非開挖定向穿越技術在熱網工程中的應用

王秋月 劉青華

摘 要：文章根據作者多年工作經驗，對熱網工程中的非開挖定向穿越技術進行了分析，僅供參考。

關鍵詞：非開挖；定向穿越技術；熱網工程

中圖分類號：TU 996.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）32-0058-02

1 非開挖定向穿蒸汽越管在設計中應注意的事項

1.1 在非開挖定向穿越設計前的準備工作

除河流的水文資料、地下管線、搜集地質的水文資料外，應到現場實地踏勘，確認管道周邊是否有障礙物以及管道的敷設位置，業就是非開挖定向穿越管的穿越深度。必須把非開挖定向穿越管的穿越深度設計在河底標高和管線下地面的1.5 m以下，以防止今后道路河道清淤、其它施工時挖泥船損壞管道。

1.2 管道補償方式

考慮到套筒式補償器是容易發生泄漏的部件，因此在過河沉管管段宜優先考慮采用自然補償方式，若管系無法自然補償，宜將補償器設置在架空管道（僅限旋轉補償器形式的補償，且盡量不使用），建議放置在水平架空管段上，若補償器發生問題時可及時處理和更換。

1.3 支座在管道內的設置

①固定支座：建議應盡量不設置固定支座在埋地管中，如必須設置，為防止熱橋的傳遞，應采用內固定支座，并控制外套管溫度在70 ℃以下，一般采用錐角設計為30 °的圓錐形。因為管道內固定支座的外表面溫度（約70～105 ℃）一般比較高，將可能造成防腐損壞出現點蝕現象，并影響外套管的防腐效果，從而縮短沉管使用年限。

②滑動支座：滑動支座應采用高效隔熱管托以有效避免熱橋效應，應具有足夠強度以支撐管道自重。安裝時應預先根據管道的熱膨脹方向（50%的熱伸縮量），進行反方向偏裝。

③導向支座：為保證在軸向方向內工作鋼管能夠自由滑動，應避免在膨脹時內工作鋼管出現卡阻，外護套管內壁與導向支座的結合處應采取倒角措施。

1.4 管材的選用

在材料選用方面，考慮到管道今后無法維修，應加強質量控制，建議采用GB/T 8163-2008流體無縫管作為內工作鋼管，采用雙面埋弧螺旋焊管來做外套管，材質為Q235B加工生產執行標準《石油天然氣工業輸送用鋼管交貨技術條件第一部分：A級鋼管》。在選用時宜適當加厚外套管壁厚的同時，要考慮在吊裝時管道強度和受力。

1.5 疏水的設置

疏水利用背壓疏水原理，疏水必須在芯管汽流爬高處前設置，為防止異物卡堵，疏水集水井應加大加深，保證沉管運行安全，建議疏水管徑應加大在φ57以上，適當提高壁厚。為避免由于管道低頻震動、水沖擊造成焊縫開裂，集水裝置與疏水管連接處應進行焊接補強處理，并有效避免集水裝置與疏水管連接處的點腐蝕問題。同時，建議設置一組疏水裝置在蒸汽進入非開挖定向穿越管前，以防止蒸汽管內出現前段蒸汽所攜帶的冷凝水，為避免沉管內積存大量冷凝水，需及時排放前段冷凝水，以防發生水沖擊現象。

1.6 保溫選用

保溫結構的選用，外套管的表面溫度建議控制在50 ℃以下，需要應嚴格控制，可采用憎水性保溫材料（如高溫玻璃棉 48 kg/m3），同時在外層再采用一層鋁箔，保溫材料中間加設鋁箔反射層。

1.7 外套管防腐

目前的防腐工藝主要有玻璃鋼工藝、環氧粉末噴涂工藝、聚脲防腐工藝、3PE防腐工藝、特加強級三布五油環氧酶瀝青防腐工藝，考慮的工藝的成熟、致密性能及耐溫性能，防腐建議采用聚脲工藝，首先為達到Sa2.5（近白級），需對外鋼管進行噴砂處理，然后進行聚脲噴涂。考慮到腐蝕可能加劇，立管在水面上下位置，噴涂厚度宜在1.0 mm以上，此處防腐應進行加厚處理，應考慮加設犧牲陽極的陰極保護裝置，并現場進行5 000 V電火花試驗合格。

1.8 吊耳設置

輔助吊耳和主吊耳應在適當位置設置，為保證管道吊裝。為避免影響施工，穿越前必須將吊耳割除。

2 非開挖定向穿越蒸汽管在預制時應注意的事項

為保證管道加工質量，蒸汽管道原則上應由有經驗的埋地管道廠商在工廠內進行分段預制，并送到現場進行組裝。

2.1 焊接質量的控制與檢驗

①管子坡口后，應將坡口及其內外側表面不小于10 mm范圍內的油漆、銹垢、毛刺等清理干凈，且不得有裂紋、夾層等缺陷。②蒸汽管道及管件的所有焊縫全部采用氬弧打底、電弧焊蓋面，焊接前需用棉紗球清理管內壁，保證蒸汽管邊內部清潔無臟物。③為降低或消除焊接接頭的殘余應力，防止產生裂紋，改善焊縫和熱影響區的金屬組織與性能，應進行焊前預熱。預熱時，應使焊口兩側及內外壁的溫度均勻，防止局部過熱。焊前預熱的加熱范圍，以焊口中心為基準，每側不小于壁厚的3倍。④工作鋼管要求100%的Xray射線無損探傷，達到Ⅱ級片及以上為合格，外管應進行超聲波探傷，并進行單獨水壓和氣密性性試驗合格。同時應加強對集水井、疏水管道焊接監督并進行Xray射線拍片。⑤焊接外套管時應注意保護內部的保溫材料不被灼燒。⑥室外施焊時，雨季應采取防護措施，制作防雨棚，確保焊接質量。⑦由于非開挖定向穿越地埋管道工程焊接要求高，為保證焊接質量，在實施時宜、組織具有多年豐富施焊經驗的焊工進行施工。

2.2 管道試壓

在管道預制完成，吊裝前應對外鋼套管作氣密性試驗和對內工作鋼管進行水壓試驗，試壓時按設計要求執行，試驗壓力為0.2 MPa。

2.3 吊耳的制作

對管道吊裝時，應設置專用吊耳，并在吊耳處應進行加強，以防止損傷外套管。同時應對吊耳進行防腐處理。

2.4 外套管防腐

聚脲工藝應盡量避免冷涂，考慮采用熱噴涂工藝，在噴涂前應清除外套管上的焊渣和污物。

3 蒸汽管初次投運時應注意的問題

蒸汽管道在初次投運前，可利用背壓原理，應及時將芯管內的水盡量排干，管道內的存水可通過采用低壓蒸汽緩慢排干，并定期巡檢維護。

暖管時，本段管道內蒸汽流速需要注意，不宜過慢或過快。過慢易使管道內蒸汽冷凝；過快易造成水擊，對管道產生破壞。

4 非開挖定向穿越的形式的比較

4.1 非開挖定向穿越頂管施工的優點

對管道施工的空間要求不是十分嚴格，只需在穿越段的兩端有5～6m的開挖空間便可，即沉井開挖空間。頂管工藝首先要在頂管前，在定向穿越段的兩端各預置個滿足穿越深度的沉井。

4.2 非開挖定向穿越頂管施工的缺點

本施工工藝成本較大，施工周期較長，一般需要20多天。且施工成本較高，穿越段兩端的沉井的制作安裝費、沉井的井點降水費等輔助費用，都是使該工藝成本增加的原因。

4.3 非開挖定向穿越牽引施工的優點

本施工工藝施工成本較低，施工周期短，一般僅需要 4～5 d。對地埋管與架空管連接處的工作井要求不高。

4.4 非開挖定向穿越牽引施工的缺點

本工藝需要有足夠的工作場地預置埋地蒸汽管道。水平鉆機鉆桿在牽引過程中，將形成一定弧度，蒸汽管道也隨之形成一定弧度，其弧度為大小為水平鉆機鉆桿的行程曲率半徑。工作管道補償，受到管道在運行時，弧度的形成。為避免埋地管道外套管擠壓與管出地埋時，必須將外套管加大尺寸。

城鎮集中供熱隨著國家節能減排政策的推廣， 得到 大力的發展 ，在熱網工程中非開挖定向穿越技術將發揮巨大作用。通過先進的設計、高質量的施工，使得本技術在供熱工程得到廣泛應用和大力推廣，為節能減排做出貢獻。

參考文獻：

[1] 季為軍.非開挖定向穿越技術在集中供熱工程中的應用[J].區域供 熱，2011，（5）.