薛世昌

(山西省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

供熱管道在過(guò)去傳統(tǒng)的地溝敷設(shè)上體現(xiàn)出了很多的不足之處，需要占用大量的空間，同時(shí)在管道的后期維修上也相對(duì)麻煩。但是隨著技術(shù)的改進(jìn)以及城市發(fā)展的需要，直埋式的供熱管道已經(jīng)被應(yīng)用到城市供熱當(dāng)中。在長(zhǎng)期的技術(shù)改進(jìn)中使得預(yù)制保溫施工技術(shù)得到了很大的發(fā)展，同時(shí)直埋敷設(shè)技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)成熟，得到了推廣和應(yīng)用。

1 直埋供熱管道應(yīng)用

1.1 無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)技術(shù)

所謂的無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)技術(shù)就是指在供熱管網(wǎng)工程中采取的是高溫水沒(méi)有補(bǔ)償?shù)闹甭穹椒?，具體要求是:將供熱的水溫設(shè)計(jì)為115 ℃，水壓達(dá)到1.4 MPa，選用的最大管徑是600 mm，此時(shí)的熱水管供熱半徑是8 km，整個(gè)管線(xiàn)的延線(xiàn)長(zhǎng)度為15 km，材質(zhì)要求是Q235 鋼，管頂?shù)穆裨O(shè)深度要求是1.1 m～2.0 m。當(dāng)然要根據(jù)所在區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行靈活的參數(shù)調(diào)整，對(duì)于一些需要在河道中進(jìn)行敷設(shè)的管網(wǎng)，為了減少可能的固定墩和敷設(shè)補(bǔ)償器事故，要對(duì)該區(qū)域無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)需要的管道的壓力和應(yīng)力等進(jìn)行嚴(yán)格的分析和計(jì)算，如果不在前期進(jìn)行對(duì)應(yīng)的科學(xué)計(jì)算和分析很可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。

1.2 有補(bǔ)償直埋敷設(shè)技術(shù)

對(duì)于有補(bǔ)償?shù)闹甭穹笤O(shè)技術(shù)需要的條件:此時(shí)的水溫要求為120 ℃，水壓應(yīng)該達(dá)到1.6 MPa，最大管子的直徑為900 mm，同樣需要采用Q235 鋼材質(zhì)，管頂?shù)穆裨O(shè)深度要求是1.3 m～2.5 m。在實(shí)際的供熱中水溫比較高而且地形高度差也比較大，所以要想滿(mǎn)足管道的穩(wěn)定性，需要采取有補(bǔ)償?shù)闹甭穹笤O(shè)方法，進(jìn)行管道供熱。在設(shè)計(jì)中要將管徑大頭的一端設(shè)固定墩，將補(bǔ)償器設(shè)置在管徑比較小的一側(cè)。由于管徑是比較大的，而且鋼管的殼體又相對(duì)較薄，所以實(shí)際施工中一定要對(duì)管道的局部進(jìn)行穩(wěn)定性核算。管道內(nèi)的最大扭向在固定墩處的位置會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力作用，所以要對(duì)固定墩進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)核算。

2 設(shè)計(jì)方法

2.1 無(wú)補(bǔ)償冷安裝直埋敷設(shè)

對(duì)于無(wú)補(bǔ)償冷安裝，首先要采用應(yīng)力分析方法進(jìn)行管道的應(yīng)力驗(yàn)算。這里的應(yīng)力分類(lèi)方法要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)定，例如不同的負(fù)荷產(chǎn)生的應(yīng)力形態(tài)和可能對(duì)管道造成的破壞影響，對(duì)于不同的形態(tài)應(yīng)力要在前期給予不同的限定值。在對(duì)此項(xiàng)工程進(jìn)行應(yīng)力分類(lèi)中，應(yīng)力計(jì)算分為一次應(yīng)力、二次應(yīng)力以及最大的峰值應(yīng)力。對(duì)于以上的應(yīng)力要采取彈性分析方法、疲勞分析理論等分析，整個(gè)計(jì)算過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。

2.2 有補(bǔ)償直埋敷設(shè)

對(duì)于有補(bǔ)償?shù)闹甭穹笤O(shè)設(shè)計(jì)，需要采取彈性分析方法，進(jìn)行一系列的應(yīng)力驗(yàn)算。但是不需要對(duì)應(yīng)力進(jìn)行分類(lèi)，而是將各種負(fù)荷產(chǎn)生的負(fù)載進(jìn)行應(yīng)力疊加。在實(shí)際應(yīng)力計(jì)算中只需要進(jìn)行綜合應(yīng)力計(jì)算，來(lái)驗(yàn)證這個(gè)應(yīng)力對(duì)管道系統(tǒng)可能造成的影響，這樣在計(jì)算過(guò)程中比較簡(jiǎn)單。彈性分析理論主要是以各種負(fù)載引起的應(yīng)力以及應(yīng)變?cè)谝粋€(gè)彈性范圍內(nèi)進(jìn)行安全的考量，需要考慮的是在任何一個(gè)橫截面上都不能超過(guò)鋼材的允許應(yīng)力。

3 直埋供熱管道施工

3.1 直埋管段基坑開(kāi)挖

在施工中首先要根據(jù)中心樁和施工圖紙進(jìn)行溝槽放線(xiàn)。然后根據(jù)放線(xiàn)的位置進(jìn)行溝槽開(kāi)挖。溝槽挖好后，需要對(duì)溝槽的兩側(cè)設(shè)置對(duì)應(yīng)的擋水護(hù)堤，必要情況下還要找專(zhuān)人對(duì)溝槽進(jìn)行雨天巡視。在前期用潛水泵對(duì)溝槽進(jìn)行排水，防止在施工中有雨水和地下水進(jìn)入到溝槽當(dāng)中。對(duì)于一些比較特殊的地段，出現(xiàn)土質(zhì)比較差，地下水位比較高的情況，一定要在前期設(shè)定好對(duì)應(yīng)防護(hù)措施。在基坑的挖掘施工中一定要根據(jù)中心線(xiàn)、標(biāo)高以及橫斷面來(lái)進(jìn)行施工操作，要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行施工。溝槽挖好后將中心線(xiàn)放入到槽的底部，然后將中心線(xiàn)樁埋設(shè)到溝槽當(dāng)中，在溝槽設(shè)置上標(biāo)高樁。要根據(jù)槽底中心線(xiàn)和標(biāo)高樁進(jìn)行修邊清理工作，對(duì)槽底進(jìn)行檢查，一定要保證符合實(shí)際設(shè)計(jì)的值，同時(shí)做好以上驗(yàn)收記錄過(guò)程。經(jīng)過(guò)驗(yàn)收后，需要對(duì)上方進(jìn)行鋪設(shè)砂土，砂土中不能摻雜任何雜物，并且要對(duì)此時(shí)的水分含量進(jìn)行控制，一般情況下要控制在8%～12%之間。由于此次施工采取的是分段施工方法，所以就會(huì)出現(xiàn)一定的接頭，而接頭處的處理方法是要做成斜坡的形式，斜坡的高度要求與實(shí)際的標(biāo)高相比不能超過(guò)15 mm，此時(shí)的表面平整度偏差也要進(jìn)行控制，一般不能超過(guò)21 mm。對(duì)于砂土水分含量要求是一定要進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，直到水分達(dá)到要求后再次進(jìn)行施工。需要對(duì)砂石的表層進(jìn)行覆蓋，然后再用平板的振動(dòng)器進(jìn)行夯實(shí)，直到達(dá)到要求才可以下管。

3.2 墊層施工

對(duì)墊層面的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)定，比如墊層的尺寸，結(jié)構(gòu)大小等方面，然后每隔4 m～5 m 的位置設(shè)置一個(gè)對(duì)應(yīng)的高程控制樁。這樣掛線(xiàn)就有了依據(jù)，根據(jù)墊層面標(biāo)高來(lái)定的，對(duì)于墊層材料的攤鋪需要進(jìn)行人工來(lái)完成，完成以后要檢查平墊層，確認(rèn)符合要求時(shí)，再對(duì)此處進(jìn)行夯實(shí)處理，夯實(shí)過(guò)程要根據(jù)施工的進(jìn)度來(lái)決定是否采取人工操作。要保證槽底要與墊層寬度保持一致。完成以上工作后一定要對(duì)砂墊層的厚度進(jìn)行檢查，只有符合要求后才能進(jìn)行接下來(lái)的工作。

3.3 套管安裝

對(duì)于套管的安裝一定要做好前期準(zhǔn)備，比如在施工前要做好檢驗(yàn)工作，確認(rèn)合格才可以進(jìn)行接下來(lái)的工作;接下來(lái)可以進(jìn)行放樣，當(dāng)然在放樣之前同樣需要進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)最標(biāo)準(zhǔn)的放樣位置，需要通過(guò)檢測(cè)然后找出井的管道中線(xiàn)以及對(duì)應(yīng)的中心點(diǎn)。然后根據(jù)中心點(diǎn)和管道中線(xiàn)的實(shí)際位置來(lái)確定掛線(xiàn)的位置，只有保證了邊線(xiàn)的位置準(zhǔn)確才可以很好的控制管道的鋪設(shè)走向和高程。

然后根據(jù)在初期設(shè)計(jì)的圖紙中預(yù)制管構(gòu)件要求，來(lái)選擇合適的制管構(gòu)件，根據(jù)前期設(shè)計(jì)管道的尺寸和質(zhì)量要求對(duì)這些管道的質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收。對(duì)于施工中的運(yùn)輸裝備一定要選擇合適的運(yùn)輸工具，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況將需要的各種設(shè)備放在合適的位置上，然后用吊車(chē)將大型的管道放置在相應(yīng)的位置上，讓工人將管道移動(dòng)到對(duì)應(yīng)位置后再進(jìn)行安裝。

對(duì)于下管的安裝采取從下游到上游的方式進(jìn)行管道安裝。同樣需要采用相應(yīng)的吊機(jī)將下管道吊到對(duì)應(yīng)的位置，安排專(zhuān)業(yè)人員對(duì)以上施工過(guò)程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮。確保管道放置位置正確，安全放到位。將套管的下管吊到對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，先將位置調(diào)整好，然后根據(jù)中心線(xiàn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)校對(duì)，在管道的兩邊用準(zhǔn)備好的磚塊或者是石頭砌穩(wěn)當(dāng)，確保管道不會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)現(xiàn)象。最后再一次檢查流水的高程，直到達(dá)到施工的技術(shù)要求，然后才能進(jìn)行最后的接管工作。

3.4 直埋供熱管安裝

由于前期設(shè)計(jì)中對(duì)于直埋管道的坡度是有要求的，所以需要保證在2‰以上。此時(shí)可以在高處設(shè)置相應(yīng)的放氣閥，且需要將放水閥設(shè)置在低處。一些主干管道需要安裝分支管道，此時(shí)要根據(jù)具體的要求，在分支管上設(shè)置相應(yīng)的固定墩、彎道補(bǔ)償器以及軸向補(bǔ)償器。對(duì)于直埋管道上安裝的閥門(mén)承受的負(fù)載壓力一定要在管道軸向負(fù)載承受力以?xún)?nèi)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于這部分，基本上都是采取鋼制閥門(mén)，所以對(duì)于這部分的連接一般都是采取焊接的方法來(lái)完成。而對(duì)于固定墩和補(bǔ)償器設(shè)置位置一般要放置在變化比較大的管道壁處，然后將固定墩設(shè)置在管壁比較厚或者是管道直徑比較大的管道一側(cè)。對(duì)于管道的焊接，一般是采用手工焊接方法，用電弧焊進(jìn)行焊接，要選擇技術(shù)純熟的焊接工人。焊接過(guò)程中一定要按照高質(zhì)量的工藝要求進(jìn)行焊接，焊接完成后要對(duì)焊接部位進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定，檢查合格后才能進(jìn)行下一個(gè)接口的焊接。在焊接中需要很高的焊接技術(shù)，一般采用坡口雙面焊接方法焊接形狀是X 形，由于焊接面的復(fù)雜程度，所以需要進(jìn)行四層焊接，主要包括外部三層和內(nèi)部一層。在以上的焊接過(guò)程中，需要詳細(xì)的記錄整個(gè)焊接過(guò)程，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)一定要采取對(duì)應(yīng)的措施。

4 直埋供熱管道施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

在管材的選擇上要選擇具有抗疲勞性的管材。不僅要具有很好地塑性同時(shí)還要具有容易焊接的特性。在實(shí)際施工過(guò)程中一定要避免使用不同型號(hào)的管道。在路線(xiàn)的選擇上要考慮到便于施工，在不影響管網(wǎng)功能的情況下盡可能的縮短管道的整體長(zhǎng)度，減少補(bǔ)償器的數(shù)量。對(duì)于直埋管的補(bǔ)償器設(shè)置要求，需要注意的是直埋與地溝的連接處、管道分支位置的安裝和參數(shù)對(duì)比，防止由于前期處理不當(dāng)導(dǎo)致可能出現(xiàn)的后續(xù)問(wèn)題給施工帶來(lái)安全隱患。

5 結(jié)語(yǔ)

城市采用直埋供熱的方式進(jìn)行供熱管道埋設(shè)是非常適合的，同時(shí)由于技術(shù)的改進(jìn)，直埋管道技術(shù)已經(jīng)比較成熟，適合在城市中推廣應(yīng)用。在城市中對(duì)于那些地下水位比較高而且城市建筑密度比較大的區(qū)域比較適合。在此次施工中采取了直埋供熱管道施工技術(shù)，保證了整個(gè)施工過(guò)程安全、快速的進(jìn)行，值得在以后的施工中推廣和應(yīng)用。

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