓或降溫時受拉而遭受損壞。因此，設計時要防止閥門直接承受管壁傳來的軸向力載荷。

3.穿墻防水處理

由于直埋供熱管道要求具有嚴密的防水性能，所以管網各段閥門、軸向補償器、排水裝置等檢查井室也必須采取防水處理，以防地下水滲入井室侵蝕閥門、補償器等管件及其保溫層。

直埋供熱管道外保護層相對較軟，具有一定的彈性，同時在供熱過程中，因供熱介質溫度變化，鋼管熱脹冷縮運動頻繁，在井壁穿管處采用普通的處理方法難以奏效，地下水很容易在此處滲入井室。供熱管道與井壁之間若采用緊密的剛性聯接，堅固的井壁會阻礙管道的伸縮；另外，在主管道軸向伸縮時，必然會引進管網支管的橫向（徑向）運動，因而在支管穿墻處必須留有一定的徑向活動空間，這就為井壁防水處理增加了很大難度。

基于對以上原因的考慮，井壁與供熱管道之間必須采用柔性聯接，以保證直埋供熱管網主、支管道的正常熱運動。為保證檢查井壁防水措施的可靠性，應在井壁混凝土中埋設鋼套管。檢查井壁與鋼套管之間為緊密的剛性聯接，而鋼套管與供熱管道之間則采用柔性接頭聯接。柔性接頭一端與焊接在直埋供熱管道上的防水封頭（法蘭方式）聯接，另一端與鋼套管法蘭聯接。柔性接頭要采用防水性能好、彈性大、位移變形大的橡膠制品。對工作環境溫度高和承壓部位則應采用耐壓耐溫的復合橡膠制品。這種可曲撓同心異徑橡膠球體內部為耐熱橡膠層，中間為多層尼龍簾布增強層，外部為防水膠層。

這樣直埋供熱管道的軸向伸縮就可由柔性接頭予以消除，其長度可根據直埋管段的軸向伸縮量來決定，這就使供熱管道的伸縮運動僅在鋼套管內進行，鋼套管與井壁之間無位移。因此，井壁與鋼套管之間的防水處理容易實現，保證無滲漏。同時，由于該柔性接頭具有可曲撓性，管網各支管的徑向位移也可由該柔性接頭消除，鋼套管的直徑可根據支管的徑向位移量和柔性接頭的可曲撓度來確定。這種防水處理技術施工簡單，既防止了地下水對井壁的滲透又確保了管網的自由伸縮。

4.線路選擇

選擇直埋供熱管道的線路位置、走向時，除了與一般選線時一樣需考慮便于施工、工程量小以及建筑、市政規劃配合等因素外，還要考慮到使管道上設置的補償器的數量減少到最低程度。直埋管道的補償器主要設置在L型管段的兩端、地溝與直埋兩種不同敷設方式的連接處、管道分支以及干線閥門的兩端等四個部位。后三種情況與線路走向關系不大，但L型管段處的補償器設置數量與線路走向有密切的關系。

L型管段兩直管臂平均長度的允許值隨管徑增大而增長，一般在10多米到100多米的范圍內。當實際線路中直管臂長度超過允許值時，彎頭處的一次加二次應力強度將超過3σ而出現“不安定”狀態。為降低彎頭處的應力強度，一般需加設補償器來解決。對于敷設在居住區內的支戶線，一般線路不長，轉彎較多，線路可能走向的選擇性也大些。因此，在選擇線路走向時應盡可能地使直管段長度不超過L型直管臂的允許值，爭取不設補償。對于敷設在城市干道上的干線，直管長度一般都超過L型直管臂的允許值。遇到轉彎一般均需加設補償來降低彎頭的應力。因此，在干道上應尺可能地減少管道轉彎，增加直線管道的長度。尤其要減少管線在道路橫斷面上的位置改變。

5.土建工程及管道安裝

5.1土建工程

溝槽開挖和回填應按《給水管道工程施工技術操作規程》及設計要求進行。

直埋管道的地溝尺寸應符合相關如下一些要求：

5.1.1當地溝底部土層的承載力延≤60kPa時，地溝底部應加墊素混凝土層。

5.1.2C15素混凝土層底部土層應先夯實后，再澆混凝土，混凝土層表面應光滑平整。當底部土層為濕陷性土質時，應換土（深1.0m左右）并夯實。

5.1.3地溝內接頭處的地溝寬度和深度應比非接頭處增加250～300mm。

5.1.4設有波紋補償器的位置，波紋補償器底部的土層標高應根據補償器的實際到貨尺寸確定。

5.1.5溝底土層沿管線的坡度應保證同管道的坡度一致。

5.1.6直埋管道周圍100mm用細砂填實。砂粒直徑應不大于8mm，砂層中不可含有粘土、磚、石、鐵件等雜物。

5.1.7當管道埋設在爐渣、雜物等腐蝕性較強的土層地段時，回填土應換以腐蝕性較小的土壤，并分層夯實。

5.1.8溝槽必須做好排水工作，可采用排水溝、集水池用水泵排除。

5.2管道安裝

管道的安裝必須在管溝開挖和溝底土層處理合格后進行。安裝時注意以下要求：

5.2.1管道下溝前需對其外表面的防腐層進行認真檢查，發現防腐層有損壞的，應及時進行處理。

5.2.2管道對接時，應保證管道設計軸線及坡度。

5.2.3預制保溫管可單根吊入溝內安裝，也可2根或多根組織焊完后吊裝。當組焊管段較長時，宜用兩臺或多臺吊車抬管下管，吊點的位置按平衡條件選定。嚴禁將管道直接推入溝內。

5.2.4工作鋼管焊接完成并經檢驗合格后，即可處理接頭的保溫、外套管連接的工作，可先立模進行聚氨酯發泡，再用熱縮帶將接頭部分整體密封，兩端和直管各搭接100mm：也可先將外套管對焊處理，并經密封檢查合格后開孔發泡。

5.2.5當日工程完工時應將管端用盲板封堵，以防泥、水進入管內。

5.2.6預制保溫管有冷裝、熱預應力安裝和一次性補償器安裝三種方式。

5.2.7冷安裝就是直接將管段各段連接，并經檢驗合格后按標準回填即可。

5.2.8熱預應力安裝是先將管道預熱至工作溫度的60%時焊接，然后回填夯實。

5.2.9一次性補償器必須在管道升溫至工作溫度的60%時焊接，再進行回填和夯實。

5.2.10有報警線的預制保溫管，安裝前應測試報警線的通斷狀況和電阻值，合格后再下管對口焊接。報警線應在管道上方。

5.2.11安裝預制保溫管道的報警線時，應符合產品標準的規定。在施工中，報警線必須防潮：一旦受潮，應采取預熱、烘烤等方式干燥。

5.2.12安裝前應按設計給定的伸長值調整一次性補償器。施焊時兩條焊接線應吻合。

5.2.13直埋供熱管道敞口預熱應分段進行，宜采用1km為一段。預熱介質宜采用熱水，預熱溫度應按設計要求確定。

6.接口保溫

6.1直埋供熱管道接口保溫應在管道安裝完畢及強度試驗合格后進行。

6.2管道接日處使用的保溫材料應與管道、管件的保溫材料性能一致。

6.3接口保溫施工前，應將接口鋼管表面、兩側保溫端面和搭接段外殼表面的水分、油污、雜物和端面保護層去除干凈。

6.4管道接口使用聚氨酯發泡時，環境溫度宜為20℃，不應低于10℃；管道溫度不應超過50℃。

6.5對DN200以上管道接口不宜采用手工發泡。

6.6管道接口保溫不宜在冬季進行。不能避免時，應保證接口處環境溫度不低于10℃。嚴禁管道浸水、覆雪，接口周圍應留有操作空間。

6.7發泡原料應在環境溫度為10～25℃的干燥密閉容器內貯存，并應在有效期內使用。

6.8接口保溫采用套袖連接時，套袖與外殼管連接應采用電阻熱熔焊；也可采用熱收縮套或塑料熱空氣焊，采用塑料熱空氣焊應采用機械施工。

6.9套袖安裝完畢后，發泡前應做氣密性實驗，升壓至20kPa，接縫處用肥皂水檢驗，無泄漏為合格。

6.10對需要現場切割的預制保溫管，管端裸管長度宜與成品管一致，附著在裸管上的殘余保溫材料應徹底清除干凈。

6.11硬質泡沫保溫物質應充滿整個接口環狀空間，密度應大于50kg/m3。

6.12對采用玻璃鋼外殼的管道接口，使用模具作接口保溫時，接口處的保溫層應和管道保溫層順直，無明顯凹凸及空洞。

6.13接口處，玻璃鋼防護殼表面應光滑順直，無明顯凸起、凹坑、毛刺，防護殼厚度不應小于管道防護殼厚度；兩側搭接不應小于80mm。

參考文獻：

[1]崔鳳偉.淺談直埋供熱管道設計中應注意的幾點問題[J].科技信息，2009（27）.

[2]白云.直埋預熱安裝技術在供熱工程的應用[J].區域供熱，2013（12）.