從施工中談集中供熱管網敷設方式選擇

段振綱

近年來隨著國家強調發展低碳經濟,實現減排目標,就要轉變經濟增長方式,調整產業結構,排除發展綠色GDP的阻力。冬季北方供熱大力發展集中供熱項目,這樣就需要鋪設配套的城市一級熱網。現如今,一級管網的工作溫度一般為130℃,工作壓力為1.5 MPa,通常有兩種地下鋪設方式:一種是地溝式鋪設,另一種是直埋鋪設。

以上這兩種方式施工工藝和施工成本都有很大不同。本文根據從施工工作中的一點體會,談談對這兩種設計的一點感受。

1 兩種鋪設方式的特點

1.1 地溝式又分為通行和不通行地溝

1.1.1 通行地溝

1)當供熱管道沿不允許開挖的路面敷設,或供熱管道數量較多、管徑較大,宜采用通行地溝。

2)通行地溝每隔200m應設置出入口,但裝有蒸汽管道的溝每隔100m應設一個事故人孔。整體混凝土結構的通行管溝,每隔200m宜設置一個安裝孔,安裝孔寬度不小于0.6m,并應大于管溝內最大一根管外徑加0.4m,其長度至少應保證6 m長的管子進入管溝。

3)通行地溝最小凈斷面為1.2 m(寬)×1.8 m(高),通道凈寬一般應取0.7m,當采用橫貫地溝斷面的支架時,支架下面的凈高應不小于1.7m。

4)通行地溝溝底應有與地溝內主要管道坡向一致的坡度,并坡向集水坑。

5)通行地溝內應設置永久性照明設備,電壓不應大于36 V。

6)通行地溝內的空氣溫度不宜超過45℃,一般可利用自然通風,但當自然通風不能滿足要求時,可采用機械通風。自然通風塔應根據總體安排,可直接設在地溝上或建筑上。排風塔和進風塔必須沿地溝方向交替設置,其橫斷面積應根據換氣次數2次/h～3次/h和風速不大于2 m/s計算確定。

這種鋪設方式的優點是后期維護方便,對供熱管道的保護最好。但是此種鋪設方式對施工工藝要求較高,而且施工成本最高,并且占地下的位置最大。地下水位較高的地段對管溝防水要求很高。

1.1.2 不通行地溝

1)當供熱管道維修量很小時,可以采用不通行地溝。2)不通行溝寬不宜超過1.5m,超過1.5 m時采用雙槽地溝,溝道內管道一般應為單排水平布置。3)地溝埋深不宜過大,一般在地下水位以上。4)地溝敷設的直接管段每隔200m在低處應設置檢查井和集水坑。

優點是比通行地溝占地小,造價低,但是使用維護不方便。

1.2 直埋敷設又分為有補償安裝和無補償安裝

1)有補償安裝。這種安裝方式跟地上供熱管道一樣,設置各類補償器、滑動支架、固定支架等管道附件。由于土壤的摩擦力較大,管道不能自由膨脹和收縮,使管壁內存在很大的軸向溫度應力,根據強度計算,要設置比地上敷設設計應力大、數量多的固定支架和補償器。

2)無補償安裝。直埋敷設的供熱管道熱脹和冷縮的補償特點是保溫結構與周圍土壤直接接觸,并承受土壤的壓力,所以管道熱脹冷縮時保溫結構外表面產生摩擦力。在直埋無補償敷設方式中,充分利用這種摩擦力,限制管道位移,甚至由于管道摩擦力,管道處在錨固狀態。這時,管道在熱脹冷縮中所產生的位移勢能,被儲存在管道壁上。無補償敷設時,在管道上不用安裝補償器、滑動支架和固定支架等管道附件。管道在直管段基本處在停止狀態,而在彎管出土段等自由端有位移。

通過上述兩種方式比較可知,無補償安裝造價低,施工工藝簡單,遠遠優于有補償安裝方式。

2 在施工中兩種敷設遇到的困難

2.1 地溝式

由于增加了地溝所占的空間和施工空間,導致開挖寬度和深度大大增加,所以施工量偏大,施工周期偏長,這樣在有限的道路施工期占用大量的時間,比較影響道路施工的后續工序。供熱地溝坡度起伏不定,雨水,冷凝水和沿套管灌入溝中的地下水在地溝中的積水需要定時抽排,給運行維護增加一定的工作量。在地下水位較高的路段,施工縫的處理要求較高,施工較復雜,不容易控制質量。

安裝施工時,在地溝中需要做管道支架,滑動導向支架和固定支架較多,安裝施工較繁瑣,且溝截面較小時,焊接管道比較不便。

綜上所述,采用地溝敷設施工造價高,施工周期長,施工工藝復雜。

2.2 直埋式

有補償安裝,此種方式補償器較多,需要配套的補償器小室。通常小室的挖深較深,工作面較大,而路下管線錯綜復雜,熱網管位有限,這樣導致基坑放坡不夠,與周圍管線安全施工距離也不足,只能采取支護后施工,使工程量增大,施工難度同時增大。由于補償器較多,遇到地下障礙時不宜調整管位。

無補償安裝,此種方式工藝簡單,相對來說施工難度最低,施工周期也短,只是對管道周圍土質要求較高,同時對管頂覆土深度有要求。相對來說對土建施工的要求低,而對安裝工程的要求較高。

通過幾年的施工經驗和城市對市政基礎建設施工的要求,供熱管網的設計對后續的施工有很大的影響。現在城市交通壓力越來越大,對道路維修改造的施工質量和施工周期有著很高的要求,同樣對于市政配套設施的供熱管網也有著很高的要求。近些年預制直埋保溫管和管道接口技術的不斷提高,使管道在較為復雜的地下情況中有很高的使用壽命,甚至在使用過程中完全能媲美鋼筋混凝土地溝對管材的保護。所以在條件允許的情況下使用直埋無補償敷設方式無論對投資預算和施工安全、質量及進度上都有著無可比擬的優勢。

[1]張海峰,崔海燕,殷 悅.熱網直埋管道的失效方式淺析[J].山西建筑,2008,34(4):200-201.