淺析直埋供熱管道冬季施工方案

劉冠宇

摘要：近年來(lái)，供熱外網(wǎng)工程中直埋供熱管道被廣泛使用，可是因?yàn)楣艿辣恢苯勇裨诘叵拢┧c(diǎn)難以發(fā)現(xiàn)，不便于維修，因此，施工中要對(duì)管道施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制。本文對(duì)直埋供熱管道冬季施工方案進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：直埋供熱管道;冬季施工;方案

直埋供熱管道冬季施工主要特點(diǎn)是環(huán)境溫度低，從設(shè)計(jì)角度看，一般都是把工作循環(huán)最低溫度作為安裝溫度，對(duì)于只用于采暖的直埋管道工作循環(huán)最低溫度取10℃，當(dāng)安裝溫度低于工作循環(huán)最低溫度時(shí)，需要按照實(shí)際安裝溫度對(duì)管道設(shè)計(jì)中的熱伸長(zhǎng)量，管道局部穩(wěn)定性、管道的豎向穩(wěn)定性、固定墩推力等進(jìn)行校核，在保證安全的前提下才能進(jìn)行冬季施工。

一、直埋供熱管道的荷載及應(yīng)力特征

在直埋管道實(shí)際的施工過(guò)程中，常常將所有使管道產(chǎn)生內(nèi)力或者應(yīng)力的因素稱(chēng)為荷載，荷載超過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)允許范圍就會(huì)導(dǎo)致管道的損壞。對(duì)供熱管道而言，溫度與壓力是引發(fā)荷載的重要因素，軸向位移會(huì)產(chǎn)生一定的軸向摩擦力，側(cè)向位移會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生一定的壓縮力。在供熱管道施工中，基于管道局部結(jié)構(gòu)的差異性，在一些局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)域內(nèi)，往往會(huì)伴隨著應(yīng)力的過(guò)度集中現(xiàn)象，此時(shí)的應(yīng)力為峰值應(yīng)力，在一定的條件下，這種應(yīng)力分布狀態(tài)會(huì)引發(fā)管道的變形等現(xiàn)象。一旦在管道施工中存在循環(huán)變化的峰值應(yīng)力，管道內(nèi)部極易引發(fā)結(jié)構(gòu)性破壞，對(duì)管道的正常供熱等產(chǎn)生了極為不利的影響。另外，管道施工中，如果土壤對(duì)管道產(chǎn)生的支撐力較為均勻，在一定程度上也可以對(duì)管道起到必要的防護(hù)作用，使得管道施工中沒(méi)有產(chǎn)生自重彎曲應(yīng)力，避免了管道的損壞。從供熱管道的類(lèi)型來(lái)看，其所使用的管道的公稱(chēng)壁厚遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于該壓力下管道的計(jì)算壁厚，而此時(shí)，管道內(nèi)壓產(chǎn)生的實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于管材本身的屈服應(yīng)力。與此現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)，如果管道中的熱脹變形的壓力無(wú)法及時(shí)釋放，就會(huì)使得管道內(nèi)存在較大的熱應(yīng)力，一旦超過(guò)管材本身可以承受的極限，就會(huì)引發(fā)管道的破裂與變形。因此，在直埋供熱管道的設(shè)計(jì)與施工中，溫度是需要考慮的主要因素。

二、直埋供熱管道施工質(zhì)量措施

（一）管材選擇

直埋供熱管道壓力通常相對(duì)較低，運(yùn)行內(nèi)壓不會(huì)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的50%，所以，壓力所導(dǎo)致的爆管危險(xiǎn)微乎其微，破壞的主要可能性來(lái)源于軸向的溫度應(yīng)力，因此在管材選擇過(guò)程中，需要注意的問(wèn)題集中在以下幾個(gè)方面。首先，使用塑性相對(duì)較好，容易焊接的材質(zhì)，通常Q235、10#以及20#鋼種相對(duì)適宜。其次，管壁要盡量選擇那些比較薄的規(guī)格。由于軸向溫度應(yīng)力和管壁橫截面積大小關(guān)聯(lián)度較低。反之，增加管壁的厚度不僅無(wú)法降低管內(nèi)軸向應(yīng)力，還將會(huì)提升過(guò)渡段熱伸長(zhǎng)量與固定支墩推力，所以，管壁要選擇那些相對(duì)比較薄的規(guī)格。最后，防止出現(xiàn)不同規(guī)格管材的混合使用。不同規(guī)格管材屈服極限、線膨脹系數(shù)以及管壁截面積因?yàn)榇嬖谶^(guò)大的變形協(xié)調(diào)應(yīng)力，將會(huì)導(dǎo)致投產(chǎn)以后管道出現(xiàn)疲勞破壞的情況。

（二）加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)溫濕度的控制

通常來(lái)說(shuō)，施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度與濕度的變化，將會(huì)對(duì)防腐施工技術(shù)的應(yīng)用效果有著明顯影響。因此，在施工過(guò)程中，施工單位要確保周邊環(huán)境的溫度、濕度滿足施工要求，一旦施工現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度出現(xiàn)急劇變化，便需要立即停止施工。在施工時(shí)，供熱管道及設(shè)備表面要保持干燥、潔凈，以此來(lái)提升防腐涂料的吸附性，如遇到雨雪或大風(fēng)天氣，則要采取必要的遮擋措施來(lái)降低環(huán)境變化對(duì)于防腐施工的影響。

三、直埋供熱管道施工方法

在槽底砂墊層施工中，要嚴(yán)格控制砂的質(zhì)量，使用的砂料要大小均勻，干濕合適，其中不能摻雜淤泥結(jié)塊。此外，嚴(yán)格控制砂墊層回填厚度以及高程，在回填之前，要對(duì)槽底密實(shí)度、標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，待其達(dá)標(biāo)以后才能夠開(kāi)展回填工作。要回填夯實(shí)砂墊層，一般采用夯實(shí)機(jī)夯實(shí)，然后檢查密實(shí)度與厚度，厚度通常要高于200mm，密實(shí)度一般在95%，高程要滿足安裝管道管底高程的要求。回填管道胸腔的時(shí)候，需要兩側(cè)保持相同的開(kāi)始時(shí)間，防止管線中心線產(chǎn)生偏移。回填的過(guò)程中要分層夯實(shí)，對(duì)于機(jī)械夯實(shí)而言，要確保每層250～300mm，人工夯實(shí)則要確保每層200～250mm，回填密實(shí)度需要充分滿足設(shè)計(jì)要求。

四、直埋供熱管道冬季施工方案

（一）焊接方法及技術(shù)措施

（1）預(yù)熱方式的設(shè)定采用電加熱。（2）在進(jìn)行焊接前，需要對(duì)母材進(jìn)行預(yù)熱。對(duì)焊接接口管道預(yù)熱溫度暫定30℃，通過(guò)適應(yīng)性訓(xùn)練最后確定預(yù)熱最高溫度，但不得高于50℃。（3）由于不同規(guī)格的管道壁厚不同，故不同規(guī)格的管道應(yīng)用適應(yīng)的不同預(yù)熱溫度，需要在初期焊接訓(xùn)練中確定。（4）為防止焊縫溫度有較大波動(dòng)，原則上每道焊縫要一次性完成。（5）組對(duì)管道接口施焊處100mm范圍內(nèi)溫度降至20℃左右時(shí)開(kāi)始焊接。（6）每道焊縫施工完成后，要立即進(jìn)行保溫處理，保溫時(shí)間不低于3h，并且焊口溫度低于10℃時(shí)，方可拆除保溫。（7）其余焊接要求執(zhí)行國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）管道接口保溫做法

（1）管道接口保溫前應(yīng)把裸露的鋼管及接口兩側(cè)200mm內(nèi)外護(hù)殼處理干凈、干燥。（2）在無(wú)地下水位的區(qū)域組對(duì)接口處保溫宜采用熱收縮帶、熱熔套兩層進(jìn)行保護(hù)及防水;在地下水位比較高的環(huán)境下，接口處宜采用熱熔套加熱縮套進(jìn)行保護(hù)和防水。（3）熱縮套應(yīng)在組對(duì)接口焊接前安置于焊口任意一側(cè)管道上。（4）發(fā)泡前要對(duì)發(fā)泡材料和接口鋼管進(jìn)行預(yù)熱，并對(duì)發(fā)泡設(shè)備和管路進(jìn)行保溫處理。發(fā)泡材料推薦預(yù)熱到30℃，組對(duì)鋼管推薦預(yù)熱至40℃。（5）熱熔套和熱縮套長(zhǎng)度確定。

（三）冬季施工回填方法

（1）冬季回填砂前準(zhǔn)備：當(dāng)填砂結(jié)成大塊時(shí)，應(yīng)壓碎成原散狀。應(yīng)除去瓦礫、石塊等。（2）冬季回填砂采用分層回填方式，先將細(xì)砂回填至管道腰部，腰部以下必須回填密實(shí)，采用人工或機(jī)械夯實(shí)。不得采用水撼砂，不得震打預(yù)制保溫管外殼，以防縱向開(kāi)裂。（3）腰部填砂完畢，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、施工、設(shè)計(jì)、咨詢等單位驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行后續(xù)填砂。

五、結(jié)束語(yǔ)

作為城市中關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，供熱管道及設(shè)備的施工技術(shù)措施是否到位，將直接影響供熱系統(tǒng)的運(yùn)行效果。因此，供熱單位需要加強(qiáng)供熱管道及設(shè)備的施工技術(shù)措施的研究力度，采用合理、科學(xué)的措施來(lái)完成施工工程，對(duì)提升供熱管道及設(shè)備的施工技術(shù)有著積極意義。

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