非开挖定向穿越技术在热网工程中的应用

王秋月 刘青华

摘 要：文章根据作者多年工作经验，对热网工程中的非开挖定向穿越技术进行了分析，仅供参考。

关键词：非开挖；定向穿越技术；热网工程

中图分类号：TU 996.7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-0058-02

1 非开挖定向穿蒸汽越管在设计中应注意的事项

1.1 在非开挖定向穿越设计前的准备工作

除河流的水文资料、地下管线、搜集地质的水文资料外，应到现场实地踏勘，确认管道周边是否有障碍物以及管道的敷设位置，业就是非开挖定向穿越管的穿越深度。必须把非开挖定向穿越管的穿越深度设计在河底标高和管线下地面的1.5 m以下，以防止今后道路河道清淤、其它施工时挖泥船损坏管道。

1.2 管道补偿方式

考虑到套筒式补偿器是容易发生泄漏的部件，因此在过河沉管管段宜优先考虑采用自然补偿方式，若管系无法自然补偿，宜将补偿器设置在架空管道（仅限旋转补偿器形式的补偿，且尽量不使用），建议放置在水平架空管段上，若补偿器发生问题时可及时处理和更换。

1.3 支座在管道内的设置

①固定支座：建议应尽量不设置固定支座在埋地管中，如必须设置，为防止热桥的传递，应采用内固定支座，并控制外套管温度在70 ℃以下，一般采用锥角设计为30 °的圆锥形。因为管道内固定支座的外表面温度（约70～105 ℃）一般比较高，将可能造成防腐损坏出现点蚀现象，并影响外套管的防腐效果，从而缩短沉管使用年限。

②滑动支座：滑动支座应采用高效隔热管托以有效避免热桥效应，应具有足够强度以支撑管道自重。安装时应预先根据管道的热膨胀方向（50%的热伸缩量），进行反方向偏装。

③导向支座：为保证在轴向方向内工作钢管能够自由滑动，应避免在膨胀时内工作钢管出现卡阻，外护套管内壁与导向支座的结合处应采取倒角措施。

1.4 管材的选用

在材料选用方面，考虑到管道今后无法维修，应加强质量控制，建议采用GB/T 8163-2008流体无缝管作为内工作钢管，采用双面埋弧螺旋焊管来做外套管，材质为Q235B加工生产执行标准《石油天然气工业输送用钢管交货技术条件第一部分：A级钢管》。在选用时宜适当加厚外套管壁厚的同时，要考虑在吊装时管道强度和受力。

1.5 疏水的设置

疏水利用背压疏水原理，疏水必须在芯管汽流爬高处前设置，为防止异物卡堵，疏水集水井应加大加深，保证沉管运行安全，建议疏水管径应加大在φ57以上，适当提高壁厚。为避免由于管道低频震动、水冲击造成焊缝开裂，集水装置与疏水管连接处应进行焊接补强处理，并有效避免集水装置与疏水管连接处的点腐蚀问题。同时，建议设置一组疏水装置在蒸汽进入非开挖定向穿越管前，以防止蒸汽管内出现前段蒸汽所携带的冷凝水，为避免沉管内积存大量冷凝水，需及时排放前段冷凝水，以防发生水冲击现象。

1.6 保温选用

保温结构的选用，外套管的表面温度建议控制在50 ℃以下，需要应严格控制，可采用憎水性保温材料（如高温玻璃棉 48 kg/m3），同时在外层再采用一层铝箔，保温材料中间加设铝箔反射层。

1.7 外套管防腐

目前的防腐工艺主要有玻璃钢工艺、环氧粉末喷涂工艺、聚脲防腐工艺、3PE防腐工艺、特加强级三布五油环氧酶沥青防腐工艺，考虑的工艺的成熟、致密性能及耐温性能，防腐建议采用聚脲工艺，首先为达到Sa2.5（近白级），需对外钢管进行喷砂处理，然后进行聚脲喷涂。考虑到腐蚀可能加剧，立管在水面上下位置，喷涂厚度宜在1.0 mm以上，此处防腐应进行加厚处理，应考虑加设牺牲阳极的阴极保护装置，并现场进行5 000 V电火花试验合格。

1.8 吊耳设置

辅助吊耳和主吊耳应在适当位置设置，为保证管道吊装。为避免影响施工，穿越前必须将吊耳割除。

2 非开挖定向穿越蒸汽管在预制时应注意的事项

为保证管道加工质量，蒸汽管道原则上应由有经验的埋地管道厂商在工厂内进行分段预制，并送到现场进行组装。

2.1 焊接质量的控制与检验

①管子坡口后，应将坡口及其内外侧表面不小于10 mm范围内的油漆、锈垢、毛刺等清理干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。②蒸汽管道及管件的所有焊缝全部采用氩弧打底、电弧焊盖面，焊接前需用棉纱球清理管内壁，保证蒸汽管边内部清洁无脏物。③为降低或消除焊接接头的残余应力，防止产生裂纹，改善焊缝和热影响区的金属组织与性能，应进行焊前预热。预热时，应使焊口两侧及内外壁的温度均匀，防止局部过热。焊前预热的加热范围，以焊口中心为基准，每侧不小于壁厚的3倍。④工作钢管要求100%的Xray射线无损探伤，达到Ⅱ级片及以上为合格，外管应进行超声波探伤，并进行单独水压和气密性性试验合格。同时应加强对集水井、疏水管道焊接监督并进行Xray射线拍片。⑤焊接外套管时应注意保护内部的保温材料不被灼烧。⑥室外施焊时，雨季应采取防护措施，制作防雨棚，确保焊接质量。⑦由于非开挖定向穿越地埋管道工程焊接要求高，为保证焊接质量，在实施时宜、组织具有多年丰富施焊经验的焊工进行施工。

2.2 管道试压

在管道预制完成，吊装前应对外钢套管作气密性试验和对内工作钢管进行水压试验，试压时按设计要求执行，试验压力为0.2 MPa。

2.3 吊耳的制作

对管道吊装时，应设置专用吊耳，并在吊耳处应进行加强，以防止损伤外套管。同时应对吊耳进行防腐处理。

2.4 外套管防腐

聚脲工艺应尽量避免冷涂，考虑采用热喷涂工艺，在喷涂前应清除外套管上的焊渣和污物。

3 蒸汽管初次投运时应注意的问题

蒸汽管道在初次投运前，可利用背压原理，应及时将芯管内的水尽量排干，管道内的存水可通过采用低压蒸汽缓慢排干，并定期巡检维护。

暖管时，本段管道内蒸汽流速需要注意，不宜过慢或过快。过慢易使管道内蒸汽冷凝；过快易造成水击，对管道产生破坏。

4 非开挖定向穿越的形式的比较

4.1 非开挖定向穿越顶管施工的优点

对管道施工的空间要求不是十分严格，只需在穿越段的两端有5～6m的开挖空间便可，即沉井开挖空间。顶管工艺首先要在顶管前，在定向穿越段的两端各预置个满足穿越深度的沉井。

4.2 非开挖定向穿越顶管施工的缺点

本施工工艺成本较大，施工周期较长，一般需要20多天。且施工成本较高，穿越段两端的沉井的制作安装费、沉井的井点降水费等辅助费用，都是使该工艺成本增加的原因。

4.3 非开挖定向穿越牵引施工的优点

本施工工艺施工成本较低，施工周期短，一般仅需要 4～5 d。对地埋管与架空管连接处的工作井要求不高。

4.4 非开挖定向穿越牵引施工的缺点

本工艺需要有足够的工作场地预置埋地蒸汽管道。水平钻机钻杆在牵引过程中，将形成一定弧度，蒸汽管道也随之形成一定弧度，其弧度为大小为水平钻机钻杆的行程曲率半径。工作管道补偿，受到管道在运行时，弧度的形成。为避免埋地管道外套管挤压与管出地埋时，必须将外套管加大尺寸。

城镇集中供热随着国家节能减排政策的推广， 得到 大力的发展 ，在热网工程中非开挖定向穿越技术将发挥巨大作用。通过先进的设计、高质量的施工，使得本技术在供热工程得到广泛应用和大力推广，为节能减排做出贡献。

参考文献：

[1] 季为军.非开挖定向穿越技术在集中供热工程中的应用[J].区域供 热，2011，（5）.