基于直埋供熱管道無補償敷設技術問題研究

李佳

摘要：現階段，直埋供熱管道無補償敷設技術因其具有占地面積小、施工效率高、使用壽命長等優勢，在國內外施工中已經得到了廣泛的運用。本文對直埋供熱管道無補償敷設技術進行研究分析，希望能夠為相關領域施工提供幫助。

關鍵詞：無補償;直埋;供熱管道

1 設計方式

1.1 在對直埋無補償冷安裝敷設進行設計時，需要對管道的應力進行驗算，通常會使用應力分類法。通過使用應力分類法，將在不同特性的荷載情況下造成的應力、對管道的破壞影響以及管道在不同性態情況下其應力，進行分類，并設置限定值。通常情況下，會將計算盈利劃分為：一次應力、二次應力、峰值應力，通過使用彈性分析理論、疲勞分析理論、安定性分析理論等非分別進行研究分析，進而其計算十分繁雜^[1]。

1.2 在對直埋有補償管道進行敷設設計的時候，需要提前對管道的應力進行驗算，一般情況下會使用彈性分析理論，不會分類應力，而是讓各種應力進行疊加，只對綜合應力對管道的影響進行計算，進而其計算較為簡單。但這樣的驗算方式沒有將管道本身具有的承載能力有效的發揮出來，造成了一定程度的浪費。

2 直埋供熱管道無補償敷設的優勢

從直埋供熱管道敷設技術在我國城鎮中開始運用，就表現出了極強的生命力以及未來前景，主要是因為其具有以下兩點優勢：

一是經濟效益：首先直埋敷設供熱管道的工程造價相對較低，通過對相關工程數據進行分析可知，與傳統的地溝敷設施工技術相比，使用直埋敷設技術的經濟效益最高能夠達到35%^[2]。其次，使用直埋敷設技術，具有較長的使用壽命，同時兼具較強的防腐蝕性以及絕緣性，進而能夠有效的降低工程整體的成本。主要是因為在使用直埋敷設的時候，保溫管聚氨醋硬質泡沫塑料能夠有效的抵擋空氣、水對管道的侵蝕，進而讓供熱管道的吸水率降低。另一方面，因為外層玻璃鋼、聚乙烯對管道具有保護效果，當使用此類敷設技術的時候，在管道內水質合格的情況下，能夠有效的增加供熱管道的使用年限。一般情況下，直埋敷設管道使用年限恩能夠達到30年，是傳統地溝敷設管道的3.5部，進而能夠大幅度提升經濟效益^[3]。

二是社會效益，通過使用直埋敷設供熱管道，極大的減少了供熱時的熱損傷，進而有效的節約能源。在進行直埋敷設的時候，通常會將聚氨醋硬脂泡沫塑料作為主要的保溫材料，其導熱效果要比其他材料更低，保溫效果要更強，同時聚氨醋硬脂泡沫塑料的吸水效果通常為10%之下。因為具有較低的導熱率以及吸水率，再加上外部使用的聚乙烯、玻璃鋼具有較強的防水效果，能夠很好的彌補傳統地溝敷設造成的熱能損失的問題，進而避免資源浪費。另一方面，因為直埋敷設供熱管道所需要的占地面積教學，施工周期較短，能夠保護環境以及為周圍居民減少噪音污染，尤其是在主要街道中，快速完成施工能夠減少阻礙交通的時間。

3 管道主要的破壞方式

通常情況下，供熱管道的預期設計壓力為0.6～2.5MPa，：通過分析供熱管道的應力可發現，管道中實際應力要小于管道材料的屈服應力。當供熱管道升溫的時候，會產生軸向力以及壓應力，因而在設計過程中應當格外注意這一點。通常情況下，供熱管道會有以下破壞方式：

一是循環塑性變形，主要原因是溫度發生變化，當溫度變化較大時，熱脹變形無法充分的釋放，進而導致在加熱的時候，管壁會因為軸向壓應力造成軸向壓縮變形;當開始冷卻的時候，管壁則會由于軸向的拉應力，進而發生軸向拉伸變形;當溫度變化超出額定的范圍之后，則會導致管道出現破裂的情況。

二是低循環疲勞破壞，主要是因為應力集中在管道中的彎頭、大小頭、折角等位置。當溫度發生變化時，應力集中分布在管道中結構相對不連續的位置造成的峰值應力，進而導致管道發生疲勞破壞^[4]。

三是高循環疲勞破壞，主要是因為車輛的重量直作用在了道路下的管道之中，逐漸讓管道的部分截面發生變形，讓應力集中導致破壞。

四是管道整體失穩，主要是因為在運行過程中，軸向的壓力最大，因為受到了壓桿效應，進而可能會造成管道整體失穩。尤其是對于一些溫度上升較大的無補償冷安裝，溫度上升造成軸向的壓力，進而導致管道整體失穩。

五是局部失穩，造成這種情況主要有兩個原因，首先是因為管道的軸線應變，也就是在運行過程中，膨脹變形的大小以及釋放的程度;其次是對管道的局部進行分析，管壁較薄，在受到軸向壓力的時候，會導致管壁出現局部失穩的情況。通過相關調查計算研究表明。當管壁增厚時，發生局部失穩的可能性會隨之減小，但如果鋼管的平均半徑增加，發生局部失穩的幾率會隨之增加。基于此情況，需要根據覆土的深度來合理的選擇鋼管壁厚。

通過對上述五種破壞方式進行分析能夠得知，軸向應力對供熱管道的安全正常運行有著直接的聯系，同時溫度應力決定著軸向應力。假如管道的直徑超過DN500的時候，發生局部屈服的幾率會增加，為了避免發生局部屈服，就需要合理的控制溫度應力，按照實際控制的方式來判斷直埋敷設的方式^[5]。

4 直埋敷設存在的問題

首先是直埋供熱管道在受力設計方面存在一定的局限性，失效方式的計算也不夠完善;其次，部分管道工程在使用直埋敷設時，安裝的方式也較為混亂，沒有按照合理的受力來設計實際安裝施工。

針對上述問題，通過對相關文獻研究調查報告進行分析，對受力設計等計算方式進行完善，充分利用現代化信息技術設備，開發新型計算軟件，進而優化受力設計，提高實際應用價值。

5 結語

綜上所述，直埋供熱管道無補償敷設技術在我國供熱管道施工中應用十分廣泛，因其具有占地面積小、施工周期短、使用壽命長等優點，進而具有極高的經濟效益以及社會效益，能夠讓供熱管道更好的為人民服務。

參考文獻：

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[3]葉婷婷，楊柳.淺談供熱管道直埋無補償冷安裝[J].中國科技投資，2017，（31）：39.

[4]陳立新.簡述供熱管道無補償直埋電預熱施工技術[J].山西建筑，2017，43（27）：106-107.

[5]陳曉旺.熱水供熱管道直埋無補償冷安裝技術探討[J].建筑工程技術與設計，2017，（15）：328-328.