直埋供熱管道節(jié)點(diǎn)處理及設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng)的探討

凌學(xué)炯

摘要：本文從管材的選擇、閥門安裝、穿墻防水處理、線路選擇及管道安裝等方面詳細(xì)闡述了直埋供熱管道節(jié)點(diǎn)處理及設(shè)計(jì)安裝注意問(wèn)題，為同行提供借鑒。

關(guān)鍵詞：節(jié)點(diǎn)處理；熱力管道安裝；設(shè)計(jì)；直埋

1.管材的選擇

埋地?zé)崃艿纼?nèi)壓一般都很低（Pd≤1.6MPa），由內(nèi)壓引起的總體一次薄膜應(yīng)力不足允許值的5O%。發(fā)生直接爆破破壞的可能性很小，破壞的最大可能是由溫度應(yīng)力引起的塑性疲勞破壞。因此，在選擇管材時(shí)，應(yīng)主要從抗疲勞性能來(lái)考慮。

在實(shí)際工程中有時(shí)由于供貨條件的原因，同一直徑的管子可能有兩種以上的規(guī)格（壁厚、材質(zhì)）。此時(shí)，應(yīng)注意避免不同規(guī)格的管子混合使用。當(dāng)不同規(guī)格的管子混合使用時(shí)，由于線膨脹系數(shù)α，屈服極限σs和管壁截面積A的不同，使管壁內(nèi)形成的溫度力αEA?T出現(xiàn)較大差異。這樣在不同規(guī)格的管子之間就會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形協(xié)調(diào)應(yīng)力，是造成投產(chǎn)后管道疲勞破壞的原因之一。因此，要求補(bǔ)償器、固定支架或彎頭所分隔開(kāi)的每一個(gè)直線管段一般都應(yīng)使用同一種規(guī)格的管子。不同直徑的管道也宜在變徑處用固定支墩隔開(kāi)。

2.閥門安裝

埋地管道管壁內(nèi)的軸向溫度力要比地溝敷設(shè)時(shí)大數(shù)倍甚至十幾倍，軸向力可達(dá)數(shù)十噸至數(shù)百噸之多。設(shè)置在線路中的閥門，如果設(shè)計(jì)布置不當(dāng)，就有可能在升溫時(shí)由于管壁擠壓或降溫時(shí)受拉而遭受損壞。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要防止閥門直接承受管壁傳來(lái)的軸向力載荷。

3.穿墻防水處理

由于直埋供熱管道要求具有嚴(yán)密的防水性能，所以管網(wǎng)各段閥門、軸向補(bǔ)償器、排水裝置等檢查井室也必須采取防水處理，以防地下水滲入井室侵蝕閥門、補(bǔ)償器等管件及其保溫層。

直埋供熱管道外保護(hù)層相對(duì)較軟，具有一定的彈性，同時(shí)在供熱過(guò)程中，因供熱介質(zhì)溫度變化，鋼管熱脹冷縮運(yùn)動(dòng)頻繁，在井壁穿管處采用普通的處理方法難以奏效，地下水很容易在此處滲入井室。供熱管道與井壁之間若采用緊密的剛性聯(lián)接，堅(jiān)固的井壁會(huì)阻礙管道的伸縮；另外，在主管道軸向伸縮時(shí)，必然會(huì)引進(jìn)管網(wǎng)支管的橫向（徑向）運(yùn)動(dòng)，因而在支管穿墻處必須留有一定的徑向活動(dòng)空間，這就為井壁防水處理增加了很大難度。

基于對(duì)以上原因的考慮，井壁與供熱管道之間必須采用柔性聯(lián)接，以保證直埋供熱管網(wǎng)主、支管道的正常熱運(yùn)動(dòng)。為保證檢查井壁防水措施的可靠性，應(yīng)在井壁混凝土中埋設(shè)鋼套管。檢查井壁與鋼套管之間為緊密的剛性聯(lián)接，而鋼套管與供熱管道之間則采用柔性接頭聯(lián)接。柔性接頭一端與焊接在直埋供熱管道上的防水封頭（法蘭方式）聯(lián)接，另一端與鋼套管法蘭聯(lián)接。柔性接頭要采用防水性能好、彈性大、位移變形大的橡膠制品。對(duì)工作環(huán)境溫度高和承壓部位則應(yīng)采用耐壓耐溫的復(fù)合橡膠制品。這種可曲撓同心異徑橡膠球體內(nèi)部為耐熱橡膠層，中間為多層尼龍簾布增強(qiáng)層，外部為防水膠層。

這樣直埋供熱管道的軸向伸縮就可由柔性接頭予以消除，其長(zhǎng)度可根據(jù)直埋管段的軸向伸縮量來(lái)決定，這就使供熱管道的伸縮運(yùn)動(dòng)僅在鋼套管內(nèi)進(jìn)行，鋼套管與井壁之間無(wú)位移。因此，井壁與鋼套管之間的防水處理容易實(shí)現(xiàn)，保證無(wú)滲漏。同時(shí)，由于該柔性接頭具有可曲撓性，管網(wǎng)各支管的徑向位移也可由該柔性接頭消除，鋼套管的直徑可根據(jù)支管的徑向位移量和柔性接頭的可曲撓度來(lái)確定。這種防水處理技術(shù)施工簡(jiǎn)單，既防止了地下水對(duì)井壁的滲透又確保了管網(wǎng)的自由伸縮。

4.線路選擇

選擇直埋供熱管道的線路位置、走向時(shí)，除了與一般選線時(shí)一樣需考慮便于施工、工程量小以及建筑、市政規(guī)劃配合等因素外，還要考慮到使管道上設(shè)置的補(bǔ)償器的數(shù)量減少到最低程度。直埋管道的補(bǔ)償器主要設(shè)置在L型管段的兩端、地溝與直埋兩種不同敷設(shè)方式的連接處、管道分支以及干線閥門的兩端等四個(gè)部位。后三種情況與線路走向關(guān)系不大，但L型管段處的補(bǔ)償器設(shè)置數(shù)量與線路走向有密切的關(guān)系。

L型管段兩直管臂平均長(zhǎng)度的允許值隨管徑增大而增長(zhǎng)，一般在10多米到100多米的范圍內(nèi)。當(dāng)實(shí)際線路中直管臂長(zhǎng)度超過(guò)允許值時(shí)，彎頭處的一次加二次應(yīng)力強(qiáng)度將超過(guò)3σ而出現(xiàn)“不安定”狀態(tài)。為降低彎頭處的應(yīng)力強(qiáng)度，一般需加設(shè)補(bǔ)償器來(lái)解決。對(duì)于敷設(shè)在居住區(qū)內(nèi)的支戶線，一般線路不長(zhǎng)，轉(zhuǎn)彎較多，線路可能走向的選擇性也大些。因此，在選擇線路走向時(shí)應(yīng)盡可能地使直管段長(zhǎng)度不超過(guò)L型直管臂的允許值，爭(zhēng)取不設(shè)補(bǔ)償。對(duì)于敷設(shè)在城市干道上的干線，直管長(zhǎng)度一般都超過(guò)L型直管臂的允許值。遇到轉(zhuǎn)彎一般均需加設(shè)補(bǔ)償來(lái)降低彎頭的應(yīng)力。因此，在干道上應(yīng)尺可能地減少管道轉(zhuǎn)彎，增加直線管道的長(zhǎng)度。尤其要減少管線在道路橫斷面上的位置改變。

5.土建工程及管道安裝

5.1土建工程

溝槽開(kāi)挖和回填應(yīng)按《給水管道工程施工技術(shù)操作規(guī)程》及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

直埋管道的地溝尺寸應(yīng)符合相關(guān)如下一些要求：

5.1.1當(dāng)?shù)販系撞客翆拥某休d力延≤60kPa時(shí)，地溝底部應(yīng)加墊素混凝土層。

5.1.2C15素混凝土層底部土層應(yīng)先夯實(shí)后，再澆混凝土，混凝土層表面應(yīng)光滑平整。當(dāng)?shù)撞客翆訛闈裣菪酝临|(zhì)時(shí)，應(yīng)換土（深1.0m左右）并夯實(shí)。

5.1.3地溝內(nèi)接頭處的地溝寬度和深度應(yīng)比非接頭處增加250～300mm。

5.1.4設(shè)有波紋補(bǔ)償器的位置，波紋補(bǔ)償器底部的土層標(biāo)高應(yīng)根據(jù)補(bǔ)償器的實(shí)際到貨尺寸確定。

5.1.5溝底土層沿管線的坡度應(yīng)保證同管道的坡度一致。

5.1.6直埋管道周圍100mm用細(xì)砂填實(shí)。砂粒直徑應(yīng)不大于8mm，砂層中不可含有粘土、磚、石、鐵件等雜物。

5.1.7當(dāng)管道埋設(shè)在爐渣、雜物等腐蝕性較強(qiáng)的土層地段時(shí)，回填土應(yīng)換以腐蝕性較小的土壤，并分層夯實(shí)。

5.1.8溝槽必須做好排水工作，可采用排水溝、集水池用水泵排除。

5.2管道安裝

管道的安裝必須在管溝開(kāi)挖和溝底土層處理合格后進(jìn)行。安裝時(shí)注意以下要求：

5.2.1管道下溝前需對(duì)其外表面的防腐層進(jìn)行認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)防腐層有損壞的，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

5.2.2管道對(duì)接時(shí)，應(yīng)保證管道設(shè)計(jì)軸線及坡度。

5.2.3預(yù)制保溫管可單根吊入溝內(nèi)安裝，也可2根或多根組織焊完后吊裝。當(dāng)組焊管段較長(zhǎng)時(shí)，宜用兩臺(tái)或多臺(tái)吊車抬管下管，吊點(diǎn)的位置按平衡條件選定。嚴(yán)禁將管道直接推入溝內(nèi)。

5.2.4工作鋼管焊接完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，即可處理接頭的保溫、外套管連接的工作，可先立模進(jìn)行聚氨酯發(fā)泡，再用熱縮帶將接頭部分整體密封，兩端和直管各搭接100mm：也可先將外套管對(duì)焊處理，并經(jīng)密封檢查合格后開(kāi)孔發(fā)泡。

5.2.5當(dāng)日工程完工時(shí)應(yīng)將管端用盲板封堵，以防泥、水進(jìn)入管內(nèi)。

5.2.6預(yù)制保溫管有冷裝、熱預(yù)應(yīng)力安裝和一次性補(bǔ)償器安裝三種方式。

5.2.7冷安裝就是直接將管段各段連接，并經(jīng)檢驗(yàn)合格后按標(biāo)準(zhǔn)回填即可。

5.2.8熱預(yù)應(yīng)力安裝是先將管道預(yù)熱至工作溫度的60%時(shí)焊接，然后回填夯實(shí)。

5.2.9一次性補(bǔ)償器必須在管道升溫至工作溫度的60%時(shí)焊接，再進(jìn)行回填和夯實(shí)。

5.2.10有報(bào)警線的預(yù)制保溫管，安裝前應(yīng)測(cè)試報(bào)警線的通斷狀況和電阻值，合格后再下管對(duì)口焊接。報(bào)警線應(yīng)在管道上方。

5.2.11安裝預(yù)制保溫管道的報(bào)警線時(shí)，應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在施工中，報(bào)警線必須防潮：一旦受潮，應(yīng)采取預(yù)熱、烘烤等方式干燥。

5.2.12安裝前應(yīng)按設(shè)計(jì)給定的伸長(zhǎng)值調(diào)整一次性補(bǔ)償器。施焊時(shí)兩條焊接線應(yīng)吻合。

5.2.13直埋供熱管道敞口預(yù)熱應(yīng)分段進(jìn)行，宜采用1km為一段。預(yù)熱介質(zhì)宜采用熱水，預(yù)熱溫度應(yīng)按設(shè)計(jì)要求確定。

6.接口保溫

6.1直埋供熱管道接口保溫應(yīng)在管道安裝完畢及強(qiáng)度試驗(yàn)合格后進(jìn)行。

6.2管道接日處使用的保溫材料應(yīng)與管道、管件的保溫材料性能一致。

6.3接口保溫施工前，應(yīng)將接口鋼管表面、兩側(cè)保溫端面和搭接段外殼表面的水分、油污、雜物和端面保護(hù)層去除干凈。

6.4管道接口使用聚氨酯發(fā)泡時(shí)，環(huán)境溫度宜為20℃，不應(yīng)低于10℃；管道溫度不應(yīng)超過(guò)50℃。

6.5對(duì)DN200以上管道接口不宜采用手工發(fā)泡。

6.6管道接口保溫不宜在冬季進(jìn)行。不能避免時(shí)，應(yīng)保證接口處環(huán)境溫度不低于10℃。嚴(yán)禁管道浸水、覆雪，接口周圍應(yīng)留有操作空間。

6.7發(fā)泡原料應(yīng)在環(huán)境溫度為10～25℃的干燥密閉容器內(nèi)貯存，并應(yīng)在有效期內(nèi)使用。

6.8接口保溫采用套袖連接時(shí)，套袖與外殼管連接應(yīng)采用電阻熱熔焊；也可采用熱收縮套或塑料熱空氣焊，采用塑料熱空氣焊應(yīng)采用機(jī)械施工。

6.9套袖安裝完畢后，發(fā)泡前應(yīng)做氣密性實(shí)驗(yàn)，升壓至20kPa，接縫處用肥皂水檢驗(yàn)，無(wú)泄漏為合格。

6.10對(duì)需要現(xiàn)場(chǎng)切割的預(yù)制保溫管，管端裸管長(zhǎng)度宜與成品管一致，附著在裸管上的殘余保溫材料應(yīng)徹底清除干凈。

6.11硬質(zhì)泡沫保溫物質(zhì)應(yīng)充滿整個(gè)接口環(huán)狀空間，密度應(yīng)大于50kg/m3。

6.12對(duì)采用玻璃鋼外殼的管道接口，使用模具作接口保溫時(shí)，接口處的保溫層應(yīng)和管道保溫層順直，無(wú)明顯凹凸及空洞。

6.13接口處，玻璃鋼防護(hù)殼表面應(yīng)光滑順直，無(wú)明顯凸起、凹坑、毛刺，防護(hù)殼厚度不應(yīng)小于管道防護(hù)殼厚度；兩側(cè)搭接不應(yīng)小于80mm。

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