集中供热工程施工典型案例分析

宋永芳

（太原热力集团有限责任公司第五供热分公司，山西太原 030000）

随着城市化发展建设进度的加快，城市中供热热负荷需求累年不断增加，因此城市集中供热事业也持续不断地快速发展壮大，特别是近年来，在国家整体加强环境污染治理政策的前提下，城市中原有的区域性质的小型锅炉房已不能满足环境发展、城市发展及居民供热幸福指数的需求，城市正逐步将原有的区域性小型锅炉房全部拆除，拆除后的供热负荷根据政府要求全部并入集中供热管网[1]。这样一来，为保证原有管网供热的热用户、改造新入网的供热用户的供热安全需求及整体供热管网的安全稳定运行，实际是对集中供热中的热源提供能力、热力运行管网能力、热力站运行配套等基础配套设施设备也需要进一步的完善[2]。而在对这些配套运行的基本设施设备在完善施工过程中，合理的施工方法、有效的施工方案，可以加快施工的进度、提升施工的质量，同时可以保证施工中的安全，减少因为事故发生而导致的工期延误，从而减小因施工原因对热网用户供热造成的影响[2]。本文以太原市集中供热工程五龙口街DN350 支干线改造工程、配合迎泽大街东延双塔北路DN600 管线改造工程、配合南沙河快速路改造DN1000 主干线改迁工程及太原市集中供热（二电七期）工程T9 热力站吸收式大温差机组改造工程为例，对施工过程中典型案例进行分析，从而对今后的施工进行经验的总结。

1 太原市集中供热工程五龙口街DN350 支干线改造工程

1.1 工程概况

该工程为集中供热老旧管网改造工程，既有的运行原管网材料是1994 年由芬兰进口来的DN350 预制保温管，该改造工程设计管位位于现状五龙口街南侧非机动车道内，该管网改造部分是东起东中环五龙口街口、西至五龙口与双塔北路交叉口，长度是1100m，全程均为DN350 国产预制保温管。该设计施工的管线南侧为商品门面房、北侧为绿化带，因为原进口供热运行管网为1994 年建成投运，相隔建设年代久远，并经过多次市政道路改造后，地下管线情况错综复杂，没有原施工及改造施工后的市政综合管线布置情况图纸或情况相关类别的文件。而且经过20 多年的供热运行及其间多年的供冷运行，特别是在2014 年配合市政进行东中环快速路修建后，涉及本次施工工程需要横穿的东中环快速路部分进行全部更换为国产预制保温管道的施工作业无法进行。

1.2 工程案例分析及处理方法

经过2017 年8—10 月的紧张施工，在工程施工过程临近尾声阶段，施工管线需要与设计起点碰口连接的时候，发现施工现场已购置的DN350 直径的国产直埋预制保温管与于1994 年时由芬兰购置的进口直埋预制保温管的外口径、内口径都不相同（详见表1 为国产与芬兰进口管道管径对比表），即同为DN350预制保温管，国产管与进口管壁厚虽然都是7mm，但DN350 直径的国产预制保温管内口径为363mm，外口径为377mm，DN350直径的芬兰进口预制保温管内口径为336mm，外口径为350mm，内外口径都不一致，即使使用变径焊接也无法进行直接对接焊接施工作业；同时，由于施工不得不横穿原有管线所在的东中环快速路，导致这部分的管道施工现场条件不能满足设计的更换施工条件，这样原有的芬兰进口预制保温管没有办法全部替换完成，就不得不发生国产预制保温管和原有运行的芬兰进口预制保温管道需要焊接碰口的情况。而实际情况是，在同一个工程直径下，国产预制保温管与进口预制保温管的管外口径、管内口径的两种管道在对其焊接施工时口径不同，没有办法直接对其进行焊接碰口作业。

面对这种突发的施工现场紧急情况，由于两条管线设计、建设年代均相隔久远，在短时间内无法及时找到有关同类问题的技术性指导资料支持用以指导并突破这一技术难题的情况下，经过积极与设计人员沟通，并请相关专家进行现场比对论证，最终对缩口径焊接施工、承插式焊接施工、不同管径的小长度管段连接施工方法进行综合分析，同时结合原有工程施工中的其他施工经验，最后大胆使用了施工现场加工满足特定施工要求的异径小短管，然后利用其灵活性对国产预制保温管及芬兰进口预制保温管进行焊接碰口连接。也就是把国产的国标异径管小口径一头，插到由芬兰进口预制保温管管头部位，在两者交叉的地方标记后对多余部分进行切割作业，这样就得到一个满足现场施工的非标准的异径管，虽然比原国标异径管短，但是同时最大限度满足了国产预制保温管与进口预制保温管口内外径连接遇到的口径不一致无法连接的难题，最终通过这个特殊制作的非标准的异径管装置把国产预制保温管和进口预制保温管进行完美焊接连接，并对焊接的焊口进行无损探伤，在合格后再对焊接部位的肋板进行加强作业。

例如，在本次工程施工中，已购的DN350 的国产预制保温管与原有的进口预制保温管碰口焊接，需要先把国产异径管DN350 变DN300 的小管径一即DN300 一端，与现场原有的进口预制保温管进行穿插，在两个管道的交叉点做好标记后，然后把做好标记的多余的一段进行截取，保证留下的制作的DN350/DN300 异径管的截取后的小端口径与进口预制保温管口径一致，然后把国产的预制保温管道和进口的预制保温管道利用制作好的特殊非标异径管进行焊接碰口，采用这个施工方法，碰口焊接施工完成后，对焊接接缝处进行无损伤探伤时无异常，最大限度保证了此次国产的预制保温管道和进口的预制保温管道碰口的施工质量，施工完成投入运行至今运行安全平稳，如图1所示。

图1 国产预制保温管与进口预制保温管切割焊接

2 配合迎泽大街东延双塔北路DN600 管线改造工程

2.1 工程概况

该工程为配合迎泽大街东延及双塔北路道路施工改造而进行的管网改造工程，该工程设计起点为五龙口街，终点为南沙河快速路，施工管径为DN600，管线全长2100m。施工时由于是改造工程，施工现场情况错综复杂，首先市政雨污水、自来水、天然气、集中供热管道等进行多专业交叉施工，而在供热管道施工前又必须先拆除既有供热管道及检查既有热力小室、小室内补偿器、阀门等相关的供热设施、设备，等待市政道路施工的混凝土灌注桩及冠梁施工完毕后，市雨污水、自来水、天然气、集中供热管道等各配套设施才能后续进行现场施工，且管道施工所涉及的土方开挖、混凝土工程等土建施工部分，均由市政道路施工方完成，工艺安装施工部分由我方完成。

2.2 施工案例分析及处理方法

在该项目管线改造施工过程中，在管道安装即将完工时，发现由于负责土建施工的道路施工方施工人员的疏忽，导致供热管道施工图纸的设计桩号D0+120.000、D0+300.000、GD-08 等三处固定支架未进行实施，当时已到十月中旬，供热注水试运行迫在眉睫，正式供热运行即将开始，为保证供热运行的如期进行、保证热力全管网运行安全稳定高效，经过与设计人员现场勘测，并由设计院相关专业人员校核、施工单位、监理方、道路施工方及公司相关技术领导研究决定，对未实施的设计桩号D0+120.000、D0+300.000、GD-08 三处固定支架采取临时保护措施（其中桩号D0+120.000、D0+300.000 处的固定墙由于当时还没有具备施工条件，暂时不进行施工，只能先将该处已经安装完毕的套筒补偿器利用10mm 厚钢板做6 道拉结筋，分别焊接于套筒补偿器两端并将其锁死作业，用以避免由于运行时温差将套筒补偿器在受热膨胀和受冷压缩时拉脱造成运行事故。施工完成后对焊口进行无损探伤、并在水压试验合格后，同时按照设计图纸要求进行回填，通过计算及实际运行工况进行分析，利用桩号D0+100.000、D0+111.850、D0+314.000、D0+354.000 段供热管道安装形成的“U”型弯作为自然补偿器进行管线补偿功能，保证供管道运行的安全。在GD-08 处的固定墙处，利用已经浇筑完成的冠梁作为基础，先将已浇筑完成的冠梁局部的混凝土进行凿除，同时保留钢筋并清理干净作业面，施工中凿除部分长度为原有固定墙设计厚度的2 倍，并将原设计固定墙钢筋2 层网片增加为4 层，与冠梁钢筋十字交叉绑扎在一起，且固定墙翼环也由1个增加到2 个，也就是将原有图纸设计固定墙厚度增加一倍，然后利用C50 商品混凝土替代原图纸设计的C30 商品混凝土施工作业，将固定墙与冠梁浇筑成为一体。因为现场混凝土浇筑时候天气的气温较低，为了缩短混凝土的凝固时间、保证混凝土在运行前达到设计强度的70%以上，需要采取早强剂、保温毯等保护性措施，保证管网安全、稳定运行。以上使用措施只是为保证采暖季正常运行采取的临时措施，需在该采暖季运行结束行后，需要将桩号D0+120.000、D0+300.000 处的已经安装、已经锁死的套筒补偿器进行拆除作业，更换为更可靠地的符合设计要求的直埋型直流无推力补偿器。更换后对焊口进行无损探伤、水压试验合格后，同时按设计图纸要求进行回填；而GD-08 处固定墙处管道原设计时即为临时设计施工的管线，待道路下穿通道主体结构施工完毕后，按照新的施工方案、规划管位进行改迁即可。

3 配合南沙河快速路改造DN1000 主干线改迁工程

3.1 工程概况

该工程施工地点位于南沙河快速路与东峰路的交叉路口，设计起点位于南沙河北沿岸，为原设计图纸桩号1+831.440 处，向西敷设20m 后沿道路北侧护坡斜向下8m 到达道路设计标高，然后通过深14m 的竖井进行下穿，然后向南穿过河道再向东敷设72m 后到达南沙河南沿岸，并在设计原桩号1+893.400 处与现状管线碰头连接。

3.2 工程案例分析及处理方法

该工程的竖井在基坑开挖施工时，施工场地北侧有一高度为8m 的护坡，场地南侧是南沙河，场地东侧为东中环高架桥桥基础，且施工现场地质为湿陷性黄土地质。由于竖井基坑的开挖深度较深，为保证施工安全、保证施工工程按时、施工作业顺利完工，传统采用的放坡大开挖施工方案已不符合现场施工要求，钢板桩支护等方式也无法实施，后经与设计院专业技术人员联系，设计方、施工方、监理方及甲方相关专业专家研究决定后，现场采用“逆作法”对竖井基坑进行支护处理。利用钢筋混凝土结构作为基坑支护结构，采取一边开挖一边支护的施工方式，并采取地下结构由上而下的设计施工方法，即挖土深度每挖1m 作为一个设计开挖标高，开始对基坑四周做钢筋混凝土结构来对基坑进行支护，混凝土强度到达设计强度的70%以上时，然后再继续向下开挖，开挖一层支护一层，直至开挖至设计标高并封底，同时按照设计标高预留孔洞，便于后期施工时管道的安装。值得注意的是基坑土方开挖尺寸需要在原竖井外墙尺寸的基础上加支护结构混凝土墙体厚度，每层支护结构下方需预留钢筋接头，模板支护时应采用斜支撑，与上层维护结构墙体形成一定的缝隙，方便后期混凝土的灌注，最后一层维护结构墙体浇筑时，墙体底面应向内做斜面，便于和底板梯形斜面贴合，防止维护结构的下沉。如遇到基坑开挖至设计标高后土质不能满足设计强度要求时，需要按土质设计专项施工方案的要求，利用三七灰土等方法进行换填作业。由于采用这种方法，施工结构简单、施工周期短，并且支撑刚度大，利于控制变形，显著提高了深基坑开挖时的安全性和稳定性，同时有效保障了后续施工的质量、进度、安全，如图2 所示。

图2 逆作法施工现场

4 太原市集中供热（二电七期）工程T9 热力站吸收式大温差机组改造工程

4.1 工程概况

由于位于新城街的新城街热力站在太原市集中供热（二电七期）工程管线的末端，每到运行严寒期来临时，该热力站运行参数就难以满足供热用户的供热要求，为了保证供热用户室温达到供热标准、同时保证供热运行平稳高效，决定利用停热期间对该热力站进行大温差技术方案供热改造，即增设一台吸收式大温差供热机组。

4.2 工程施工案例分析及处理方法

该热力站吸收式大温差机组在施工时，因施工现场位于密集型居民区，道路老旧狭窄，大型运输车辆、吊装车辆均无法到达热力站施工场地，在吊装过程中吊装难度较大。针对这种实际情况，笔者立即组织相关专业人员，结合现场实际情况及工程施工特点，制定专项施工方案，根据该专项施工方案，先将大温差供热机组设备运输至新城南街东安路西巷口，再利用吊车将大温差供热机组设备放置于四台“地坦克”上面，然后采用挖掘机拖拽方式将大温差供热机组设备运输至热力站施工场地后，再利用吊车将大温差供热机组设备吊装就位，保障了热力站运行设备安装施工的工期如期顺利进行并完成，保证了后续供热运行正常进行。

5 结语

综上所述，通过对以上施工案例的分析，结合施工现场的实际情况，出现问题后及时发现并处理问题，在施工过程中严格加强每一个关键施工节点的施工管理工作，不断总结施工的经验及施工的方法，为今后集中供热工程施工提供理论依据及有力的技术支持保障，从而保证热力工程的施工质量、保障施工安全、加快施工进度，保证供热运行如期平稳进行。