淺談直埋無補(bǔ)償冷安裝技術(shù)和直埋預(yù)應(yīng)力安裝技術(shù)在供熱工程中的應(yīng)用介紹

張艷星

（安陽建工集團(tuán)有限責(zé)任公司 河南 安陽 455000）

目前，熱力管網(wǎng)的直埋敷設(shè)在國內(nèi)外已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在許多供熱工程中，直埋敷設(shè)包括無補(bǔ)償冷安裝和有補(bǔ)償預(yù)應(yīng)力方式，而有補(bǔ)償預(yù)應(yīng)力方式又分為敞開式預(yù)熱安裝和設(shè)置一次性補(bǔ)償器覆土后預(yù)熱兩種，在管道溫度升至預(yù)熱溫度時回填或焊接，在管道溫度恢復(fù)至環(huán)境溫度時，管道處于拉應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力效果。 由于一定量的熱脹變形提前釋放，管道在工作過程中壓應(yīng)力和拉應(yīng)力均不超過鋼材的許用應(yīng)力。 兩種方式在施工中各有千秋，就我在這幾年熱力管網(wǎng)施工中做下淺談。

首先，是對管材的要求，采用鋼管、保溫層和外護(hù)層緊密結(jié)合的整體式預(yù)制保溫結(jié)構(gòu)。 當(dāng)鋼管內(nèi)熱水的溫度變化時，整個保溫管將一起伸長或收縮，保溫結(jié)構(gòu)層間不能發(fā)生滑動；保溫結(jié)構(gòu)應(yīng)具有傳遞剪切力的能力，鋼管、保護(hù)層和外護(hù)層互相之間應(yīng)有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度； 保溫管和外護(hù)層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，能夠抵抗土壤的壓力，尤其在管道轉(zhuǎn)彎及分支等變形部位土壤壓力較大； 保溫管外護(hù)層必須具有良好的防水功能，現(xiàn)場接頭施工必須保證封閉嚴(yán)密。 一旦保溫層進(jìn)水，會造成鋼管腐蝕和整體式保溫結(jié)構(gòu)的破壞；保溫管抗老化性能應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求， 在管網(wǎng)整個壽命期內(nèi)應(yīng)保證保溫結(jié)構(gòu)的各項技術(shù)指標(biāo)；保溫層應(yīng)具有良好的絕熱性能，除滿足管網(wǎng)熱損失的要求外， 還應(yīng)滿足外護(hù)層使用溫度的要求。

其次， 從我這三年施工熱力管網(wǎng)工程特點進(jìn)行分析。2008 年至2010 年3 年當(dāng)中，我公司（安陽建工集團(tuán)有限責(zé)任公司）分別承建了3 個標(biāo)段的施工任務(wù)，在施工過程中所采用的工藝各不相同。

2008 年煙廠路（文明大道至文昌大道）熱力管網(wǎng)六標(biāo)段，采用的是2×DN800 直埋式有補(bǔ)償敞開式預(yù)熱安裝。 在覆土前，管道可以進(jìn)行敞開式預(yù)熱。 由于沒有土壤摩擦力，管道的熱脹變形可以提前釋放，預(yù)熱溫度為管段內(nèi)平均應(yīng)力為零時的溫度。

管道被加熱到預(yù)熱溫度時覆土后再冷卻，使管道達(dá)到一定的平均應(yīng)力水平。 在首次運行加熱移動后，其管端的位移與冷安裝的位移大致相同，但避免了冷安裝在首次移動時的較大位移。

2009 年平原路（人民大道至建安街）熱力管網(wǎng)改造工程十標(biāo)段。在該工程中采用的是2×DN500 直埋無補(bǔ)償冷安裝施工技術(shù)，該系統(tǒng)設(shè)計中沒有補(bǔ)償器固定墩，減少了系統(tǒng)中危險點的數(shù)量，提高了安全；節(jié)約了工程資金。

2010 年安鋼大道（鐵西路至彰德路）熱力管網(wǎng)擴(kuò)建工程六標(biāo)段， 采用的是2×DN800 直埋式有補(bǔ)償設(shè)置一次性補(bǔ)償器覆土后預(yù)熱施工，這種方法是在管道的直段部分，按計算的間距分段安裝一次性補(bǔ)償器， 并僅在補(bǔ)償器附近的溝槽處敞口，其余溝槽回填。 一次性補(bǔ)償器的補(bǔ)償量在預(yù)熱前調(diào)整為設(shè)計值， 當(dāng)管道首次加熱使補(bǔ)償器的伸長量到位后將一次性補(bǔ)償器焊接為整體， 管道的熱脹變形得到了提前釋放。

由于土壤摩擦力的作用，在兩個一次性補(bǔ)償器之間的局部應(yīng)力，將高于補(bǔ)償器處的應(yīng)力，然而，由于系統(tǒng)溫度的變化，在多次變化以后，應(yīng)力將均勻一致。

再三，針對無補(bǔ)償冷安裝與有補(bǔ)償和預(yù)熱方式的性能比較

無補(bǔ)償冷安裝具有以下優(yōu)點：

a.安裝簡單，施工周期短；

b.減少固定墩和檢查井，占地少；

c.管道不動的錨固段較長，管路附件少，維修管理工作量少，運行安全可靠；

d.管網(wǎng)停運期間管道處于底應(yīng)力狀態(tài)，管道維修施工和分支安裝不必采取特殊措施；

e.投資少，無預(yù)熱或額外補(bǔ)償裝置所需要的費用。

缺點： 錨固段中管道軸向力較大，管路附件（如三通等）要求強(qiáng)度較大。

f.直埋無補(bǔ)償冷安裝在設(shè)計及施工中的關(guān)鍵點

直埋無補(bǔ)償冷安裝供熱管道在設(shè)計中除按照規(guī)程進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計外， 同時還應(yīng)采取相應(yīng)的措施來避免出現(xiàn)整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)和橢圓化變形。

總之直埋敷設(shè)應(yīng)優(yōu)先采用無補(bǔ)償敷設(shè)方式，減少補(bǔ)償器和固定墩的設(shè)置， 以減少管網(wǎng)的投資和出現(xiàn)事故的概率；安裝時優(yōu)先采用冷安裝方式，避免預(yù)應(yīng)力方式帶來的工程投資和施工難度； 無補(bǔ)償冷安裝敷設(shè)方式采用先進(jìn)的應(yīng)力分析法，已得到國內(nèi)外供熱界的普遍承認(rèn)，而且事實證明無補(bǔ)償冷安裝技術(shù)是完全可以保證供熱管網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)地運行。

［1］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：CJJ/T81－98 城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)范[S].

［2］直埋供熱管道工程設(shè)計[M].中國建筑工業(yè)出版社，2006.