集中供熱工程施工典型案例分析

宋永芳

（太原熱力集團有限責任公司第五供熱分公司，山西太原 030000）

隨著城市化發展建設進度的加快，城市中供熱熱負荷需求累年不斷增加，因此城市集中供熱事業也持續不斷地快速發展壯大，特別是近年來，在國家整體加強環境污染治理政策的前提下，城市中原有的區域性質的小型鍋爐房已不能滿足環境發展、城市發展及居民供熱幸福指數的需求，城市正逐步將原有的區域性小型鍋爐房全部拆除，拆除后的供熱負荷根據政府要求全部并入集中供熱管網[1]。這樣一來，為保證原有管網供熱的熱用戶、改造新入網的供熱用戶的供熱安全需求及整體供熱管網的安全穩定運行，實際是對集中供熱中的熱源提供能力、熱力運行管網能力、熱力站運行配套等基礎配套設施設備也需要進一步的完善[2]。而在對這些配套運行的基本設施設備在完善施工過程中，合理的施工方法、有效的施工方案，可以加快施工的進度、提升施工的質量，同時可以保證施工中的安全，減少因為事故發生而導致的工期延誤，從而減小因施工原因對熱網用戶供熱造成的影響[2]。本文以太原市集中供熱工程五龍口街DN350 支干線改造工程、配合迎澤大街東延雙塔北路DN600 管線改造工程、配合南沙河快速路改造DN1000 主干線改遷工程及太原市集中供熱（二電七期）工程T9 熱力站吸收式大溫差機組改造工程為例，對施工過程中典型案例進行分析，從而對今后的施工進行經驗的總結。

1 太原市集中供熱工程五龍口街DN350 支干線改造工程

1.1 工程概況

該工程為集中供熱老舊管網改造工程，既有的運行原管網材料是1994 年由芬蘭進口來的DN350 預制保溫管，該改造工程設計管位位于現狀五龍口街南側非機動車道內，該管網改造部分是東起東中環五龍口街口、西至五龍口與雙塔北路交叉口，長度是1100m，全程均為DN350 國產預制保溫管。該設計施工的管線南側為商品門面房、北側為綠化帶，因為原進口供熱運行管網為1994 年建成投運，相隔建設年代久遠，并經過多次市政道路改造后，地下管線情況錯綜復雜，沒有原施工及改造施工后的市政綜合管線布置情況圖紙或情況相關類別的文件。而且經過20 多年的供熱運行及其間多年的供冷運行，特別是在2014 年配合市政進行東中環快速路修建后，涉及本次施工工程需要橫穿的東中環快速路部分進行全部更換為國產預制保溫管道的施工作業無法進行。

1.2 工程案例分析及處理方法

經過2017 年8—10 月的緊張施工，在工程施工過程臨近尾聲階段，施工管線需要與設計起點碰口連接的時候，發現施工現場已購置的DN350 直徑的國產直埋預制保溫管與于1994 年時由芬蘭購置的進口直埋預制保溫管的外口徑、內口徑都不相同（詳見表1 為國產與芬蘭進口管道管徑對比表），即同為DN350預制保溫管，國產管與進口管壁厚雖然都是7mm，但DN350 直徑的國產預制保溫管內口徑為363mm，外口徑為377mm，DN350直徑的芬蘭進口預制保溫管內口徑為336mm，外口徑為350mm，內外口徑都不一致，即使使用變徑焊接也無法進行直接對接焊接施工作業；同時，由于施工不得不橫穿原有管線所在的東中環快速路，導致這部分的管道施工現場條件不能滿足設計的更換施工條件，這樣原有的芬蘭進口預制保溫管沒有辦法全部替換完成，就不得不發生國產預制保溫管和原有運行的芬蘭進口預制保溫管道需要焊接碰口的情況。而實際情況是，在同一個工程直徑下，國產預制保溫管與進口預制保溫管的管外口徑、管內口徑的兩種管道在對其焊接施工時口徑不同，沒有辦法直接對其進行焊接碰口作業。

面對這種突發的施工現場緊急情況，由于兩條管線設計、建設年代均相隔久遠，在短時間內無法及時找到有關同類問題的技術性指導資料支持用以指導并突破這一技術難題的情況下，經過積極與設計人員溝通，并請相關專家進行現場比對論證，最終對縮口徑焊接施工、承插式焊接施工、不同管徑的小長度管段連接施工方法進行綜合分析，同時結合原有工程施工中的其他施工經驗，最后大膽使用了施工現場加工滿足特定施工要求的異徑小短管，然后利用其靈活性對國產預制保溫管及芬蘭進口預制保溫管進行焊接碰口連接。也就是把國產的國標異徑管小口徑一頭，插到由芬蘭進口預制保溫管管頭部位，在兩者交叉的地方標記后對多余部分進行切割作業，這樣就得到一個滿足現場施工的非標準的異徑管，雖然比原國標異徑管短，但是同時最大限度滿足了國產預制保溫管與進口預制保溫管口內外徑連接遇到的口徑不一致無法連接的難題，最終通過這個特殊制作的非標準的異徑管裝置把國產預制保溫管和進口預制保溫管進行完美焊接連接，并對焊接的焊口進行無損探傷，在合格后再對焊接部位的肋板進行加強作業。

例如，在本次工程施工中，已購的DN350 的國產預制保溫管與原有的進口預制保溫管碰口焊接，需要先把國產異徑管DN350 變DN300 的小管徑一即DN300 一端，與現場原有的進口預制保溫管進行穿插，在兩個管道的交叉點做好標記后，然后把做好標記的多余的一段進行截取，保證留下的制作的DN350/DN300 異徑管的截取后的小端口徑與進口預制保溫管口徑一致，然后把國產的預制保溫管道和進口的預制保溫管道利用制作好的特殊非標異徑管進行焊接碰口，采用這個施工方法，碰口焊接施工完成后，對焊接接縫處進行無損傷探傷時無異常，最大限度保證了此次國產的預制保溫管道和進口的預制保溫管道碰口的施工質量，施工完成投入運行至今運行安全平穩，如圖1所示。

圖1 國產預制保溫管與進口預制保溫管切割焊接

2 配合迎澤大街東延雙塔北路DN600 管線改造工程

2.1 工程概況

該工程為配合迎澤大街東延及雙塔北路道路施工改造而進行的管網改造工程，該工程設計起點為五龍口街，終點為南沙河快速路，施工管徑為DN600，管線全長2100m。施工時由于是改造工程，施工現場情況錯綜復雜，首先市政雨污水、自來水、天然氣、集中供熱管道等進行多專業交叉施工，而在供熱管道施工前又必須先拆除既有供熱管道及檢查既有熱力小室、小室內補償器、閥門等相關的供熱設施、設備，等待市政道路施工的混凝土灌注樁及冠梁施工完畢后，市雨污水、自來水、天然氣、集中供熱管道等各配套設施才能后續進行現場施工，且管道施工所涉及的土方開挖、混凝土工程等土建施工部分，均由市政道路施工方完成，工藝安裝施工部分由我方完成。

2.2 施工案例分析及處理方法

在該項目管線改造施工過程中，在管道安裝即將完工時，發現由于負責土建施工的道路施工方施工人員的疏忽，導致供熱管道施工圖紙的設計樁號D0+120.000、D0+300.000、GD-08 等三處固定支架未進行實施，當時已到十月中旬，供熱注水試運行迫在眉睫，正式供熱運行即將開始，為保證供熱運行的如期進行、保證熱力全管網運行安全穩定高效，經過與設計人員現場勘測，并由設計院相關專業人員校核、施工單位、監理方、道路施工方及公司相關技術領導研究決定，對未實施的設計樁號D0+120.000、D0+300.000、GD-08 三處固定支架采取臨時保護措施（其中樁號D0+120.000、D0+300.000 處的固定墻由于當時還沒有具備施工條件，暫時不進行施工，只能先將該處已經安裝完畢的套筒補償器利用10mm 厚鋼板做6 道拉結筋，分別焊接于套筒補償器兩端并將其鎖死作業，用以避免由于運行時溫差將套筒補償器在受熱膨脹和受冷壓縮時拉脫造成運行事故。施工完成后對焊口進行無損探傷、并在水壓試驗合格后，同時按照設計圖紙要求進行回填，通過計算及實際運行工況進行分析，利用樁號D0+100.000、D0+111.850、D0+314.000、D0+354.000 段供熱管道安裝形成的“U”型彎作為自然補償器進行管線補償功能，保證供管道運行的安全。在GD-08 處的固定墻處，利用已經澆筑完成的冠梁作為基礎，先將已澆筑完成的冠梁局部的混凝土進行鑿除，同時保留鋼筋并清理干凈作業面，施工中鑿除部分長度為原有固定墻設計厚度的2 倍，并將原設計固定墻鋼筋2 層網片增加為4 層，與冠梁鋼筋十字交叉綁扎在一起，且固定墻翼環也由1個增加到2 個，也就是將原有圖紙設計固定墻厚度增加一倍，然后利用C50 商品混凝土替代原圖紙設計的C30 商品混凝土施工作業，將固定墻與冠梁澆筑成為一體。因為現場混凝土澆筑時候天氣的氣溫較低，為了縮短混凝土的凝固時間、保證混凝土在運行前達到設計強度的70%以上，需要采取早強劑、保溫毯等保護性措施，保證管網安全、穩定運行。以上使用措施只是為保證采暖季正常運行采取的臨時措施，需在該采暖季運行結束行后，需要將樁號D0+120.000、D0+300.000 處的已經安裝、已經鎖死的套筒補償器進行拆除作業，更換為更可靠地的符合設計要求的直埋型直流無推力補償器。更換后對焊口進行無損探傷、水壓試驗合格后，同時按設計圖紙要求進行回填；而GD-08 處固定墻處管道原設計時即為臨時設計施工的管線，待道路下穿通道主體結構施工完畢后，按照新的施工方案、規劃管位進行改遷即可。

3 配合南沙河快速路改造DN1000 主干線改遷工程

3.1 工程概況

該工程施工地點位于南沙河快速路與東峰路的交叉路口，設計起點位于南沙河北沿岸，為原設計圖紙樁號1+831.440 處，向西敷設20m 后沿道路北側護坡斜向下8m 到達道路設計標高，然后通過深14m 的豎井進行下穿，然后向南穿過河道再向東敷設72m 后到達南沙河南沿岸，并在設計原樁號1+893.400 處與現狀管線碰頭連接。

3.2 工程案例分析及處理方法

該工程的豎井在基坑開挖施工時，施工場地北側有一高度為8m 的護坡，場地南側是南沙河，場地東側為東中環高架橋橋基礎，且施工現場地質為濕陷性黃土地質。由于豎井基坑的開挖深度較深，為保證施工安全、保證施工工程按時、施工作業順利完工，傳統采用的放坡大開挖施工方案已不符合現場施工要求，鋼板樁支護等方式也無法實施，后經與設計院專業技術人員聯系，設計方、施工方、監理方及甲方相關專業專家研究決定后，現場采用“逆作法”對豎井基坑進行支護處理。利用鋼筋混凝土結構作為基坑支護結構，采取一邊開挖一邊支護的施工方式，并采取地下結構由上而下的設計施工方法，即挖土深度每挖1m 作為一個設計開挖標高，開始對基坑四周做鋼筋混凝土結構來對基坑進行支護，混凝土強度到達設計強度的70%以上時，然后再繼續向下開挖，開挖一層支護一層，直至開挖至設計標高并封底，同時按照設計標高預留孔洞，便于后期施工時管道的安裝。值得注意的是基坑土方開挖尺寸需要在原豎井外墻尺寸的基礎上加支護結構混凝土墻體厚度，每層支護結構下方需預留鋼筋接頭，模板支護時應采用斜支撐，與上層維護結構墻體形成一定的縫隙，方便后期混凝土的灌注，最后一層維護結構墻體澆筑時，墻體底面應向內做斜面，便于和底板梯形斜面貼合，防止維護結構的下沉。如遇到基坑開挖至設計標高后土質不能滿足設計強度要求時，需要按土質設計專項施工方案的要求，利用三七灰土等方法進行換填作業。由于采用這種方法，施工結構簡單、施工周期短，并且支撐剛度大，利于控制變形，顯著提高了深基坑開挖時的安全性和穩定性，同時有效保障了后續施工的質量、進度、安全，如圖2 所示。

圖2 逆作法施工現場

4 太原市集中供熱（二電七期）工程T9 熱力站吸收式大溫差機組改造工程

4.1 工程概況

由于位于新城街的新城街熱力站在太原市集中供熱（二電七期）工程管線的末端，每到運行嚴寒期來臨時，該熱力站運行參數就難以滿足供熱用戶的供熱要求，為了保證供熱用戶室溫達到供熱標準、同時保證供熱運行平穩高效，決定利用停熱期間對該熱力站進行大溫差技術方案供熱改造，即增設一臺吸收式大溫差供熱機組。

4.2 工程施工案例分析及處理方法

該熱力站吸收式大溫差機組在施工時，因施工現場位于密集型居民區，道路老舊狹窄，大型運輸車輛、吊裝車輛均無法到達熱力站施工場地，在吊裝過程中吊裝難度較大。針對這種實際情況，筆者立即組織相關專業人員，結合現場實際情況及工程施工特點，制定專項施工方案，根據該專項施工方案，先將大溫差供熱機組設備運輸至新城南街東安路西巷口，再利用吊車將大溫差供熱機組設備放置于四臺“地坦克”上面，然后采用挖掘機拖拽方式將大溫差供熱機組設備運輸至熱力站施工場地后，再利用吊車將大溫差供熱機組設備吊裝就位，保障了熱力站運行設備安裝施工的工期如期順利進行并完成，保證了后續供熱運行正常進行。

5 結語

綜上所述，通過對以上施工案例的分析，結合施工現場的實際情況，出現問題后及時發現并處理問題，在施工過程中嚴格加強每一個關鍵施工節點的施工管理工作，不斷總結施工的經驗及施工的方法，為今后集中供熱工程施工提供理論依據及有力的技術支持保障，從而保證熱力工程的施工質量、保障施工安全、加快施工進度，保證供熱運行如期平穩進行。