直埋供熱管道拖管設(shè)計

次新濤

(太原市市政工程設(shè)計研究院，山西太原 030002)

1 概述

在供熱管道施工中，經(jīng)常會遇到穿越現(xiàn)狀道路、地下構(gòu)筑物、河道等障礙物，因此，管線在設(shè)計中需要結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境、施工條件、投資成本等進(jìn)行綜合比較，確定采用什么樣的施工方式，使設(shè)計和施工緊密結(jié)合，使經(jīng)濟(jì)效益和社會效益達(dá)到最佳。

某市熱力公司一次網(wǎng)集中供熱工程，管網(wǎng)設(shè)計壓力為1.6 MPa，設(shè)計供水溫度為130℃、回水溫度為70℃，管徑為2×DN800，管道采用預(yù)制直埋保溫管(材質(zhì)為Q235B，絕熱材料采用改性聚氨酯泡沫，保護(hù)層采用高密度聚乙烯外殼)。根據(jù)現(xiàn)場踏勘的結(jié)果，熱力管道需要穿越新修建的道路，該道路下有多種市政管線。若采用大開挖的施工方式，對交通影響較大，而且新修建的道路重復(fù)開挖會產(chǎn)生不良的社會影響，初步考慮采用非開挖的施工方式。道路紅線寬50 m，道路東側(cè)有現(xiàn)狀臨時建筑，難于拆遷，預(yù)計一次穿越300 m。

2 非開挖方式的選取

非開挖施工的方式有:頂管、拖管、沖擊矛、夯管、盾構(gòu)等。管線施工常用頂管以及拖管方式，以下將頂管和托管的優(yōu)缺點進(jìn)行對比。

采用頂管施工的優(yōu)點:1)占地面積小;2)井底高程好控制;3)檢查井同步施工;4)開挖部分僅僅只有工作坑和接收坑，土方量少，而且安全，對交通影響小;5)施工完畢后，對道路影響小。

缺點:1)造價高，且工作井施工難度大;2)速度慢，工期長;3)易偏差;4)需在管線周圍降水;5)需加套管;6)小管徑，工人不易操作，需預(yù)先頂DN1 000DN800DN700套管;7)在軟土層中容易發(fā)生偏差，管道容易產(chǎn)生不均勻下沉，會影響工期。

采用拖管施工的優(yōu)點:1)工期短;2)可按設(shè)計管徑施工;3)易控制管線走向;4)無需在管線周圍降水;5)施工作業(yè)人員少。

缺點:1)占地面積大，需有泥漿坑、管線焊接存放地;2)距離短的管線，不易操作;3)施工過程中如果遇到障礙物時處理這些障礙物則比較困難;4)施工完畢后，可能對道路產(chǎn)生影響;5)遇卵石地層無法施工?？紤]到該路段周邊現(xiàn)狀建筑多，交通量較大，采用頂管方式對相交道路影響時間長，而且周邊建筑物較多無法降水，同時頂管方式需要先頂進(jìn)水泥套管，供熱管線相當(dāng)于在水泥地溝中敷設(shè)，沒有土壤束縛熱伸長量變大，兩端需要增加補償器。為減少對交通的影響，采用工期較短的拖管施工，本次管線較深，拖管對路面影響較少，被穿越道路西側(cè)有現(xiàn)狀道路可用于存放336 m的管道，同時采用拖管方式不用水泥套管，可減少兩端的補償器設(shè)置。

3 管道設(shè)計

穿越入土點為新建道路東側(cè)木材市場內(nèi)，穿越出土點為新建道路西側(cè)，熱力管線穿越長度為300 m。采用100 t的拖管設(shè)備，管線的焊接抗拉強度能滿足鉆機(jī)回拖力的要求，最少不能低于100 t，詳見圖1。

熱力管道平行兩條，由于供回水管線分別拖管，為防止供水管之間土壤坍塌在管道之間留有約3.0 m的凈距，兩管中心距4.0 m，詳見圖2。

3.1 管道縱斷面設(shè)計

拖管管段的縱斷面高程主要考慮，拖管造斜段的需要，要穿越的障礙物的底高程，并留有一定的安全距離。穿越該道路下有多種市政管線，其中2×DN1 000的熱力方涵(埋深3 m)和2×DN800電力方涵(埋深10 m)，考慮一定的安全余量，供熱管線穿越高程選在11.0 m，詳見圖3。

圖1 管線平面圖

圖2 管線橫斷面圖

圖3 管線縱斷面圖

3.2 節(jié)點處理

拖管管線的入土端和出土端，均處于造斜段，該段管線與水平管線間有較大的折角，高溫?zé)崃芫€對折角的要求較為苛刻，使得入土端和出土端的節(jié)點處理成為拖管設(shè)計的難點。本工程入土端供水管折角14°，回水管12°，出土端供水管12°，回水管10°。設(shè)計時考慮到折角的存在，管線平面設(shè)計時在入土端設(shè)計了90°水平轉(zhuǎn)角，使得豎向的折角消除，出土端考慮了三種方案，方案一是單縫焊接，在出土處安裝補償器，保護(hù)折角，方案二是采用R=60DN大曲率彎頭，方案三是采用彈性彎管，詳見圖4。

方案一，補償器離折角太近會使得套筒補償器摩擦力加大，甚至漏水，離折角太遠(yuǎn)又起不到保護(hù)作用。方案二，大曲彎頭定制周期長，但是能很好的消除折角的應(yīng)力集中，能滿足設(shè)計要求。方案三，DN800的彈性彎管曲率半徑為421 m，在工程中很難實施。最終選定方案二。

3.3 施工時不確定因素的處理

300 m管線在地面上焊接后，整體拖入導(dǎo)向孔內(nèi)，停止注入膨潤土漿一段時間后，供熱管會被土壤抱死，無法拖出地面檢修，而且管道的每道焊口都要承受拖管設(shè)備100 t的拉力。所以在地面上焊接管線后應(yīng)按照規(guī)范規(guī)定數(shù)量進(jìn)行探傷，并按工作壓力的1.5倍壓力進(jìn)行水壓試驗，以確保管線焊接質(zhì)量。水壓試驗后方準(zhǔn)許拖入。

圖4 出土端節(jié)點處理方案對比圖

4 結(jié)論及建議

在設(shè)計、施工和監(jiān)理等多方面的共同努力下，本供熱管道拖管工程達(dá)到了設(shè)計和使用要求，并已經(jīng)正常工作兩個采暖季。工程實踐表明在不允許開挖，地上地下已建構(gòu)筑物較多的情況下，拖管施工是一種有效的解決方案。

［1］王 飛，張建偉.直埋供熱管道工程設(shè)計［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［2］李雙貴.非開挖拖管施工供熱管道出土轉(zhuǎn)角的處理［J］.煤氣與熱力，2012(10):15-18.

［3］郭瀟瀟.供熱專項規(guī)劃編制初探［J］.山西建筑，2012，38(1):138-139.