从施工中谈集中供热管网敷设方式选择

段振纲

近年来随着国家强调发展低碳经济,实现减排目标,就要转变经济增长方式,调整产业结构,排除发展绿色GDP的阻力。冬季北方供热大力发展集中供热项目,这样就需要铺设配套的城市一级热网。现如今,一级管网的工作温度一般为130℃,工作压力为1.5 MPa,通常有两种地下铺设方式:一种是地沟式铺设,另一种是直埋铺设。

以上这两种方式施工工艺和施工成本都有很大不同。本文根据从施工工作中的一点体会,谈谈对这两种设计的一点感受。

1 两种铺设方式的特点

1.1 地沟式又分为通行和不通行地沟

1.1.1 通行地沟

1)当供热管道沿不允许开挖的路面敷设,或供热管道数量较多、管径较大,宜采用通行地沟。

2)通行地沟每隔200m应设置出入口,但装有蒸汽管道的沟每隔100m应设一个事故人孔。整体混凝土结构的通行管沟,每隔200m宜设置一个安装孔,安装孔宽度不小于0.6m,并应大于管沟内最大一根管外径加0.4m,其长度至少应保证6 m长的管子进入管沟。

3)通行地沟最小净断面为1.2 m(宽)×1.8 m(高),通道净宽一般应取0.7m,当采用横贯地沟断面的支架时,支架下面的净高应不小于1.7m。

4)通行地沟沟底应有与地沟内主要管道坡向一致的坡度,并坡向集水坑。

5)通行地沟内应设置永久性照明设备,电压不应大于36 V。

6)通行地沟内的空气温度不宜超过45℃,一般可利用自然通风,但当自然通风不能满足要求时,可采用机械通风。自然通风塔应根据总体安排,可直接设在地沟上或建筑上。排风塔和进风塔必须沿地沟方向交替设置,其横断面积应根据换气次数2次/h～3次/h和风速不大于2 m/s计算确定。

这种铺设方式的优点是后期维护方便,对供热管道的保护最好。但是此种铺设方式对施工工艺要求较高,而且施工成本最高,并且占地下的位置最大。地下水位较高的地段对管沟防水要求很高。

1.1.2 不通行地沟

1)当供热管道维修量很小时,可以采用不通行地沟。2)不通行沟宽不宜超过1.5m,超过1.5 m时采用双槽地沟,沟道内管道一般应为单排水平布置。3)地沟埋深不宜过大,一般在地下水位以上。4)地沟敷设的直接管段每隔200m在低处应设置检查井和集水坑。

优点是比通行地沟占地小,造价低,但是使用维护不方便。

1.2 直埋敷设又分为有补偿安装和无补偿安装

1)有补偿安装。这种安装方式跟地上供热管道一样,设置各类补偿器、滑动支架、固定支架等管道附件。由于土壤的摩擦力较大,管道不能自由膨胀和收缩,使管壁内存在很大的轴向温度应力,根据强度计算,要设置比地上敷设设计应力大、数量多的固定支架和补偿器。

2)无补偿安装。直埋敷设的供热管道热胀和冷缩的补偿特点是保温结构与周围土壤直接接触,并承受土壤的压力,所以管道热胀冷缩时保温结构外表面产生摩擦力。在直埋无补偿敷设方式中,充分利用这种摩擦力,限制管道位移,甚至由于管道摩擦力,管道处在锚固状态。这时,管道在热胀冷缩中所产生的位移势能,被储存在管道壁上。无补偿敷设时,在管道上不用安装补偿器、滑动支架和固定支架等管道附件。管道在直管段基本处在停止状态,而在弯管出土段等自由端有位移。

通过上述两种方式比较可知,无补偿安装造价低,施工工艺简单,远远优于有补偿安装方式。

2 在施工中两种敷设遇到的困难

2.1 地沟式

由于增加了地沟所占的空间和施工空间,导致开挖宽度和深度大大增加,所以施工量偏大,施工周期偏长,这样在有限的道路施工期占用大量的时间,比较影响道路施工的后续工序。供热地沟坡度起伏不定,雨水,冷凝水和沿套管灌入沟中的地下水在地沟中的积水需要定时抽排,给运行维护增加一定的工作量。在地下水位较高的路段,施工缝的处理要求较高,施工较复杂,不容易控制质量。

安装施工时,在地沟中需要做管道支架,滑动导向支架和固定支架较多,安装施工较繁琐,且沟截面较小时,焊接管道比较不便。

综上所述,采用地沟敷设施工造价高,施工周期长,施工工艺复杂。

2.2 直埋式

有补偿安装,此种方式补偿器较多,需要配套的补偿器小室。通常小室的挖深较深,工作面较大,而路下管线错综复杂,热网管位有限,这样导致基坑放坡不够,与周围管线安全施工距离也不足,只能采取支护后施工,使工程量增大,施工难度同时增大。由于补偿器较多,遇到地下障碍时不宜调整管位。

无补偿安装,此种方式工艺简单,相对来说施工难度最低,施工周期也短,只是对管道周围土质要求较高,同时对管顶覆土深度有要求。相对来说对土建施工的要求低,而对安装工程的要求较高。

通过几年的施工经验和城市对市政基础建设施工的要求,供热管网的设计对后续的施工有很大的影响。现在城市交通压力越来越大,对道路维修改造的施工质量和施工周期有着很高的要求,同样对于市政配套设施的供热管网也有着很高的要求。近些年预制直埋保温管和管道接口技术的不断提高,使管道在较为复杂的地下情况中有很高的使用寿命,甚至在使用过程中完全能媲美钢筋混凝土地沟对管材的保护。所以在条件允许的情况下使用直埋无补偿敷设方式无论对投资预算和施工安全、质量及进度上都有着无可比拟的优势。

[1]张海峰,崔海燕,殷 悦.热网直埋管道的失效方式浅析[J].山西建筑,2008,34(4):200-201.