直埋供热管道节点处理及设计安装注意事项的探讨

凌学炯

摘要：本文从管材的选择、阀门安装、穿墙防水处理、线路选择及管道安装等方面详细阐述了直埋供热管道节点处理及设计安装注意问题，为同行提供借鉴。

关键词：节点处理；热力管道安装；设计；直埋

1.管材的选择

埋地热力管道内压一般都很低（Pd≤1.6MPa），由内压引起的总体一次薄膜应力不足允许值的5O%。发生直接爆破破坏的可能性很小，破坏的最大可能是由温度应力引起的塑性疲劳破坏。因此，在选择管材时，应主要从抗疲劳性能来考虑。

在实际工程中有时由于供货条件的原因，同一直径的管子可能有两种以上的规格（壁厚、材质）。此时，应注意避免不同规格的管子混合使用。当不同规格的管子混合使用时，由于线膨胀系数α，屈服极限σs和管壁截面积A的不同，使管壁内形成的温度力αEA?T出现较大差异。这样在不同规格的管子之间就会产生过大的变形协调应力，是造成投产后管道疲劳破坏的原因之一。因此，要求补偿器、固定支架或弯头所分隔开的每一个直线管段一般都应使用同一种规格的管子。不同直径的管道也宜在变径处用固定支墩隔开。

2.阀门安装

埋地管道管壁内的轴向温度力要比地沟敷设时大数倍甚至十几倍，轴向力可达数十吨至数百吨之多。设置在线路中的阀门，如果设计布置不当，就有可能在升温时由于管壁挤压或降温时受拉而遭受损坏。因此，设计时要防止阀门直接承受管壁传来的轴向力载荷。

3.穿墙防水处理

由于直埋供热管道要求具有严密的防水性能，所以管网各段阀门、轴向补偿器、排水装置等检查井室也必须采取防水处理，以防地下水渗入井室侵蚀阀门、补偿器等管件及其保温层。

直埋供热管道外保护层相对较软，具有一定的弹性，同时在供热过程中，因供热介质温度变化，钢管热胀冷缩运动频繁，在井壁穿管处采用普通的处理方法难以奏效，地下水很容易在此处渗入井室。供热管道与井壁之间若采用紧密的刚性联接，坚固的井壁会阻碍管道的伸缩；另外，在主管道轴向伸缩时，必然会引进管网支管的横向（径向）运动，因而在支管穿墙处必须留有一定的径向活动空间，这就为井壁防水处理增加了很大难度。

基于对以上原因的考虑，井壁与供热管道之间必须采用柔性联接，以保证直埋供热管网主、支管道的正常热运动。为保证检查井壁防水措施的可靠性，应在井壁混凝土中埋设钢套管。检查井壁与钢套管之间为紧密的刚性联接，而钢套管与供热管道之间则采用柔性接头联接。柔性接头一端与焊接在直埋供热管道上的防水封头（法兰方式）联接，另一端与钢套管法兰联接。柔性接头要采用防水性能好、弹性大、位移变形大的橡胶制品。对工作环境温度高和承压部位则应采用耐压耐温的复合橡胶制品。这种可曲挠同心异径橡胶球体内部为耐热橡胶层，中间为多层尼龙帘布增强层，外部为防水胶层。

这样直埋供热管道的轴向伸缩就可由柔性接头予以消除，其长度可根据直埋管段的轴向伸缩量来决定，这就使供热管道的伸缩运动仅在钢套管内进行，钢套管与井壁之间无位移。因此，井壁与钢套管之间的防水处理容易实现，保证无渗漏。同时，由于该柔性接头具有可曲挠性，管网各支管的径向位移也可由该柔性接头消除，钢套管的直径可根据支管的径向位移量和柔性接头的可曲挠度来确定。这种防水处理技术施工简单，既防止了地下水对井壁的渗透又确保了管网的自由伸缩。

4.线路选择

选择直埋供热管道的线路位置、走向时，除了与一般选线时一样需考虑便于施工、工程量小以及建筑、市政规划配合等因素外，还要考虑到使管道上设置的补偿器的数量减少到最低程度。直埋管道的补偿器主要设置在L型管段的两端、地沟与直埋两种不同敷设方式的连接处、管道分支以及干线阀门的两端等四个部位。后三种情况与线路走向关系不大，但L型管段处的补偿器设置数量与线路走向有密切的关系。

L型管段两直管臂平均长度的允许值随管径增大而增长，一般在10多米到100多米的范围内。当实际线路中直管臂长度超过允许值时，弯头处的一次加二次应力强度将超过3σ而出现“不安定”状态。为降低弯头处的应力强度，一般需加设补偿器来解决。对于敷设在居住区内的支户线，一般线路不长，转弯较多，线路可能走向的选择性也大些。因此，在选择线路走向时应尽可能地使直管段长度不超过L型直管臂的允许值，争取不设补偿。对于敷设在城市干道上的干线，直管长度一般都超过L型直管臂的允许值。遇到转弯一般均需加设补偿来降低弯头的应力。因此，在干道上应尺可能地减少管道转弯，增加直线管道的长度。尤其要减少管线在道路横断面上的位置改变。

5.土建工程及管道安装

5.1土建工程

沟槽开挖和回填应按《给水管道工程施工技术操作规程》及设计要求进行。

直埋管道的地沟尺寸应符合相关如下一些要求：

5.1.1当地沟底部土层的承载力延≤60kPa时，地沟底部应加垫素混凝土层。

5.1.2C15素混凝土层底部土层应先夯实后，再浇混凝土，混凝土层表面应光滑平整。当底部土层为湿陷性土质时，应换土（深1.0m左右）并夯实。

5.1.3地沟内接头处的地沟宽度和深度应比非接头处增加250～300mm。

5.1.4设有波纹补偿器的位置，波纹补偿器底部的土层标高应根据补偿器的实际到货尺寸确定。

5.1.5沟底土层沿管线的坡度应保证同管道的坡度一致。

5.1.6直埋管道周围100mm用细砂填实。砂粒直径应不大于8mm，砂层中不可含有粘土、砖、石、铁件等杂物。

5.1.7当管道埋设在炉渣、杂物等腐蚀性较强的土层地段时，回填土应换以腐蚀性较小的土壤，并分层夯实。

5.1.8沟槽必须做好排水工作，可采用排水沟、集水池用水泵排除。

5.2管道安装

管道的安装必须在管沟开挖和沟底土层处理合格后进行。安装时注意以下要求：

5.2.1管道下沟前需对其外表面的防腐层进行认真检查，发现防腐层有损坏的，应及时进行处理。

5.2.2管道对接时，应保证管道设计轴线及坡度。

5.2.3预制保温管可单根吊入沟内安装，也可2根或多根组织焊完后吊装。当组焊管段较长时，宜用两台或多台吊车抬管下管，吊点的位置按平衡条件选定。严禁将管道直接推入沟内。

5.2.4工作钢管焊接完成并经检验合格后，即可处理接头的保温、外套管连接的工作，可先立模进行聚氨酯发泡，再用热缩带将接头部分整体密封，两端和直管各搭接100mm：也可先将外套管对焊处理，并经密封检查合格后开孔发泡。

5.2.5当日工程完工时应将管端用盲板封堵，以防泥、水进入管内。

5.2.6预制保温管有冷装、热预应力安装和一次性补偿器安装三种方式。

5.2.7冷安装就是直接将管段各段连接，并经检验合格后按标准回填即可。

5.2.8热预应力安装是先将管道预热至工作温度的60%时焊接，然后回填夯实。

5.2.9一次性补偿器必须在管道升温至工作温度的60%时焊接，再进行回填和夯实。

5.2.10有报警线的预制保温管，安装前应测试报警线的通断状况和电阻值，合格后再下管对口焊接。报警线应在管道上方。

5.2.11安装预制保温管道的报警线时，应符合产品标准的规定。在施工中，报警线必须防潮：一旦受潮，应采取预热、烘烤等方式干燥。

5.2.12安装前应按设计给定的伸长值调整一次性补偿器。施焊时两条焊接线应吻合。

5.2.13直埋供热管道敞口预热应分段进行，宜采用1km为一段。预热介质宜采用热水，预热温度应按设计要求确定。

6.接口保温

6.1直埋供热管道接口保温应在管道安装完毕及强度试验合格后进行。

6.2管道接日处使用的保温材料应与管道、管件的保温材料性能一致。

6.3接口保温施工前，应将接口钢管表面、两侧保温端面和搭接段外壳表面的水分、油污、杂物和端面保护层去除干净。

6.4管道接口使用聚氨酯发泡时，环境温度宜为20℃，不应低于10℃；管道温度不应超过50℃。

6.5对DN200以上管道接口不宜采用手工发泡。

6.6管道接口保温不宜在冬季进行。不能避免时，应保证接口处环境温度不低于10℃。严禁管道浸水、覆雪，接口周围应留有操作空间。

6.7发泡原料应在环境温度为10～25℃的干燥密闭容器内贮存，并应在有效期内使用。

6.8接口保温采用套袖连接时，套袖与外壳管连接应采用电阻热熔焊；也可采用热收缩套或塑料热空气焊，采用塑料热空气焊应采用机械施工。

6.9套袖安装完毕后，发泡前应做气密性实验，升压至20kPa，接缝处用肥皂水检验，无泄漏为合格。

6.10对需要现场切割的预制保温管，管端裸管长度宜与成品管一致，附着在裸管上的残余保温材料应彻底清除干净。

6.11硬质泡沫保温物质应充满整个接口环状空间，密度应大于50kg/m3。

6.12对采用玻璃钢外壳的管道接口，使用模具作接口保温时，接口处的保温层应和管道保温层顺直，无明显凹凸及空洞。

6.13接口处，玻璃钢防护壳表面应光滑顺直，无明显凸起、凹坑、毛刺，防护壳厚度不应小于管道防护壳厚度；两侧搭接不应小于80mm。

参考文献：

[1]崔凤伟.浅谈直埋供热管道设计中应注意的几点问题[J].科技信息，2009（27）.

[2]白云.直埋预热安装技术在供热工程的应用[J].区域供热，2013（12）.