城鎮供熱直埋熱水管道工程設計

成 旭 梅

(呂梁市建筑勘察設計院，山西 呂梁 033000)

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城鎮供熱直埋熱水管道工程設計

成 旭 梅

(呂梁市建筑勘察設計院，山西 呂梁 033000)

簡述了直埋供熱管道的發展概況，介紹了城鎮供熱直埋管道的類型，闡述了直埋管道布置、敷設、保溫的技術要點，指出城鎮供熱管道具有顯著的經濟、社會及環境效益，應用前景廣闊。

直埋供熱管道，保溫管，管網，有補償管段

1 直埋供熱管道發展概況

為了解決供熱管道地溝敷設的種種弊端，國外一些技術發達國家，在20世紀30年代就開始研究和應用直埋敷設代替地溝敷設的供熱方式。在丹麥、芬蘭，全國90%以上的供熱管道采用直埋方式。他們采用了滲漏報警檢查系統，增強了直埋供熱管道的安全性。80年代我國的供熱管道直埋技術掀開了新的一頁，許多城市采用聚氨酯泡沫噴涂保溫，外纏玻璃絲布、涂瀝青的方法進行供熱管道直埋敷設。其存在的問題是聚氨酯發泡的配料比例不易掌握，泡沫進行自由發泡，質量難以掌握均勻，空隙大，強度低。

熱水直埋保溫管技術在我國發展至今，隨著對這項技術的不斷研究、完善，直埋敷設方式已成為熱水供熱管網的主要方式。1990年以后，國內許多城市都在搞蒸汽直埋管道工程，累計敷設數百千米，最大管徑700 mm，在建設過程中問題繁多。這些事實，一方面可以肯定我國蒸汽管道在研究開發中取得了一些寶貴經驗，已大規模投入實際工程；另一方面也充分認識到我國蒸汽管道直埋敷設技術在研究、設計、生產、材料、施工等方面尚存著理論、技術、管理等方面的諸多問題。因此，直埋蒸汽管敷設無論從市場還是技術研究都有較大的空間。

2 直埋供熱管道的分類

直埋供熱管道根據管道熱膨脹量被壓縮的程度，管段可分為有補償管段和無補償管段；根據變形和壓力分布特點可分為直管和彎管。

2.1 直管和彎管

1)直管段。直管段又可分為過渡段(或稱之為有補償管段、摩擦段、滑動段)和錨固段(或稱之為無補償管段、嵌固段)。

a.過渡段：管段的主動力克服管段的約束反力——被動力作用，使熱膨脹得以全部或部分釋放的管段。過渡段通常有一個自由端，能夠自由伸縮，如補償器、彎頭等處。過渡段極限長度取決于土壤摩擦力的大小以及與安裝方式和運行條件有關的溫度升高等因素。

b.錨固段：由于被動力的作用，使管段進入自然錨固狀態(就像使用固定支架強制固定一樣)。這類管段是管道中內力、軸向應力最大的直線管段，是直管段強度驗算的重點。

2)彎管段。

a.L形管段：它與地溝敷設或架空敷設的L形自然補償器相類似。

b.Z形管段：一般情況下可作為兩個相連的L形補償器使用，應按兩個獨立的L形管段進行計算，只有在一定條件下可以作Z形補償器使用。

2.2 有補償管段和無補償管段

1)有補償管段：在最大過渡段長度范圍內的管段中，管道的熱膨脹量部分轉移到補償器或補償彎管，部分被壓縮變形。由于補償裝置對過渡段內管道的熱膨脹起到了補償作用，因而過渡段也稱為有補償管段。

2)無補償管段：處于錨固段管道的熱膨脹量完全被壓縮，補償裝置對管道的熱膨脹起不到任何補償作用，故錨固管段也稱無補償管段。

3 直埋管道的布置和敷設

1)管道布置。a.直埋供熱管道穿越河底的覆土深度應根據水流沖刷條件和管道穩定條件確定。b.直埋供熱管道與有關設施的相互水平或垂直凈距應符合規范CJJ/T 81—2013城鎮供熱直埋熱水管道工程技術規程表3.1.1的規定；管道最小覆土深度應符合規范CJJ/T 81—2013城鎮供熱直埋熱水管道工程技術規程表3.1.2的規定。

2)管道敷設。a.直埋供熱管道應利用轉角自然補償，10°～60°的彎頭不宜用做自然補償；管道的坡度不應小于2‰，高處應設放氣閥，低處應設放水閥。b.管道平面折角小于規范CJJ/T 81—2013城鎮供熱直埋熱水管道工程技術規程表3.2.3的規定和坡度變化小于2%時，可視為直管段。管徑的影響很明顯，隨著管徑的增大，在其他條件相同的情況下，該折角減小。為了保證直埋管道的豎向穩定，需要有一定的埋深。c.當需要減少管道軸向力時，可以采取設置補償器或對管道進行預處理等措施。三通、彎頭等應力比較集中的部位，應進行驗算，驗算不通過時可采取設固定墩或補償器等保護措施。d.當地基軟硬不一致，應對地基做過渡處理，防止局部不均勻沉降，使管道受力損壞。e.直埋管道的固定墩埋在土內，鋼管、鋼架如有裸露要采取可靠的防腐措施，否則將會很快腐蝕損壞。

3)管道變徑處(大小頭)或壁厚變化處，應設補償器或固定墩，固定墩應設在大管徑或壁厚較大一側。管道上的閥門應能承受管道的軸向荷載，宜采用鋼制閥門及焊接連接。管道補償器、變徑管等管件應焊接連接。

4 管道保溫及保護殼

直埋供熱管道保溫層結構應當具有良好的絕緣性能。保溫管直埋地下，如果吸水，將使絕熱性能惡化，而且聚氨酯泡沫塑料吸水后對鋼管有腐蝕性，因此外殼必須有良好的防水功能。

1)直埋熱水管道的保溫結構。

a.三位一體保溫管。整體式預制保溫管是由鋼管制成、保溫層和保護層粘結成一整體的多層結構管道，保溫層通常采用聚氨酯泡沫塑料和改性聚異氫脲酸酯泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料的耐熱溫度不超過130 ℃，改性聚異氫脲酸酯泡沫塑料也只能達到150 ℃，整體式預制保溫管僅能用于介質溫度不大于150 ℃的熱水管網。

b.柔性保溫管。柔性保溫管一般是由波紋合金鋼或高密度交聯聚乙烯構成的內管、保溫層及保護層粘結成一整體的多層結構管道。該產品主要應用在工作溫度不大于95 ℃、工作壓力不大于10 bar的區域供熱網中。

2)直埋蒸汽管道保溫結構。

a.內滑動復合結構。復合式預制保溫管用于蒸汽等高溫介質，保溫層由兩種保溫材料組成，內層用耐高溫的保溫材料，如巖棉、玻璃棉、珍珠巖等，外層仍用聚氨酯泡沫塑料。

b.滑動“鋼套管”保溫結構。非真空“鋼套管”結構形式。優點：采用材料為國產材料，價格便宜。缺點：采用隔熱環為石棉橡膠類材料，長期受熱以后容易老化，進而隔熱材料將失去強度，導致導向支架失去支撐而脫落，造成整個管道破壞；防腐采用環氧煤瀝青或者玻璃絲布樹脂涂層，與鋼管之間的粘結強度低，而且玻璃絲布與瀝青或者樹脂的浸潤程度不容易控制，目前大多采用手工加工，防腐不均勻；內固定支架中采用與導向支架相同的石棉橡膠材料容易老化，造成固定支架破壞。“鋼套管”抽真空外滑動式保溫結構。優點：“鋼套管”直埋管道強度高，穩定性好，因此不容易破壞，使用壽命30年以上；將傳統“鋼套管”直埋蒸汽管道中的空氣層抽成真空層，排除了空氣中的潮氣及保溫層中吸收的水分，有效地防止內、外鋼管的腐蝕，大大降低了管道的熱損失和表面溫度，延長了管道的使用壽命；管網中采用自然補償和新型的內固定支架，減少了補償器及外固定支架等薄弱環節，提高了管網運行的安全性。 缺點：價格較貴，施工質量要求高。

經過長期的工程實踐表明，熱水管的結構形式已經成熟，柔性管操作靈活、安裝簡便，有其他形式管道不可代替的優勢，在城鎮供熱管網中得到推廣和應用。

5 結語

城鎮供熱管道不僅具有傳統的地溝敷設供熱管道難以比擬的先進技術性能，而且還具有顯著的社會經濟效益，也是供熱節能的有力措施之一。

[1] CJJ/T 81—2013，城鎮供熱直埋熱水管道工程技術規程[S].

[2] CJJ/T 104—2014，城鎮供熱直埋蒸汽管道技術規程[S].

Design of urban directly buried heat-supply pipeline engineering

Cheng Xumei

(LvliangInstituteofBuildingSurvey&Design,Lvliang033000,China)

The thesis describes the development conditions of directly heat-supply pipeline, introduces urban directly buried heat-supply pipeline types, describes directly buried heat-supply pipeline distribution, laying and insulating technology points, and finally points out its advantages, such as obvious economic, social and environment benefits and wide application prospect as well.

directly buried heat-supply pipeline, insulating pipe, pipeline network, compensator pipe segment

1009-6825(2016)26-0139-02

2016-07-06

成旭梅(1970- )，女，工程師

TU995.3

A