室外供热管道设计建议及施工质量控制

潘八庆，朱 涛

（江苏宏鑫管道工程设计有限公司，江苏 无锡 214200）

从建筑工程采暖供热系统的构成来看，其主要包含了热源、室外供热管道与室内用热系统。其中，室外供热管道在采暖供热系统的运行中发挥着重要的作用，其处于中介位置，是连接热源与室内用热系统的纽带，能够有效实现热源向室内的传输与供应。在一定程度上，室外供热管道的设计与施工直接影响着传热、供热的效率与质量，因此，室外供热管道的设计必须从安全性与科学性出发，保证其可以在采暖供热系统的运行中发挥应有的作用，保持采暖供热系统的高效运行。

1 室外供热管道的敷设形式

从室外供热管道的敷设方式来看，其主要包含了架空敷设与地下敷设两种。具体来讲，架空敷设又分为高支架、中支架与低支架三种，如图1、图2 所示。而地下敷设又分为地沟敷设与直埋敷设。在室外管道设计与施工中，有关的工程人员要根据管道敷设区域内的地质地形等条件，结合几种敷设方式可以达到的效果，科学选择管道敷设方式。

1.1 架空敷设

图1 低支架示意图

图2 中、高支架示意图

架空敷设方式的优缺点：（1）优点：安全性高，不受地表水影响；后期的管道维护与检修较为便利；管道敷设过程中产生的土方量较小；支架往往采用的是已有的围墙、建筑物结构等；管道敷设过程中所使用的钢材等材料较少。（2）缺点：管道散热的损失较大；保温材料的成本投入加大；占用的土地资源等较多；影响了城市的美观性；低支架管道敷设时，如果规划设计不合理，可能会影响正常的交通秩序。

当前，从我国架空敷设的整体应用来看，低支架与中支架敷设多于工业园区周围。在实际的应用中，管道敷设沿着工业区的围墙或者外墙等敷设，这种敷设方式可以减少管道支架材料，减少工程的材料费用，并有效实现了工程的进度控制，提升了供热管道敷设的效率。一般情况下，室外供热管道敷设过程中，架空敷设方式多适用于以下情况：（1）地下水位偏高，地面积水多的区域内；（2）地形起伏较大的区域内；（3）管道敷设区域内可以直接利用围墙与建筑结构的区域内；（4）对交通等的影响较小的区域内。

1.2 地下敷设

如果在室外供热管道的敷设中，采用的是地下敷设的方式，那么其主要包含了地沟式敷设与直埋敷设两种。（1）直埋敷设。这种敷设方式在室外供热管道的敷设中应用极为普遍，其优点：散热损失较小，占用的土地资源空间有限，不会对城市交通与美观等产生较大的影响，减少了钢材等的使用；缺点：管道敷设中所产生的土方量较大，管道敷设中极易受到地表水的影响。（2）地沟式敷设。地沟敷设主要是在管道敷设于砖砌、钢筋混凝土构筑的地沟内，在这种敷设方式下，管道不会与土壤直接接触，也就使得管道敷设与使用中不会受到土压、地下水等的影响。

2 室外供热管道设计要点

2.1 管材的选择

从室外供热管道的敷设来看，埋地管道在内压作用下，一次薄膜应力很小，其发生爆破破坏的概率极低，管道的破坏更多的是温度应力所引起的塑性疲劳损坏所引发的。因此，在管材的选择上，要充分考虑管材的抗疲劳特性，尽量选用塑性好、易焊接的管材。由于轴向温度应力与管线横截面积的大小之间并不存在直接的关系，单纯通过增加管壁的厚度并不能减小管壁的轴向应力，反而会造成固定墩推力与过渡段的热伸长量。因此，管材的选择上，应根据计算并充分考虑合作寿命期内的管道腐蚀裕量即可，不应盲目增加管道壁厚。

2.2 管道的布置

在室外供热管道的设计中，由于室外自然条件环境复杂，因此必须充分结合敷设区域内的地形地质等自然地理条件，进行管道的科学布局。比如，很多情况除考虑管道布置的美观外，还应该结合地势的高低进行管道敷设，特别是管道的热膨胀应充分利用管道自然拐弯来进行自然补偿，或在转角处采用旋转补偿器进行合理地布置。为保证采暖供热系统的稳定运行，固定墩对直埋管道壁厚变化部位等加以处理。

2.3 管沟开挖前准备

管道开挖之前，工程人员应该充分考察工程区域内的地形、地质条件，并将施工现场的地质地形条件与管线布置平面图结合加以分析，从而确定最佳的土方开挖与调运等方案。为保证管道开挖的顺利进行，降低开挖过程中安全事故的发生，必须做好有关支护、降水等处理。地面轮廓线的开挖过程中，工程管理部门要加强施工的监督与管理，测量人员在确定了管道的中心线、固定支墩等的位置以后，还要加以复测，将测量误差控制在合理的范围内。当误差在工程允许的范围之内时，方可进行后续的施工处理。如果在管沟开挖中遇到一些特有的建筑物等，工程各参与方要加强沟通与协调，科学避让。

2.4 沟槽开挖与回填

室外供热管道沟槽开挖过程中，往往使用的是推土机与挖掘机，前者负责开挖，后者负责沟槽的清理。如果单纯使用推土机不能完成有关的施工任务时，应将挖掘机与推土机结合起来，尽量避免人工挖槽的处理方式。机械挖槽施工时，在工程设计的槽底高程之上，要预留20cm 的土层，保证开挖的顺利进行。如果在沟槽开挖过程开挖的深度超过了工程的设计要求，可以使用碎石等加以填埋处理或者填土夯实处理。填土夯实处理过程中，要对回填土的土质加以控制，避免土质中含有石块等硬石块，特别是钢套钢蒸汽直埋管道，更是要考虑管道下方的填沙层厚度满足设计要求并要严格控制回填土的含水量。

2.5 管道的敷设

管道敷设过程中要充分利用转角的自然补偿。如果分支管是从干管直接引出的，必须在分支管上设置有关的固定墩、轴向补偿器等，严格遵循有关的安装要求：分支点与支线上固定墩的距离应在5m 以内，而分支点到轴向补偿器的距离则在20m 以内，如果分支点存在干线的轴向位移，其位移量应控制在5cm 左右。如果在管道敷设过程中需要减少管道的轴向力，一般可以采用补偿器或者预处理等方式来实现。

2.6 降水

对室外供热管道设计而言，有些管道开挖过程中需要注意对集水井的挖掘，利用潜水泵，对集水井加以抽水处理，这种处理方式可以有效提升室外供热管道敷设的整体质量。如果集水井的处理无法满足工程施工的要求，可以在管沟两侧开挖沉水井，实现降水，这些沉水井一般位于管沟5 ～8m 的位置，在每个沉水井中放置两台潜水泵，提升降水的效率。水位应该与沟槽底面相距不超过0.5m，在下管后到回覆期间，要始终保持降水的连续性。

3 供热管道工程施工的质量管理

3.1 管沟挖掘及下管的质量管理

在管沟的挖掘与下管施工环节，需要做好有关的质量控制工作。具体来说，在管沟挖掘与下管施工中，要保证管沟的尺寸、沟深等参数都严格按照工程的设计要求来实施。如果在施工中挖掘的沟深无法满足工程施工的要求，在供热管道的使用中会造成热量的散失与浪费。如果挖掘的沟宽与工程设计要求不符，存在宽度不足的情况，就会导致管道的间距等设置不合理，影响采暖供热系统的运行效率。因此，管沟挖掘与下管的工程中，质量控制的关键是挖掘深度与宽度的控制，如果挖掘的宽度与深度无法达到工程设计的要求，就不可进行后期的下管施工等。一般情况下，管道运输下沟时往往采用的是尼龙吊带吊装，其他的钢丝绳吊装等可能会破坏管道的保护层。

3.2 管道保温质量管理

室外供热管道施工最为直接的目的就是保持采暖供热系统的稳定运行，因此，室外供热管道施工中，质量控制还需要加强管道的保温处理，避免管道使用中的热量散失。管道施工中，需要做好有关的保温处理，在管道运输过程中，要避免运输不当造成的管道保温层破坏，加强对管道运输的全过程管理。管道在下沟之前，有关的管理人员要首先检查管道保温层的破损程度，如果存在破损问题，要及时更换管材或进行防腐层的修补工作。

3.3 焊接施工的质量管理

供热管道的焊接处理是室外供热管道施工中的重要内容，在焊接过程中，外部因素会对焊接质量产生一定的影响，因此需要做好有关的质量控制。比如，做好管道的清洁处理、控制管口的打磨过程、固定焊口的间隙要维持在相对合理的范围内，从细节方面做好管道焊接的质量控制，严格按照有关的施工工序实施焊接处理。管道焊接之前，必须保证管道内部清洁，特别是管口不能存在油渍与水污，一旦存在杂物，就容易产生气泡或夹碴会降低其焊接质量。在管道对口的焊接上，必须对管口位置加以打磨，避免管口位置存在锈蚀等现象。

4 结束语

近年来，随着城乡经济的快速发展，采暖供热工程的实施成为建筑工程领域施工的重点，其中，室外供热管道的设计与施工质量控制尤为重要，其直接关系着采暖供热系统的正常运行。因此，在室外管道的设计与施工中，要严格遵守有关的工程规范，充分考虑室外环境等的特殊性，保证室外供热管道设计的合理性，加强施工质量控制，使得其能够发挥其良好的供热效果。