直埋敷設(shè)技術(shù)在熱力管道施工中的應(yīng)用

李陽(yáng)

（太原市熱力設(shè)計(jì)有限公司，山西太原 030001）

0 引言

現(xiàn)階段，直埋敷設(shè)技術(shù)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于熱力管道施工中。熱力管道一般具備較好的防腐蝕性能、較高的隔熱保溫性能以及良好的絕緣性能。直埋敷設(shè)技術(shù)能夠很好地延續(xù)熱力管道的保溫、隔熱、防水以及抗壓等性能，同時(shí)該技術(shù)也具備造價(jià)低、施工方便、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益突出等優(yōu)勢(shì)。

1 熱力管道直埋敷設(shè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.1 施工成本低

據(jù)相關(guān)研究顯示，對(duì)比傳統(tǒng)地溝敷設(shè)技術(shù)，當(dāng)采用玻璃鋼保護(hù)層時(shí)，直埋敷設(shè)技術(shù)可以節(jié)約施工成本約25%；當(dāng)采用高密度聚乙烯保護(hù)時(shí)，直埋敷設(shè)技術(shù)可以節(jié)約施工成本約10%。

1.2 熱損失量小

常見(jiàn)的直埋熱力管道采用聚氨醋硬脂泡沫塑料作為保溫材料，相比其他保溫材料，聚氨醋硬脂泡沫塑料導(dǎo)熱系數(shù)極低，因此可以顯著提高保溫功效。同時(shí)，聚氨醋硬脂泡沫塑料具備卓越的隔水性能，加之外側(cè)設(shè)置的保護(hù)層，可以一改傳統(tǒng)施工方法中熱力管道“穿石棉襖”的做法，將熱力管道的熱損失降至最低。

1.3 使用壽命長(zhǎng)

直埋熱力管道的保溫層材料采用聚氨醋硬脂泡沫塑料，該材料發(fā)泡孔呈單獨(dú)密閉的形態(tài)，發(fā)泡孔之間無(wú)關(guān)聯(lián)，因此該材料的閉孔率高、隔水性好。直埋熱力管道的保護(hù)層材料常用高密度聚乙烯以及玻璃鋼，上述兩種材料防腐蝕性好、機(jī)械性能突出、絕緣性高。同時(shí)，直埋敷設(shè)技術(shù)具備一定的整體性，因此可以適用于高地下水位地區(qū)，也可以穿越河流敷設(shè)。總的來(lái)說(shuō)，對(duì)比傳統(tǒng)地溝敷設(shè)技術(shù)，直埋敷設(shè)技術(shù)可以延長(zhǎng)管道的使用年限3～4 倍（使用年限高達(dá)30 年）。

1.4 占地面積小

直埋敷設(shè)技術(shù)無(wú)須開挖大規(guī)模的地溝，施工過(guò)程中僅需開槽，因此將近省去了一半的土方開挖量，砂石、余土等的運(yùn)輸量小，混凝土使用量較低（僅為傳統(tǒng)地溝敷設(shè)技術(shù)使用量的20%）。同時(shí)，施工中使用大量的預(yù)制管道，現(xiàn)場(chǎng)僅需進(jìn)行有限的焊接作業(yè)以及接頭保溫作業(yè)，施工效率高。總的來(lái)說(shuō)，直埋敷設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)占地面積小，因此對(duì)周邊居民的影響較小，具備顯著的社會(huì)效益。

2 熱力管道直埋敷設(shè)常見(jiàn)方式

2.1 有補(bǔ)償直埋敷設(shè)

在有補(bǔ)償直埋敷設(shè)方式中往往會(huì)使用大量的補(bǔ)償器以及支座，施工時(shí)要確保補(bǔ)償器提供的補(bǔ)償能力與設(shè)計(jì)相互匹配，進(jìn)而確保補(bǔ)償器能夠有效抵消管道在運(yùn)行使用過(guò)程中產(chǎn)生的熱伸縮以及熱位移。待熱力管道安裝完畢后，應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行預(yù)熱，在管道受熱伸長(zhǎng)后再進(jìn)行管道之間的焊接作業(yè)。該類型的管道往往占用較大的空間且形狀較為復(fù)雜，由于管道的保護(hù)層具備較多斷點(diǎn)，因此在防水性方面有待改善，運(yùn)行過(guò)程中容易發(fā)生泄露、安全性不高。有補(bǔ)償直埋敷設(shè)的熱力管道可以采用預(yù)制管道，該技術(shù)涉及大量的保溫接頭、補(bǔ)償器、固定支座等構(gòu)件，因此安裝工藝較為復(fù)雜、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量較大、施工周期較長(zhǎng)。

2.2 無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)

當(dāng)管道的熱伸長(zhǎng)能力能夠滿足熱力管道溫差變化產(chǎn)生的熱變形時(shí)，可以采用無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)技術(shù)，該技術(shù)可不設(shè)置補(bǔ)償器，考慮到部分管件強(qiáng)度有限，應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，例如采用少量補(bǔ)償器或設(shè)置部分固定支座。采用該技術(shù)敷設(shè)的熱力管道形狀簡(jiǎn)單、連續(xù)性好、整體性高、占地面積小，且具備良好的防水性能，運(yùn)行過(guò)程中不易發(fā)生泄露、安全性較高。無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)的熱力管道也可以采用預(yù)制管道，施工時(shí)僅需將管節(jié)相互焊接，再在焊接部位安裝保溫接頭，施工使用的補(bǔ)償器以及固定支座數(shù)量有限，操作簡(jiǎn)單、施工效率較高。

無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)技術(shù)的實(shí)施關(guān)鍵在于管道的預(yù)熱操作，目前常見(jiàn)的預(yù)防方法有分段預(yù)熱法以及一次性補(bǔ)償法。分段預(yù)熱法即為首先計(jì)算管道的熱伸長(zhǎng)量，將伸長(zhǎng)量部位空出，再?gòu)臒嵩床课婚_始將管道逐節(jié)預(yù)熱、逐節(jié)焊接，直至管道焊接完畢。一次性補(bǔ)償法即為在管道上每隔一段長(zhǎng)度安裝一個(gè)波紋補(bǔ)償器，在管道預(yù)熱前將補(bǔ)償器預(yù)拉伸，待管道預(yù)熱至設(shè)計(jì)溫度時(shí)，即將管道與補(bǔ)償器焊接。

3 熱力管道直埋敷設(shè)施工要點(diǎn)

（1）施工準(zhǔn)備：敷設(shè)之前，應(yīng)將施工圖紙準(zhǔn)備完善，圖紙上應(yīng)標(biāo)明相關(guān)信息數(shù)據(jù)，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)圖紙尺寸與現(xiàn)場(chǎng)尺寸是否吻合。在編制施工方案過(guò)程中，應(yīng)依據(jù)圖紙上載明的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行資源的準(zhǔn)備和調(diào)配。確保管道敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)工作相互協(xié)調(diào)、確保各個(gè)工序銜接合理，進(jìn)而最大化發(fā)揮施工方案的優(yōu)勢(shì)。在繪制施工現(xiàn)場(chǎng)平面圖時(shí)，應(yīng)妥善考慮項(xiàng)目所在區(qū)域的地質(zhì)水文，使布置的圖紙與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相互配套，同時(shí)應(yīng)合理布置臨時(shí)設(shè)施，確保管道敷設(shè)有序開展。

（2）溝槽開挖：①依據(jù)圖紙表明的尺寸計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)的溝槽開挖寬度，系統(tǒng)計(jì)算槽底寬度、溝槽深度、溝槽坡度等數(shù)據(jù)，并將槽底寬度拓展至基礎(chǔ)以外200mm 處；②溝槽開挖時(shí)應(yīng)確保土基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)，防止坍塌。開挖時(shí)先使用機(jī)械開挖至槽底以上200mm 處，再由人工開挖至設(shè)計(jì)槽底部位；③開挖過(guò)程中將溝槽回填所需的土方放置在溝槽兩側(cè)，及時(shí)清運(yùn)多余的土方。

（3）基礎(chǔ)施工：溝槽底部處理完畢后，采用打樁機(jī)將腰樁打入設(shè)計(jì)深度，再將施工場(chǎng)地壓實(shí)，確保壓實(shí)度達(dá)標(biāo)。壓實(shí)度檢測(cè)合格后即可鋪設(shè)3:7 的灰土作為墊層，其后在灰土上部施工砂墊層即可進(jìn)入管道敷設(shè)工序。

（4）接口工作坑開挖：接口工作坑為方便管道接口施工而設(shè)置，施工時(shí)應(yīng)依據(jù)管道接口位置，在管道沿線均勻開挖接口工作坑，接口工作坑的寬度一般為200～300mm，待管道接口施工完畢后應(yīng)在接口工作坑回填砂石。

（5）管道吊裝：依據(jù)圖紙將不同管節(jié)吊運(yùn)至安裝位置鄰近的溝槽兩側(cè)，進(jìn)一步排管并做出標(biāo)記，其后檢查溝槽內(nèi)部是否有雜物，將槽底清理干凈后，使用汽車吊將管節(jié)平穩(wěn)吊運(yùn)至溝槽中，吊裝過(guò)程中應(yīng)檢查吊裝位置是否正確，避免出現(xiàn)誤差。

圖1 管道吊裝

（6）管道焊接：依規(guī)進(jìn)行管道的焊接操作，焊接前應(yīng)檢查管道對(duì)口部位是否準(zhǔn)確，將對(duì)口錯(cuò)邊量控制在運(yùn)行范圍內(nèi)。焊接過(guò)程中嚴(yán)格控制焊接溫度以及焊接速度，采用較小的焊接線能量以避免管道發(fā)生變形。管道焊接完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行射線檢測(cè)以避免漏焊等問(wèn)題。此外，應(yīng)確保管道安裝平直，并將管道的安裝偏差控制在2mm 以內(nèi)。

（7）閥門與補(bǔ)償器安裝：熱力管道閥門一般安裝于地面以上1.1～1.2m 的部位，閥門安裝時(shí)應(yīng)確保水平度以及垂直度，當(dāng)采用焊接的方式安裝閥門時(shí)，應(yīng)將閥門打開；當(dāng)采用螺栓連接的方式安裝閥門時(shí)，應(yīng)將閥門關(guān)閉。應(yīng)依據(jù)補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力，將補(bǔ)償器分段安裝于管道上，對(duì)于波紋補(bǔ)償器應(yīng)確保其與管道同軸，對(duì)于自然補(bǔ)償器一般采用焊接的方式進(jìn)行安裝。

圖2 補(bǔ)償器安裝

（8）管道的浸泡、試壓、沖洗以及消毒：①管道浸泡。應(yīng)確保管道灌水浸泡2d 以上，浸泡過(guò)程中及時(shí)檢查管道接口部位是否存在漏水問(wèn)題；②管道試壓。將管道的試驗(yàn)壓力設(shè)定為計(jì)算壓力的1.5 倍，灌水穩(wěn)壓后檢查管道是否出現(xiàn)變形、漏水、異常聲響等；③管道沖洗。試壓后對(duì)管道進(jìn)行沖洗，沖洗水速保持在1m/s 左右，當(dāng)出水口水色與入水口一致后，即可結(jié)束沖洗；④管道消毒。采用20mg/L 氯水對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行浸泡消毒，消毒時(shí)間不得少于24h。

（9）溝槽回填：采用分層回填并壓實(shí)的方式進(jìn)行溝槽回填，將每一層回填的厚度控制在200～300mm 范圍內(nèi)。

圖3 溝槽回填