城市綜合管廊熱力管線入廊建設實踐

朱道強，高雅 （合肥熱電集團有限公司，安徽 合肥 230000）

1 引言

地下綜合管廊是指在城市地下用于集中敷設電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線的公共隧道。自2015年國務院辦公廳印發《關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》（國辦發[2015]61號）以來，各地均加大綜合管廊建設力度。

合肥自2016年獲批第二批管廊試點城市資格后，在肥西縣產城融合示范區、高新區拓展區、新站區少荃湖片區開展管廊試點建設，有效治理了試點區域“空中蜘蛛網”和“馬路拉鏈”等城市病，并于2018年1月正式實施《合肥市城市地下綜合管廊管理辦法》，要求:“對建設管廊的區域，已在管廊中預留位置的管線，應當納入管廊，管廊達到滿載前，不得在管廊外建設管線。對于應當納入管廊的管線在管廊外進行建設施工的，規劃和建設行政主管部門不予批準?！?/p>

熱力管線輸送為高溫介質，運行壓力大、熱應力大、危險性高，發生事故時對管廊設施的影響大，根據綜合管廊內部管線敷設的總原則“安全性和經濟性高，施工和后期維護方便”及《城市綜合管廊工程技術規范》（GB50838－2015）要求：熱媒為蒸汽的熱力管線在獨立艙室內敷設。

2 項目概況

為滿足高新區龍科馬醫藥產業園等工業用戶用熱需求，保障園區內規劃高校及研究機構的供熱配套要求，合肥熱電集團有限公司于2019年底啟動合肥新能熱電至方興大道合武鐵路段管網建設。根據管線定位及主管部門規定要求，管網路由沿雞鳴山路—明珠大道—方興大道，其中，雞鳴山路、明珠大道段管網布置于綜合管廊內，長約2.62km。（圖1）

圖1 管網路徑圖

熱用戶用熱性質統計表 表1

廊內熱力管網敷設在熱力艙內（圖2），其中雞鳴山路（新能熱電廠—明珠大道）管廊位于雞鳴山路西側，距雞鳴山路中心線 17.775m；明珠大道（雞鳴山路—方興大道）管廊位于明珠大道北側，距明珠大道道路中心線35.475 m。

圖2 管廊標準斷面圖

3 設計階段

3.1 設計熱負荷及供熱參數

經對該項目沿線熱用戶進行熱負荷調查統計，熱用戶均為低壓熱用戶，用汽壓力范圍為 0.4MPa～0.6MPa，用汽溫度范圍為150℃～190℃，熱需求較為穩定。經實地調研，結合現有工業企業熱負荷，主要熱用戶及其用熱性質詳見表1所示。

本項目熱用戶主要有：合肥華清金屬表面處理有限責任公司、合肥王仁和米線食品有限公司、安徽智飛龍科馬生物制藥有限公司、38所、四創電子華清產業園項目。

設計熱負荷統計表 表2

綜上所述，本項目設計熱負荷詳見表2所示。

根據《合肥市城市供熱專項規劃（2013～2020年）》與調研可知，熱用戶用汽需求壓力為 0.4MPa～0.6MPa，溫度為140℃～170℃的過熱蒸汽。本項目熱用戶主要是生產熱負荷，同時也有生活熱負荷。綜合考慮熱負荷現狀及其發展分布情況、供熱距離等相關因素，供熱介質選用蒸汽。

依照本項目用熱區域的功能、布局結構及已落戶企業的用汽參數，本項目供熱介質設計參數為設計溫度：300℃，設計壓力：1.6MPa。

3.2 管件及防腐要求

入廊段蒸汽管網的補償器采用對固定支架推力較小的內外壓平衡式波紋補償器，直埋段蒸汽管網的補償器采用穩定性較好的軸向外壓波紋補償器。補償器保溫做法、厚度、外護鋼管做法及要求同相連接的直管段相同，外護管兩端做異徑管與直管段相連。

入廊段蒸汽管網低點設疏水管，疏水管就近引至綜合管廊進排風口處，再引出廊外至道路疏水箱。疏水裝置由疏水閥、Y型過濾器、關斷閥門等組成。

由于綜合管廊內蒸汽管網所需滑動支架、導向支架、固定支架施工已隨廊體施工完成，應根據現有技術資料及相關設計圖紙對每個支架所承受推力進行核算，以確保支架的安全可靠性。根據熱力專業資料，本工程固定支架最大推力為480kN，管廊內固定支墩所承受最大推力為500kN，經復核，管廊內原設計滿足本工程要求。

入廊套管前、明珠大道段出管廊與直埋部分銜接段，固定墩各1處，固定墩采用鋼筋混凝土結構形式（圖3）。

圖3 支墩構造圖

為減少管線的腐蝕，延長管線的壽命，其表面應做必要的防腐處理。入廊段蒸汽管網，外護層采用彩鋼板，并涂刷防腐涂料，施工后外表面涂敷面漆。

4 施工步驟及難點

4.1 施工步驟

①依照管廊管理單位要求，管材及管件堆放于地上指定區域。蒸汽管道由綜合管廊吊裝口吊裝入廊，借助廊內吊耳運輸至艙內。

②因入綜合管廊內蒸汽管網的滑動支架、導向支架、固定支架施工已隨廊體施工完成，各支架頂部已預留鋼板，施工階段僅需要對蒸汽管道及其支座進行安裝。

使用小推車將管材、管件運至對應位置，管道定位后進行管道間的對口、焊接工作，并同步完成固定支架處的管托底部與支架的焊接工作。

③管線焊接完成后，進行焊縫探傷檢測，合格后做好防腐保溫和外保護層的施工。

4.2 施工難點

①管廊內每200m為一防火區間，各區間以防火門相隔，管道需穿過防火墻連接。因管廊建設、驗收前置于入廊管線安裝，該段管廊未預留過墻孔洞及套管，蒸汽管道連接遇到障礙。

經現場勘查及與管廊設計單位對接確認，以墻兩端蒸汽管道圓心連線開孔做同心圓孔洞，并按照消防規范要求做好相關措施。因廊內預制支墩與防火門橫向距離較近，施工單位在開鑿孔洞的同時，需對防火門做好保護，避免因施工造成門體損壞或無法正常開啟。建議管廊建設單位在設計階段應綜合考慮各管線安裝使用，提前同熱力公司確認入廊預留管徑，并按照高于外套管管徑兩個規格型號尺寸預留穿墻套管。

②管廊內主熱力管線的建設，需同時考慮與未來用戶支線的連接。本項目根據前期周邊熱用戶調研情況，結合管廊熱力引出口位置，在管廊內蒸汽管道預制三通支管，方便后期用戶支線的接入。

相較于其他城市管線，熱力管道需設置疏水裝置及時疏走凝結水，防止管道內部發生水擊，對管壁產生損壞。為便于日常維護，保證廊內安全，管廊建設時預留疏水管引出口。本項目根據引出口位置設置輸水管至地上疏水裝置，就近排入下水井。

③常規蒸汽管道單根長度為12m，因已建成吊裝口開口較小，為8m×2m，管材吊裝運輸難度較大。為便于吊裝運輸，本項目特制蒸汽管道單根長度為10m。由于管材地上堆放位置距離吊裝口較遠，本次采用起重量25t、臂長＞10m吊車將管道從吊裝口吊入管廊。吊入過程中，管道兩端各設置一條牽拉繩，借助廊內掛耳，分別由管廊內兩位施工人員控制，經對講機與吊車操作人員溝通，控制管道位置。

已建成熱力艙艙內寬2.5m，預制支墩寬0.6m，預制支墩離墻0.5m，施工工作通道僅約1m，施工作業面較小。為解決管材與艙內運輸問題，靈活使用手推車運輸管材，合理規劃材料運輸，焊接，檢測時序，在施工前由負責人員進行安全交底，對應急措施及撤離路線進行明確。

5 智慧監測

為提高熱力管線自動化監控水平，有利于后期管網運營維護，由合肥市建設主管部門聯合清華大學合肥公共安全研究院開發建設“合肥市城市地下綜合管廊入廊管線安全運行監測系統前端感知系統”應用于本項目。在管線入廊段設置熱力管線監測系統，對管線運行的壓力、流量、溫度以及廊體內部溫度進行實時監視（圖4）。

圖4 熱力管線監測系統

熱力管線前端感知系統通過對廊內熱力管線進行全線路、全天候、精準化全面感知和動態監測，感知數據傳輸至后端系統，系統通過專業分析模型對熱力管線運行過程中可能發生的泄漏等事故進行風險分析、定位故障管段，同時預測因管線泄漏對廊體結構及附屬設施造成的次生、衍生災害，為應急維修處置等提供科學依據和決策支持，確保廊體內熱力管線安全運行，實現運用有限的養護資金獲得最佳養護效果的目標。

對于高壓蒸汽管線，當管線產生爆管后，艙內的溫度會迅速上升，因此可通過監測艙內溫度的變化情況，判斷管線是否發生爆管。艙內溫度監測點的布設原則包括大口徑、高風險區等。

溫度監測儀安裝位置選取與主干管相接的疏水管，靠近主管位置進行安裝。溫度傳感器是利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫的一種傳感器溫度計。定位后除去保溫棉，進行開孔和焊接，于焊縫檢測合格后安裝傳感器；設備箱安裝完畢后，做好設備取電和調試，最后進行防腐保溫措施。

壓力計安裝位置選取與主干管相接的疏水管，靠近主管位置進行安裝。定位并清理管線后，材料機具準備好后，先在熱力管道上拆除保溫棉，焊接連接桿、球閥、接頭部件；安裝探頭，控制柜的固定和安裝，然后將表頭固定安裝在控制柜中，最后進行線纜敷設并接電調試，做好保溫材料恢復。

6 結語

蒸汽管線入廊設計并實施在國內管廊運用中并不多見，本次合肥高新區綜合管廊蒸汽熱力管線入廊建設運行在全國尚屬首例。城市綜合管廊是城市建設的發展方向，有利于城市市政建設的發展，適宜地下管線的擴建，不影響交通，不破壞城市道路。將熱力管道納入到綜合管廊中，可以有效延長管道的使用年限，方便檢修人員及時發現管道的漏點和及時對管道進行維修，同時也可避免熱能的浪費。

通過本次合肥高新區綜合管廊蒸汽熱力管道入廊案例，提出以下體會及建議：

①城市綜合管廊的設計，要求較高，熱力管線入廊在設計階段應與管廊設計單位對接，要具有超前意識和前瞻性，在滿足熱負荷需求情況下，提高未來熱力管線擴容的可能性；

②管廊內空間局限，熱力管線施工階段應加強與管廊管理單位配合、溝通，做好詳細的施工組織設計及應急方案；

③為重點保障管線的安全運行，熱力艙內應設置溫度、壓力等運行參數監測設施；切斷閥設置于艙外，避免管線發生泄漏后，人員無法進入關斷的情況；

④城市綜合管廊建設與運營維護成本較大，尤其是蒸汽管道獨立建倉，未來可考慮將蒸汽管道與其他市政管道共艙的可能性，如城市中水、排水等不受高溫、高壓影響的市政管道。通過工藝提升、技術改進措施，提高蒸汽管道運行的安全穩定性，并實施管道監測保護等一系列舉措，實現蒸汽管道共艙安全保障。