淺談直埋敷設在城鎮供熱管網的應用與施工

摘要:本文針對石家莊市欒城縣大橋路供熱管網改造工程，結合現場施工，就其直埋供熱管道的結構特點、有償直埋敷設、試水試壓作了簡要介紹，并對管網在試水試壓階段出現的一些現象進行淺析，同時提出了一些直埋聚氨酯管道的設計和施工要點。

關鍵詞:直埋敷設保溫管有補償試水試壓

0 引言

石家莊市欒城縣大橋路沿線的供熱管網于1990年安裝運行已有18年，大部分已出現滲漏現象，已到徹底更換周期。隨著大橋路改造，供熱管線隨著道路改造聯動更新換代，其改造方案為:由宏源熱電廠引出Φ325蒸汽管道送至大橋路農機公司，延伸Φ219管線至新開街工商銀行處。在農機公司及大橋路與新開街交叉路口東南兩處分別建換熱站。此方案總投資約為730萬元。

1 直埋敷設

直埋敷設是將管道直接埋設在土壤里的敷設方式。在熱水供熱管網中，無溝敷設在國內外已得到廣泛應用。

1.1 直埋管道的結構特點 供熱管道直埋結構由供熱管道、保溫層和保護外殼三部分緊密結合在一起，形成整體式的預制保溫管結構，也稱“管中管”。保溫層材料多采用硬質聚氨酯泡沫塑料，其優點是密度小、導熱系數低、保溫性能好、吸水性小、機械強度較高。缺點是耐熱溫度不高。根據現行《高密度聚乙烯外護管聚氨酯泡沫塑料預制直埋保溫管》(CJ/T114-2000)的要求:密度為60-80kg/m3，熱導率λ≤0.027W/(m·℃)，抗壓強度p≥200kPa，吸水性g≤0.3kg/m2，耐熱溫度不超過120℃。保護外殼多采用高密度聚乙烯硬質塑料管，其特點是力學性能較高，耐磨損，抗沖擊性能較好，化學穩定性好，具有良好的耐腐蝕性和抗老化性能，可焊接且便于施工。根據國家標準:高密度聚乙烯外殼的密度≥9400kg/m3，抗拉強度≥20MPa，斷裂伸長率≥350%。另外，玻璃鋼也是一種常見的管中管保護外殼，其優點是抗壓強度較高，耐蝕性能好，造價低，缺點是抗老化性能不如高密度聚乙烯。

供熱管道直埋敷設不需要砌筑地溝，土建工程明顯減少，施工進度較快，可節省供熱管網的投資。直埋結構占地較少，易于與其他地下管道和設施相協調。整體式預制保溫管嚴密性好，管道不易腐蝕，使用壽命長。由于受土壤摩擦力的約束，預制保溫管可實現無補償直埋敷設，節省了基建費用，也緩解了現今綜合管線各專業管系繁多、路面緊張的局面，利用保溫管直埋敷設技術節省了大量空間。

1.2 有補償直埋敷設 有補償直埋敷設分為有固定點和無固定點兩種方式。當管道溫度過高或難以找到熱源預熱或不適于大面積敞開預熱時，則可采用有補償直埋方式。

1.2.1 有固定點直埋敷設。在補償器兩側設置固定點，補償器到固定點的間距不得超過管道最大安裝長度，固定點所承受的水平推力為土壤對管道保護層的摩擦力。設計時，要考慮到由于土壤條件變化而造成的摩擦系數的變化。施工時，還要特別注意確保設計計算的熱膨脹位移在運行時能夠實現，在管網中采用固定支架來控制膨脹位移。

1.2.2 無固定點直埋敷設。對于無固定點有補償的直埋敷設，首先應在管網平面布置及縱剖面上校核兩個直管段是否超過最大安裝長度Lmax的2倍。若L≤2Lmax，則需校核直管段兩自由末端的自然彎管是否能吸收掉直管段的實際熱伸長量;如果直管段長度L>2Lmax，則還需在L管段上設置補償器，直到所有不帶任何補償器的直管段長度均不超過2Lmax為止。另外，只有在管段兩端同為同一類型補償器或補償段時，直管上才可不設固定墩。有補償直埋附設可以及時回填管槽，且運行安全，因此，被廣泛應用于高溫熱水管網的地下敷設。采用有補償直埋敷設的方法，宜選用“L”型、“乙”型、方形補償器，并在這些補償器部位做局部管溝;也可選用波紋補償器、套管補償器，將其置于檢查井內，以便于檢修。

例如，本改造工程設計，施工段在大橋路南側便道，地處鬧市區，地下各種管線交叉錯亂，供熱管網室外主干線全部采用直埋敷設，兼顧了社會效益和環境效益。同時，熱水管道熱補償選用了“Ω”型1.0MPa級直埋型波紋管補償器，直管段不設固定墩，為無固定點直埋敷設。熱水管道保溫采用聚氨酯保溫，外殼首次采用5mm厚高密度聚乙烯硬質塑料管做保護。據廠家試驗，氰聚塑保溫管的使用壽命在15年以上，“管中管”保溫管的使用壽命是35年～50年。

2 管道試壓

管道安裝完畢后，要進行管道水壓實驗，本工程供熱管網設計工作壓力是0.8MPa，試驗壓力為1.2MPa，分段試壓后應做整體試壓。

集中供熱管網的管道直徑大、管路長、用水量多、注水極慢，故可采用多位置貯水電動注水。管道試壓一般按以下步驟進行:①緩慢向試壓管道中注水，同時排出管道內的空氣，水進入管道以防水錘或氣錘。②強度試驗:升壓應緩慢進行，達到工作壓力時，恒壓3min，檢查兩端管身及接口，無異常情況后繼續升壓，升至試驗壓力1.2MPa，穩壓0.5h，檢查各接口、管身無破損及漏水現象且表壓降不超過0.02MPa，試壓合格。③管道試壓合格后，進行水沖洗。④水壓試驗應做好各項記錄。水壓試驗時，嚴禁對管身、焊口等部位進行敲打或修補，如有缺陷，卸壓后修補。⑤水壓試驗完畢放水時，應先打開排氣閥，防止因放水形成真空損壞管道。

例如，該工程施工中，施工隊伍采用分段打壓試驗，自行選定分段點設臨時盲板，盲板力沒有作用在主固定支架上，打壓兩端沒有固定支撐，分支管道未焊接。在泰安街至新開街段供水管道注水試壓過程中，在達到試驗壓力1.2MPa后，經檢查發現，離打壓點近端的一臺1.0ZBM250-250波紋管補償器出現向外拉伸現象，補償器一側的限位拉桿固定端被頂壞并且向外拉展，致使補償器損壞。我們分析造成該現象的原因有:①是補償器自身質量偏差較大，波紋管不能承受試驗壓力，在水壓作用下推力相差太大而向外拉伸;②是打壓段供熱管道沒有固定端同時分支管線也未焊接致使在水壓作用下管道自由項兩端伸展，固定在補償器一側的限位螺桿焊接部位承受受不住內壓推力影響而外移拉伸。

就該現象我認為:①水壓試驗措施設計中應預先考慮水壓試驗方案。試壓前補償器兩端必須設固定支架，或打壓直管段兩端必須有固定點，以防止管道受內壓推力影響外移拉伸;②波紋伸縮器的安裝，建議在安裝補償器前先將管段敷設好，然后在準備安裝補償器處將管子割下一段(其長度等于補償器的自由長度加預拉伸量)，再將補償器裝上去焊接，采用割管法安裝的辦法。雖然造成少量管道浪費，卻能保證管道同心度;③應注意不準在補償器上吊裝綁扎或焊接打火，以免碰損壓傷;還要注意內套筒方向與介質流動方向一致，不準采用使波紋補償器變形的方法來調整管道安裝偏差，所有活動元件不得被外部構件卡死或限制其活動范圍;④試壓前應將盲端可靠固定。最好的辦法是設計中預先考慮水壓試驗或吹掃方案，打壓的分段點的位置最好由甲方、設計方、施工單位共同確定，由設計單位負責技術交底，甲方根據設計單位意見組織實施。

3 直埋聚氨酯管道其他一些設計及施工要點

3.1 直埋聚氨酯管道設計及施工，應遵守規范CJJ34290《城市熱力網設計規范及規范》、CJJ28289《城市供熱工程施工及驗收規范》中的有關規定。

3.2 直埋聚氨酯管道適用于輸送低壓蒸汽、熱水等氣體和液體，一般溫度不超過120℃，采用聚氨酯保溫時可達到150℃。

3.3 直埋聚氨酯管道的埋設深度，根據計算當覆土深度為0.5m時，其承載能力可保證載重10t卡車安全通過，但一般規定直埋聚氨酯管道應埋設在當地的冰凍線以下。

3.4 直埋聚氨酯管道的溝槽開挖尺寸，可按下列原則確定:管子與管子之間凈距為200mm～250mm;管子與溝壁之間凈距為200mm～250mm;管底與溝底之間凈距為200mm。直埋聚氨酯管道溝槽內管子周圍要填砂，然后回填土分層夯實。

3.5 管道的排水與放氣。為了保證排水與排氣順利進行，應根據管段所經地區的地形狀況來確定管道的坡度，管坡一般不小于2‰，室外熱水管道的坡向，因受地形限制不可能都滿足坡向與水流方向一致的要求，尤其是直埋敷設的管道。放氣裝置一般應設在管段的最高點，(包括分段閥門劃分的每個管段最高處)，放氣閥門的管徑一般采用DN15～DN32mm。為了在系統停止運行時，或在某段管道需維修時排出管道中積水，應在熱水最低點安裝放水裝置。

3.6 所有檢查井(其中安裝補償器及閥門)都應采用C15或C20混凝土澆灌的防水井，嚴防地下水滲漏到井內。

3.7 直埋聚氨酯管道穿過公路時，應加套管或做成管溝，管溝上面鋪蓋鋼筋混凝土蓋板。

3.8 接頭處理，當安裝直埋保溫管道時，其管道接口處、管道與閥門、補償器連接處，均需在現場制作氰聚塑保溫結構。操作時周圍環境溫度應保持在10℃以上，最低溫度不低于5℃。

3.9 保溫管在搬運時，應在管道系繩處設護套，切忌勒痕或與尖物接觸，以防損壞。在堆放保溫管道時，應在管端光管處用支墊墊起。若保護層不慎損傷時，應在損傷部位涂復浸透不飽和樹脂的玻璃布。

4 結語

以上為石家莊市欒城縣大橋路供熱管網改造工程施工中的幾點體會及施工注意要點，希望能在以后工作中對大家有所幫助。

參考文獻:

[1]王亦昭，劉雄.供熱工程.北京:機械工業出版社.2007.

[2]田玉卓，閆全英，趙秉文.供熱工程.北京:機械工業出版社.2008.