直埋供热管道拖管设计

2014-11-09次新涛

山西建筑 2014年6期

次新涛

(太原市市政工程设计研究院，山西太原 030002)

1 概述

在供热管道施工中，经常会遇到穿越现状道路、地下构筑物、河道等障碍物，因此，管线在设计中需要结合现场环境、施工条件、投资成本等进行综合比较，确定采用什么样的施工方式，使设计和施工紧密结合，使经济效益和社会效益达到最佳。

某市热力公司一次网集中供热工程，管网设计压力为1.6 MPa，设计供水温度为130℃、回水温度为70℃，管径为2×DN800，管道采用预制直埋保温管(材质为Q235B，绝热材料采用改性聚氨酯泡沫，保护层采用高密度聚乙烯外壳)。根据现场踏勘的结果，热力管道需要穿越新修建的道路，该道路下有多种市政管线。若采用大开挖的施工方式，对交通影响较大，而且新修建的道路重复开挖会产生不良的社会影响，初步考虑采用非开挖的施工方式。道路红线宽50 m，道路东侧有现状临时建筑，难于拆迁，预计一次穿越300 m。

2 非开挖方式的选取

非开挖施工的方式有:顶管、拖管、冲击矛、夯管、盾构等。管线施工常用顶管以及拖管方式，以下将顶管和托管的优缺点进行对比。

采用顶管施工的优点:1)占地面积小;2)井底高程好控制;3)检查井同步施工;4)开挖部分仅仅只有工作坑和接收坑，土方量少，而且安全，对交通影响小;5)施工完毕后，对道路影响小。

缺点:1)造价高，且工作井施工难度大;2)速度慢，工期长;3)易偏差;4)需在管线周围降水;5)需加套管;6)小管径，工人不易操作，需预先顶DN1 000DN800DN700套管;7)在软土层中容易发生偏差，管道容易产生不均匀下沉，会影响工期。

采用拖管施工的优点:1)工期短;2)可按设计管径施工;3)易控制管线走向;4)无需在管线周围降水;5)施工作业人员少。

缺点:1)占地面积大，需有泥浆坑、管线焊接存放地;2)距离短的管线，不易操作;3)施工过程中如果遇到障碍物时处理这些障碍物则比较困难;4)施工完毕后，可能对道路产生影响;5)遇卵石地层无法施工。考虑到该路段周边现状建筑多，交通量较大，采用顶管方式对相交道路影响时间长，而且周边建筑物较多无法降水，同时顶管方式需要先顶进水泥套管，供热管线相当于在水泥地沟中敷设，没有土壤束缚热伸长量变大，两端需要增加补偿器。为减少对交通的影响，采用工期较短的拖管施工，本次管线较深，拖管对路面影响较少，被穿越道路西侧有现状道路可用于存放336 m的管道，同时采用拖管方式不用水泥套管，可减少两端的补偿器设置。

3 管道设计

穿越入土点为新建道路东侧木材市场内，穿越出土点为新建道路西侧，热力管线穿越长度为300 m。采用100 t的拖管设备，管线的焊接抗拉强度能满足钻机回拖力的要求，最少不能低于100 t，详见图1。

热力管道平行两条，由于供回水管线分别拖管，为防止供水管之间土壤坍塌在管道之间留有约3.0 m的净距，两管中心距4.0 m，详见图2。

3.1 管道纵断面设计

拖管管段的纵断面高程主要考虑，拖管造斜段的需要，要穿越的障碍物的底高程，并留有一定的安全距离。穿越该道路下有多种市政管线，其中2×DN1 000的热力方涵(埋深3 m)和2×DN800电力方涵(埋深10 m)，考虑一定的安全余量，供热管线穿越高程选在11.0 m，详见图3。

图1 管线平面图

图2 管线横断面图

图3 管线纵断面图

3.2 节点处理

拖管管线的入土端和出土端，均处于造斜段，该段管线与水平管线间有较大的折角，高温热力管线对折角的要求较为苛刻，使得入土端和出土端的节点处理成为拖管设计的难点。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°。设计时考虑到折角的存在，管线平面设计时在入土端设计了90°水平转角，使得竖向的折角消除，出土端考虑了三种方案，方案一是单缝焊接，在出土处安装补偿器，保护折角，方案二是采用R=60DN大曲率弯头，方案三是采用弹性弯管，详见图4。

方案一，补偿器离折角太近会使得套筒补偿器摩擦力加大，甚至漏水，离折角太远又起不到保护作用。方案二，大曲弯头定制周期长，但是能很好的消除折角的应力集中，能满足设计要求。方案三，DN800的弹性弯管曲率半径为421 m，在工程中很难实施。最终选定方案二。