实验楼过路管沟设计

王 晨（陕西延长石油集团橡胶有限公司，陕西 咸阳 712000）



实验楼过路管沟设计

王 晨
（陕西延长石油集团橡胶有限公司，陕西 咸阳 712000）

摘 要：本文应领导要求，对原设计院设计的厂内实验楼室外采暖、动力及循环水过路直埋敷设管线，参照国家现行规范及标准图集进行局部重新设计，竣工后使用效果甚佳，满足了使用部门生产及生活需要。

关键词：现行规范；标准图集；波纹补偿器；管道保温材料；导热系数

一、相关主体工程概况

陕西延长石油集团橡胶有限公司西南角实验楼于2012年2月破土动工；2012 年7月主体结构完工，包括给排水、采暖通风、压缩空气及循环冷却水在内的所有室内管线穿楼体结构处的预留孔洞都已制作完成。2012年11月初室内采暖系统安装就位；但直到2013年1月采暖专业的室外管道施工图才被发放到位，2013 年3月室内吊顶及其他装修工作完成。然而此工程项目的室内压缩空气及循环冷却水管道系统的相关内容在招标清单中没有进行编制，所以承包本次工程项目的施工单位没有对此部分安装内容进行施工。2013年4月中旬设计院针对此实验楼的采暖、压缩空气和循环冷却水室外管道的设计变更通知单，发放到了我所在的工程管理部，于是此项目当时的甲方负责人向公司领导提交了确定此工程任务仍由承包实验楼项目的原施工单位完成的工作请示。2013年4月底原承包方虽然向甲方交送了关于上述新增工程量的联系单，但因诸多事由，此施工方迟迟未动工。

二、室外管道工程概况

此次实验楼室外采暖、压缩空气和循环冷却水管安装工程由一期已完工生产厂房西端室内对应介质主管上接出，往东延伸先直埋于绿化带内，再穿过15m宽南北走向混凝土道路，之后经此道路西边绿化带的地下，最后进入实验楼。由于此实验楼的西边已有规划厂房、功能楼等建构筑物，所以工程管理部门主管领导徐总充分考虑后期工程的需要，决定本次实验楼室外管沟应考虑后期预留，于2013年8月初将原设计院在2013年4月实验楼室外直埋管线的施工方案，改为半通行过路管沟式敷设，并安排我尽快完成本次施工的设计。

图1 过路管平面、剖面图

三、确定采暖管保温厚度

在接到此任务后我就着手设计前准备工作。因上述4条管线的敷设方式将要改变，尤其是蒸汽管与循环冷却水管同沟敷设，而在管沟外的部分均为直埋敷设，所以我为蒸汽管道选定导热系数约0.023W/（m·℃）的耐热聚氨酯保温材料。之后据我国当时执行的国标图集98R418第3、4页的公式、系数及代数符号的确定方法，按公式5.1确定管道保温层厚度δ1，式中：αs-保温层外表面放热系数，此处按沟外管道保温直埋敷设并略去保护层，查阅《供热工程》（第三版）（注*后同）后，确定保温层外表面与土壤接触的土壤表面放热系数为12～15W/（m2·℃），因回填后土壤自然沉降和密实度增加，所以取15W/（m2·℃）；［Q］—不同介质温度下，绝热层外表面最大允许热损失量W/m2，在原设计院已给设计、操作压力各为0.5MPa、0.4MPa，设计、操作温度均为饱和的前提下，查饱和水与饱和水蒸气表确定饱和温度分别约152℃和144℃，即设计、操作温度均在150℃左右，另因国家对节能减排各类指标规定越来越严，执行力度逐年加大，考虑即将出台的新规范中更严格的参照标准后，为响应国家节能减排的号召，查阅2013年10月1日将实施的《工业设备及管道绝热工程设计规范》附录B得150℃时［Q］=183W/m2；k—最大允许热损失量系数，因是为了确定推荐保温厚度，所以k取0.5；Ta—环境温度，因动工前要求施工单位须将此次敷设的所有管线全部埋在当地冻土线以下，所以管沟外取0℃；其他参数均选自原设计。代入计算式，等式右边得0.074m，当DO分别取0.03m和0.025m，等式左边分别得0.08m和0.067m；确定管沟内采暖管保温层厚度，只把参数Ta和αs按国标图集98R418中规定的情况，分别改为40℃和11.63W/（m2·℃），等式右边得0.05m。为不使管沟内循环冷却水温度受采暖管放热过多影响，将采暖管保温厚度无论是沟内沟外统一定为0.05m。

四、采暖管热伸长量的确定

管道热伸长量按《供热工程》14-11式：Δx=α（t1-t2）L计算，α—管道线膨胀系数，查此书附录14-1并取上限0.013mm/（m·℃）；t1—管壁最高温度，取热媒最高温度，于是此处取设计压力0.5MPa的饱和温度152℃；t2-管道安装时温度，不确定时，取最冷月平均温度，此值按06R503的2-51西安采暖室外计算温度-5℃计；L—计算管段长度，由图1可知，设计完成后约20m，代入上述公式Δx=40.82mm，约4.1cm。按此热补偿量，参照01R415和03R411-1的规定，若采用方形补偿器，DN＜100时对应管道弯头曲率半径R=4倍管道外径D，此情况下查图集01R415得半通行地沟方形补偿器外悬臂长度至少800mm；多出的这800mm若伸向管沟人行走一侧不利于人员通行，若伸向沟壁一侧则要改变管沟局部形状，这既增加了此项目的成本，又加大了施工难度。出于上述不利因素，我把热补偿方式选择为波纹补偿器。

图2 过路管沟立面图

五、确定预埋件间距

确定管沟内活动支架间距，主要参照国标图集05R417-1和03S402，因此次同沟敷设的管道有Ф57×3.5采暖、Ф76×4循环冷却水和DN40压缩空气管，为确保本次施工的所有管道和将来新增管道的活动支架最小间距达到要求，同时考虑施工便利，决定沟壁内相邻预埋件间距等于活动支架最小间距。再参照《供热工程》附录13-1和03R411-1确定管沟断面尺寸和预埋件的埋设高度。

六、管沟本体的设计

设计管沟本体主要参照国标图集03R411-2，并在《施工图说明》中规定以下内容：

（1）图中所注尺寸均为毫米，管壁到沟体内侧净距，均以管外壁或保温保护层外壁计算。

（2）此半通行地沟，选用国标图集03R411-2类别为Ⅳ型素混凝土防潮地沟，70mm厚垫层、地沟本体、盖板和人孔分别用强度等级C10、C20、C25混凝土；混凝土骨料颗粒连续级配5mm～30mm，应选变质、火成、花岗或砂岩的碎石骨料；筛砂网孔尺寸2.5mm。沟底混凝土厚度为200mm，钢筋型号、间距及连接布置方式参照03R411-2（33～35页）；沟壁厚250mm，为保证沟壁内预埋件高度一致便于施工，可用与沟底同型号钢筋将预埋件和沟底钢筋网固定在一起，要求沟底沟壁一次浇筑成型；承重盖板厚度150mm，其余尺寸、钢筋型号、间距及连接布置方式参照03R411-2（76～80页）；人孔爬梯间距、钢筋型号、预埋件尺寸等参照03R411-2 （99页）。地沟底板内侧水泥砂浆抹面仅用于湿陷性黄土地区。地沟壁及底板变形伸缩缝参照03R411-2（7、14、15、88、89页）等。

（3）厂内地下管线及电缆较多，开挖时应谨慎，不确定地下管线及电缆时应用人力小心开挖。沟槽开挖应有足够的作业空间，沟底原土层不可过挖，为保证施工安全依现场土质沟壁应有适当坡度，必要时架设护坡板。

（4）为便于施工，防潮层用沥青油膏，型号依季节选定，参照03R411-2 （8～11页）实施。

（5）为保证预埋件自身强度，钢筋焊接处打均匀破口，必要时做退火处理，预埋件相关制作参数参照03R411-1 （149～150页）。所有预埋件预埋前的外露面均涂防锈漆两遍。

（6）为便于排水排气，管道敷设时都有坡度，本次施工按介质流向均为顺坡。若本次施工的四根管路最低点都在管沟内，须在最低点安装泄水阀、蒸汽管道安装疏水器。

（7）所有管道穿沟壁预埋套管均做成柔性防水型，参照01R409，因敷设时有坡度、要求套管内径比介质管径大两号，蒸汽管套管内径应按保温后最外围直径确定。如图1、图2所示。

结语

在工程建设的实际施工中，甲方根据自身需求对设计中的部分内容进行合理变更或重新设计是可行的，作为专业技术人员应严格执行当时现行国家规范中的强制条款，并参照规范、图集设计。只有我们认真负责并心无旁骛地完成设计及施工，才能确保使用后的效果满意。

参考文献

［1］章熙民，任泽霈，梅飞鸣.传热学（第四版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2001.

［2］贺平，孙刚.供热工程（第三版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，1993.

［3］廉乐明，李力能，吴家正，谭羽飞.工程热力学（第四版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，1999.

［4］ GB50264-201，工业设备及管道绝热工程设计规范［S］.

中图分类号：TU99

文献标识码：A