淺談熱力管道在綜合管廊內敷設的技術要點

熊 鷹 十堰市建筑設計研究院

1 前言

從2015年國務院辦公廳發布《國務院辦公廳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）至今，全國已有25個城市成為綜合管廊試點城市。隨著各城市的地下綜合管廊項目逐步推進建設，熱力管道入廊敷設已經成為熱力管道設計的一個重要課題。

目前僅有GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術規范》對管廊中的熱力管道做出了部分技術要求，在設計過程中還是主要參考CJJ34—2010《城鎮供熱管網設計規范》，以及17GL401《綜合管廊熱力管道敷設與安裝》、17GL701《綜合管廊通風設施設計與施工》兩本國標圖集。由于熱力管道在管廊內敷設，其敷設環境與傳統的通行地溝相似，目前已設計的管廊內熱力管道仍沿襲傳統的通行地溝架空敷設設計方法，采用有補償設計。但與傳統通行地溝設計不同的是，綜合管廊設計與熱力管道設計通常由不同的設計單位設計，綜合管廊設計單位一般對熱力管道設計了解較少，通常會出現管廊結構設計無法承受熱力管道推力、斷面設計無法適應熱力管道支架布置、附屬設施無法滿足熱力管道工藝要求等技術問題。本文總結作者在若干熱力管道入廊設計項目中需注意的幾個技術要點，對今后的設計提供參考。

2 管廊結構承載能力設計

綜合管廊結構設計應對承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行復核計算。熱力管道固定支架的設置需與管廊的土建結構設計、管廊進出線位置、分支等因素綜合考慮，應在管廊結構承載能力范圍內合理選擇補償方式、設置固定支架。由于管廊內熱力管道采用有補償敷設，補償器的選用直接對綜合管廊的斷面尺寸和綜合管廊的結構受力產生影響。因此熱力管道設計單位在選擇軸向波紋管補償器時，首先應與管廊設計單位核實管廊結構是否可以承受最大推力的固定支架對管廊結構產生的力矩。

如果管廊結構無法承受產生的力矩，可與管廊設計單位協商在大推力固定支架處采取加固措施；如無法進行加固，則考慮選用無內壓推力的旁通壓力平衡式補償器，減小固定支架的最大推力，從而滿足管廊結構的允許力矩。目前旁通壓力平衡式補償器造價較高，流通阻力比套筒或外壓軸向波紋管補償器大，會增加建設方投資及檢修成本，應在選用旁通壓力平衡式補償器之前與建設方充分溝通。旁通壓力平衡式補償器通常的徑向尺寸為管道徑向尺寸的1.5～2倍，在熱力艙室斷面設計時應考慮補償器對斷面尺寸的影響，并核實管廊吊裝孔是否可以順利吊裝補償器。

作者在參與某一蒸汽管道入廊設計項目中，由于管廊設計與熱力管道設計前期沒有進行溝通，向管廊設計單位提出推力復核計算時，該管廊已經施工完畢，管廊結構并未考慮熱力管道固定支架荷載，導致管廊結構允許推力不能滿足選用外壓軸向波紋管補償器補償的熱力管道固定支架的最大推力，最終只能選用了造價較高的旁通壓力平衡式補償器，不僅增加了工程建設成本，而且影響了檢修通道凈距。

國內某管廊項目的蒸汽管道還有在管廊里使用旋轉補償器的設計出現，雖然旋轉補償器造價低、補償能力大、維護成本小，但是安裝旋轉補償器需要較大的空間，在本來空間緊湊的管廊中可以使用旋轉補償器，必然是因為熱力艙斷面設計過大造成的，這樣做不僅浪費地下空間，而且增加了建設方不必要的投資成本。所以在管廊斷面設計之初，應充分考慮當地供熱企業的實際需求，避免造成不必要的浪費。反觀旋轉補償器推力小、補償能力大的優點，確實適合壓力較大，溫度較高的工業蒸汽管道使用，在管廊結構不能承受大推力的情況下使用旋轉補償器是一個非常經濟的選擇，但在相對封閉的管廊里使用填料壓緊式結構的旋轉補償器，其安全性值得進一步討論。

3 熱力艙室斷面設計

根據GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術規范》綜合管廊通道凈寬的規定：綜合管廊內兩側設置支架或管道時，檢修通道凈寬不宜小于1.0m；單側設置支架或管道時，檢修通道凈寬不宜小于0.9m；配備檢修車的綜合管廊檢修通道寬度不宜小于2.2m。

因此，熱力艙室斷面內部凈寬設計主要考慮艙室安裝管道后是否有足夠的檢修通道，大口徑管道可能還需要考慮通道具有叉車或檢修車的通行的能力。圖1為一個典型的管廊斷面圖，一般管廊設計單位在熱力艙室斷面尺寸設計時僅考慮了管道外徑尺寸，而忽略了管道保溫厚度及補償器徑向尺寸，同時可能還會考慮在熱力艙室側墻上預留管道。

圖1 典型管廊斷面圖

但是，這樣的斷面設計并沒有考慮到后期管道附件的運輸安裝，以及管道支架的空間預留，而熱力管道設計單位采用了鋼立柱固定支架做法（見圖2），結果導致鋼立柱占壓DN300預留管線管位，熱力艙室中間的檢修通道也因鋼立柱占用，無法滿足檢修通道凈寬要求。雖然固定支架可以采用水平錯位布置，但遇到管廊折角處兩側管線的固定支架無法錯位太遠時，仍會造成通行困難的問題。所以在管廊斷面設計時，管廊設計單位與熱力管道設計單位應充分對熱力艙室斷面尺寸進行適應性溝通，以期達到最優化的斷面尺寸和最合理的空間位置。

圖2 熱力艙鋼立柱固定支架斷面圖

4 熱力管道布置

熱力管道在管廊敷設設計方法與通行地溝內敷設設計方法類似，在長距離直管段管廊中敷設的熱力管道直管段，支座間距宜以統一的模數布置；在管廊的折角處及變坡點等特殊情況下，應就近設置固定支架。固定支架布置時應避開管廊在折角處的變形縫，設置位置還應滿足管廊結構設計對固定支架距變形縫的距離要求，一般情況下熱力管道的固定支架與現澆管廊變形縫的距離不小于5m。

根據GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術規范》第5.1.7條要求，壓力管道進出綜合管廊時，應在綜合管廊外部設置閥門。因為管線維護人員可以通過管廊外設置的閥門，在事故發生第一時間切斷管廊內部管道與外界管道的聯系，避免更大的破壞。而且，熱力管道出入廊及主管道分支出線也應在管廊外設置固定點或采用柔性設計，避免管廊外管道對管廊內管道產生過多影響。通常出入廊管道采用直埋敷設或地下空間架空敷設，直埋敷設的管道可在管廊入口前設置直埋固定支架，或在入廊之前設置“Z”型及“π”型補償管段；地下空間架空入廊的管道如采用波紋補償器補償設計，可直接在管廊入口前設置固定支架，如管道采用自然補償設計，可在管廊入口前設置方形補償器。

5 管廊附屬設施設計

5.1 通風設施

不管是季節運行，還是全年運行，熱力管道在運行時都會向外散熱。根據GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術規范》第7.2.6條要求，當綜合管廊內空氣溫度高于40℃或需要進行線路檢修時，應開啟排風機，并應滿足綜合管廊內環境控制的要求。而根據GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術規范》第6.5.3條規定，管道及附件保溫結構的表面溫度不得超過50℃。需要注意的是，這兩個要求的溫度是不同的。

因此在熱力管道保溫設計時，應考慮到管廊結構的散熱量與排風機換氣的散熱量是否滿足管道散熱對滿足上述溫度規定的要求，盡量保證管道及附件保溫結構的表面溫度不超過40℃。如無法滿足，應向管廊設計單位提出增加平時排風量的要求，以免出現通風機常開卻滿足不了管廊內環境控制要求的情況。

5.2 排水設施

熱力管廊的最低點，管廊倒虹段，應設置事故排水。雖然排水系統一般設置冷水泵，但是熱力管廊內布置的高溫介質熱力管道，在出現檢修放空或事故排水時，由于泄水量大、水溫較高，所以熱力管廊內集水坑的潛水泵應設置耐高溫的熱水泵，管道應采用無縫鋼管，以免檢修放空或事故排水時燒壞水泵，破壞排水管路。在熱力管道設計時，還應向管廊單位提供每個泄水點的排水量，以便管廊設計單位校核排水設計容量及潛水泵設計參數。

6 結束語

以上為作者在熱力管道入廊項目設計過程中總結出的幾點技術要點，為今后的管廊設計和熱力管道設計提供參考，建議在設計過程中管廊設計單位與各專業設計單位應充分溝通配合，充分利用管廊內的良好條件，全力達到管廊的設計初衷，充分發揮地下綜合管廊對滿足民生基本需求和提高城市綜合承載力的重要作用。隨著國內越來越多超大規模的管廊項目啟動，熱力管道入廊的設計需求會越來越多的出現。對于熱力管道在綜合管廊中敷設的設計思路也應該會在這一過程中得到拓寬和發展。