淺析直埋供熱管道冬季施工方案

劉冠宇

摘要：近年來，供熱外網工程中直埋供熱管道被廣泛使用，可是因為管道被直接埋在地下，漏水點難以發現，不便于維修，因此，施工中要對管道施工工藝進行嚴格控制。本文對直埋供熱管道冬季施工方案進行分析，以供參考。

關鍵詞：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是環境溫度低，從設計角度看，一般都是把工作循環最低溫度作為安裝溫度，對于只用于采暖的直埋管道工作循環最低溫度取10℃，當安裝溫度低于工作循環最低溫度時，需要按照實際安裝溫度對管道設計中的熱伸長量，管道局部穩定性、管道的豎向穩定性、固定墩推力等進行校核，在保證安全的前提下才能進行冬季施工。

一、直埋供熱管道的荷載及應力特征

在直埋管道實際的施工過程中，常常將所有使管道產生內力或者應力的因素稱為荷載，荷載超過規范標準允許范圍就會導致管道的損壞。對供熱管道而言，溫度與壓力是引發荷載的重要因素，軸向位移會產生一定的軸向摩擦力，側向位移會對土壤產生一定的壓縮力。在供熱管道施工中，基于管道局部結構的差異性，在一些局部結構不連續區域內，往往會伴隨著應力的過度集中現象，此時的應力為峰值應力，在一定的條件下，這種應力分布狀態會引發管道的變形等現象。一旦在管道施工中存在循環變化的峰值應力，管道內部極易引發結構性破壞，對管道的正常供熱等產生了極為不利的影響。另外，管道施工中，如果土壤對管道產生的支撐力較為均勻，在一定程度上也可以對管道起到必要的防護作用，使得管道施工中沒有產生自重彎曲應力，避免了管道的損壞。從供熱管道的類型來看，其所使用的管道的公稱壁厚遠遠高于該壓力下管道的計算壁厚，而此時，管道內壓產生的實際應力遠遠低于管材本身的屈服應力。與此現象相對應，如果管道中的熱脹變形的壓力無法及時釋放，就會使得管道內存在較大的熱應力，一旦超過管材本身可以承受的極限，就會引發管道的破裂與變形。因此，在直埋供熱管道的設計與施工中，溫度是需要考慮的主要因素。

二、直埋供熱管道施工質量措施

（一）管材選擇

直埋供熱管道壓力通常相對較低，運行內壓不會超過標準值的50%，所以，壓力所導致的爆管危險微乎其微，破壞的主要可能性來源于軸向的溫度應力，因此在管材選擇過程中，需要注意的問題集中在以下幾個方面。首先，使用塑性相對較好，容易焊接的材質，通常Q235、10#以及20#鋼種相對適宜。其次，管壁要盡量選擇那些比較薄的規格。由于軸向溫度應力和管壁橫截面積大小關聯度較低。反之，增加管壁的厚度不僅無法降低管內軸向應力，還將會提升過渡段熱伸長量與固定支墩推力，所以，管壁要選擇那些相對比較薄的規格。最后，防止出現不同規格管材的混合使用。不同規格管材屈服極限、線膨脹系數以及管壁截面積因為存在過大的變形協調應力，將會導致投產以后管道出現疲勞破壞的情況。

（二）加強施工現場溫濕度的控制

通常來說，施工現場的溫度與濕度的變化，將會對防腐施工技術的應用效果有著明顯影響。因此，在施工過程中，施工單位要確保周邊環境的溫度、濕度滿足施工要求，一旦施工現場溫度、濕度出現急劇變化，便需要立即停止施工。在施工時，供熱管道及設備表面要保持干燥、潔凈，以此來提升防腐涂料的吸附性，如遇到雨雪或大風天氣，則要采取必要的遮擋措施來降低環境變化對于防腐施工的影響。

三、直埋供熱管道施工方法

在槽底砂墊層施工中，要嚴格控制砂的質量，使用的砂料要大小均勻，干濕合適，其中不能摻雜淤泥結塊。此外，嚴格控制砂墊層回填厚度以及高程，在回填之前，要對槽底密實度、標高進行復核，待其達標以后才能夠開展回填工作。要回填夯實砂墊層，一般采用夯實機夯實，然后檢查密實度與厚度，厚度通常要高于200mm，密實度一般在95%，高程要滿足安裝管道管底高程的要求。回填管道胸腔的時候，需要兩側保持相同的開始時間，防止管線中心線產生偏移。回填的過程中要分層夯實，對于機械夯實而言，要確保每層250～300mm，人工夯實則要確保每層200～250mm，回填密實度需要充分滿足設計要求。

四、直埋供熱管道冬季施工方案

（一）焊接方法及技術措施

（1）預熱方式的設定采用電加熱。（2）在進行焊接前，需要對母材進行預熱。對焊接接口管道預熱溫度暫定30℃，通過適應性訓練最后確定預熱最高溫度，但不得高于50℃。（3）由于不同規格的管道壁厚不同，故不同規格的管道應用適應的不同預熱溫度，需要在初期焊接訓練中確定。（4）為防止焊縫溫度有較大波動，原則上每道焊縫要一次性完成。（5）組對管道接口施焊處100mm范圍內溫度降至20℃左右時開始焊接。（6）每道焊縫施工完成后，要立即進行保溫處理，保溫時間不低于3h，并且焊口溫度低于10℃時，方可拆除保溫。（7）其余焊接要求執行國家相關標準。

（二）管道接口保溫做法

（1）管道接口保溫前應把裸露的鋼管及接口兩側200mm內外護殼處理干凈、干燥。（2）在無地下水位的區域組對接口處保溫宜采用熱收縮帶、熱熔套兩層進行保護及防水;在地下水位比較高的環境下，接口處宜采用熱熔套加熱縮套進行保護和防水。（3）熱縮套應在組對接口焊接前安置于焊口任意一側管道上。（4）發泡前要對發泡材料和接口鋼管進行預熱，并對發泡設備和管路進行保溫處理。發泡材料推薦預熱到30℃，組對鋼管推薦預熱至40℃。（5）熱熔套和熱縮套長度確定。

（三）冬季施工回填方法

（1）冬季回填砂前準備：當填砂結成大塊時，應壓碎成原散狀。應除去瓦礫、石塊等。（2）冬季回填砂采用分層回填方式，先將細砂回填至管道腰部，腰部以下必須回填密實，采用人工或機械夯實。不得采用水撼砂，不得震打預制保溫管外殼，以防縱向開裂。（3）腰部填砂完畢，經業主、監理、施工、設計、咨詢等單位驗收合格后，方可進行后續填砂。

五、結束語

作為城市中關鍵的基礎設施，供熱管道及設備的施工技術措施是否到位，將直接影響供熱系統的運行效果。因此，供熱單位需要加強供熱管道及設備的施工技術措施的研究力度，采用合理、科學的措施來完成施工工程，對提升供熱管道及設備的施工技術有著積極意義。

參考文獻：

[1]李偉，李杰超，李卓，閆衛平.矩形微槽道結構與平板微熱管傳熱特性研究[J].熱能動力工程，2017，32（02）：42-46+136.

[2]趙偉·熱管式蓄冷器的設計與熱動力學分析[J].上海節能，2019（12）：997-1002.

[3]巴顯濤·油田管道防腐保溫技術的具體應用[J].全面腐蝕控制，2019，33（12）：34-35+51.