浅析直埋供热管道冬季施工方案

刘冠宇

摘要：近年来，供热外网工程中直埋供热管道被广泛使用，可是因为管道被直接埋在地下，漏水点难以发现，不便于维修，因此，施工中要对管道施工工艺进行严格控制。本文对直埋供热管道冬季施工方案进行分析，以供参考。

关键词：直埋供热管道;冬季施工;方案

直埋供热管道冬季施工主要特点是环境温度低，从设计角度看，一般都是把工作循环最低温度作为安装温度，对于只用于采暖的直埋管道工作循环最低温度取10℃，当安装温度低于工作循环最低温度时，需要按照实际安装温度对管道设计中的热伸长量，管道局部稳定性、管道的竖向稳定性、固定墩推力等进行校核，在保证安全的前提下才能进行冬季施工。

一、直埋供热管道的荷载及应力特征

在直埋管道实际的施工过程中，常常将所有使管道产生内力或者应力的因素称为荷载，荷载超过规范标准允许范围就会导致管道的损坏。对供热管道而言，温度与压力是引发荷载的重要因素，轴向位移会产生一定的轴向摩擦力，侧向位移会对土壤产生一定的压缩力。在供热管道施工中，基于管道局部结构的差异性，在一些局部结构不连续区域内，往往会伴随着应力的过度集中现象，此时的应力为峰值应力，在一定的条件下，这种应力分布状态会引发管道的变形等现象。一旦在管道施工中存在循环变化的峰值应力，管道内部极易引发结构性破坏，对管道的正常供热等产生了极为不利的影响。另外，管道施工中，如果土壤对管道产生的支撑力较为均匀，在一定程度上也可以对管道起到必要的防护作用，使得管道施工中没有产生自重弯曲应力，避免了管道的损坏。从供热管道的类型来看，其所使用的管道的公称壁厚远远高于该压力下管道的计算壁厚，而此时，管道内压产生的实际应力远远低于管材本身的屈服应力。与此现象相对应，如果管道中的热胀变形的压力无法及时释放，就会使得管道内存在较大的热应力，一旦超过管材本身可以承受的极限，就会引发管道的破裂与变形。因此，在直埋供热管道的设计与施工中，温度是需要考虑的主要因素。

二、直埋供热管道施工质量措施

（一）管材选择

直埋供热管道压力通常相对较低，运行内压不会超过标准值的50%，所以，压力所导致的爆管危險微乎其微，破坏的主要可能性来源于轴向的温度应力，因此在管材选择过程中，需要注意的问题集中在以下几个方面。首先，使用塑性相对较好，容易焊接的材质，通常Q235、10#以及20#钢种相对适宜。其次，管壁要尽量选择那些比较薄的规格。由于轴向温度应力和管壁横截面积大小关联度较低。反之，增加管壁的厚度不仅无法降低管内轴向应力，还将会提升过渡段热伸长量与固定支墩推力，所以，管壁要选择那些相对比较薄的规格。最后，防止出现不同规格管材的混合使用。不同规格管材屈服极限、线膨胀系数以及管壁截面积因为存在过大的变形协调应力，将会导致投产以后管道出现疲劳破坏的情况。

（二）加强施工现场温湿度的控制

通常来说，施工现场的温度与湿度的变化，将会对防腐施工技术的应用效果有着明显影响。因此，在施工过程中，施工单位要确保周边环境的温度、湿度满足施工要求，一旦施工现场温度、湿度出现急剧变化，便需要立即停止施工。在施工时，供热管道及设备表面要保持干燥、洁净，以此来提升防腐涂料的吸附性，如遇到雨雪或大风天气，则要采取必要的遮挡措施来降低环境变化对于防腐施工的影响。

三、直埋供热管道施工方法

在槽底砂垫层施工中，要严格控制砂的质量，使用的砂料要大小均匀，干湿合适，其中不能掺杂淤泥结块。此外，严格控制砂垫层回填厚度以及高程，在回填之前，要对槽底密实度、标高进行复核，待其达标以后才能够开展回填工作。要回填夯实砂垫层，一般采用夯实机夯实，然后检查密实度与厚度，厚度通常要高于200mm，密实度一般在95%，高程要满足安装管道管底高程的要求。回填管道胸腔的时候，需要两侧保持相同的开始时间，防止管线中心线产生偏移。回填的过程中要分层夯实，对于机械夯实而言，要确保每层250～300mm，人工夯实则要确保每层200～250mm，回填密实度需要充分满足设计要求。

四、直埋供热管道冬季施工方案

（一）焊接方法及技术措施

（1）预热方式的设定采用电加热。（2）在进行焊接前，需要对母材进行预热。对焊接接口管道预热温度暂定30℃，通过适应性训练最后确定预热最高温度，但不得高于50℃。（3）由于不同规格的管道壁厚不同，故不同规格的管道应用适应的不同预热温度，需要在初期焊接训练中确定。（4）为防止焊缝温度有较大波动，原则上每道焊缝要一次性完成。（5）组对管道接口施焊处100mm范围内温度降至20℃左右时开始焊接。（6）每道焊缝施工完成后，要立即进行保温处理，保温时间不低于3h，并且焊口温度低于10℃时，方可拆除保温。（7）其余焊接要求执行国家相关标准。

（二）管道接口保温做法

（1）管道接口保温前应把裸露的钢管及接口两侧200mm内外护壳处理干净、干燥。（2）在无地下水位的区域组对接口处保温宜采用热收缩带、热熔套两层进行保护及防水;在地下水位比较高的环境下，接口处宜采用热熔套加热缩套进行保护和防水。（3）热缩套应在组对接口焊接前安置于焊口任意一侧管道上。（4）发泡前要对发泡材料和接口钢管进行预热，并对发泡设备和管路进行保温处理。发泡材料推荐预热到30℃，组对钢管推荐预热至40℃。（5）热熔套和热缩套长度确定。

（三）冬季施工回填方法

（1）冬季回填砂前准备：当填砂结成大块时，应压碎成原散状。应除去瓦砾、石块等。（2）冬季回填砂采用分层回填方式，先将细砂回填至管道腰部，腰部以下必须回填密实，采用人工或机械夯实。不得采用水撼砂，不得震打预制保温管外壳，以防纵向开裂。（3）腰部填砂完毕，经业主、监理、施工、设计、咨询等单位验收合格后，方可进行后续填砂。

五、结束语

作为城市中关键的基础设施，供热管道及设备的施工技术措施是否到位，将直接影响供热系统的运行效果。因此，供热单位需要加强供热管道及设备的施工技术措施的研究力度，采用合理、科学的措施来完成施工工程，对提升供热管道及设备的施工技术有着积极意义。

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