直埋敷设技术在热力管道施工中的应用

李阳

（太原市热力设计有限公司，山西太原 030001）

0 引言

现阶段，直埋敷设技术已经广泛运用于热力管道施工中。热力管道一般具备较好的防腐蚀性能、较高的隔热保温性能以及良好的绝缘性能。直埋敷设技术能够很好地延续热力管道的保温、隔热、防水以及抗压等性能，同时该技术也具备造价低、施工方便、经济效益与社会效益突出等优势。

1 热力管道直埋敷设技术优势

1.1 施工成本低

据相关研究显示，对比传统地沟敷设技术，当采用玻璃钢保护层时，直埋敷设技术可以节约施工成本约25%；当采用高密度聚乙烯保护时，直埋敷设技术可以节约施工成本约10%。

1.2 热损失量小

常见的直埋热力管道采用聚氨醋硬脂泡沫塑料作为保温材料，相比其他保温材料，聚氨醋硬脂泡沫塑料导热系数极低，因此可以显著提高保温功效。同时，聚氨醋硬脂泡沫塑料具备卓越的隔水性能，加之外侧设置的保护层，可以一改传统施工方法中热力管道“穿石棉袄”的做法，将热力管道的热损失降至最低。

1.3 使用寿命长

直埋热力管道的保温层材料采用聚氨醋硬脂泡沫塑料，该材料发泡孔呈单独密闭的形态，发泡孔之间无关联，因此该材料的闭孔率高、隔水性好。直埋热力管道的保护层材料常用高密度聚乙烯以及玻璃钢，上述两种材料防腐蚀性好、机械性能突出、绝缘性高。同时，直埋敷设技术具备一定的整体性，因此可以适用于高地下水位地区，也可以穿越河流敷设。总的来说，对比传统地沟敷设技术，直埋敷设技术可以延长管道的使用年限3～4 倍（使用年限高达30 年）。

1.4 占地面积小

直埋敷设技术无须开挖大规模的地沟，施工过程中仅需开槽，因此将近省去了一半的土方开挖量，砂石、余土等的运输量小，混凝土使用量较低（仅为传统地沟敷设技术使用量的20%）。同时，施工中使用大量的预制管道，现场仅需进行有限的焊接作业以及接头保温作业，施工效率高。总的来说，直埋敷设施工现场占地面积小，因此对周边居民的影响较小，具备显著的社会效益。

2 热力管道直埋敷设常见方式

2.1 有补偿直埋敷设

在有补偿直埋敷设方式中往往会使用大量的补偿器以及支座，施工时要确保补偿器提供的补偿能力与设计相互匹配，进而确保补偿器能够有效抵消管道在运行使用过程中产生的热伸缩以及热位移。待热力管道安装完毕后，应对管道进行预热，在管道受热伸长后再进行管道之间的焊接作业。该类型的管道往往占用较大的空间且形状较为复杂，由于管道的保护层具备较多断点，因此在防水性方面有待改善，运行过程中容易发生泄露、安全性不高。有补偿直埋敷设的热力管道可以采用预制管道，该技术涉及大量的保温接头、补偿器、固定支座等构件，因此安装工艺较为复杂、现场作业量较大、施工周期较长。

2.2 无补偿直埋敷设

当管道的热伸长能力能够满足热力管道温差变化产生的热变形时，可以采用无补偿直埋敷设技术，该技术可不设置补偿器，考虑到部分管件强度有限，应设置适当的保护措施，例如采用少量补偿器或设置部分固定支座。采用该技术敷设的热力管道形状简单、连续性好、整体性高、占地面积小，且具备良好的防水性能，运行过程中不易发生泄露、安全性较高。无补偿直埋敷设的热力管道也可以采用预制管道，施工时仅需将管节相互焊接，再在焊接部位安装保温接头，施工使用的补偿器以及固定支座数量有限，操作简单、施工效率较高。

无补偿直埋敷设技术的实施关键在于管道的预热操作，目前常见的预防方法有分段预热法以及一次性补偿法。分段预热法即为首先计算管道的热伸长量，将伸长量部位空出，再从热源部位开始将管道逐节预热、逐节焊接，直至管道焊接完毕。一次性补偿法即为在管道上每隔一段长度安装一个波纹补偿器，在管道预热前将补偿器预拉伸，待管道预热至设计温度时，即将管道与补偿器焊接。

3 热力管道直埋敷设施工要点

（1）施工准备：敷设之前，应将施工图纸准备完善，图纸上应标明相关信息数据，应仔细核对图纸尺寸与现场尺寸是否吻合。在编制施工方案过程中，应依据图纸上载明的信息数据进行资源的准备和调配。确保管道敷设现场的各项工作相互协调、确保各个工序衔接合理，进而最大化发挥施工方案的优势。在绘制施工现场平面图时，应妥善考虑项目所在区域的地质水文，使布置的图纸与现场实际情况相互配套，同时应合理布置临时设施，确保管道敷设有序开展。

（2）沟槽开挖：①依据图纸表明的尺寸计算现场的沟槽开挖宽度，系统计算槽底宽度、沟槽深度、沟槽坡度等数据，并将槽底宽度拓展至基础以外200mm 处；②沟槽开挖时应确保土基的强度与稳定性达标，防止坍塌。开挖时先使用机械开挖至槽底以上200mm 处，再由人工开挖至设计槽底部位；③开挖过程中将沟槽回填所需的土方放置在沟槽两侧，及时清运多余的土方。

（3）基础施工：沟槽底部处理完毕后，采用打桩机将腰桩打入设计深度，再将施工场地压实，确保压实度达标。压实度检测合格后即可铺设3:7 的灰土作为垫层，其后在灰土上部施工砂垫层即可进入管道敷设工序。

（4）接口工作坑开挖：接口工作坑为方便管道接口施工而设置，施工时应依据管道接口位置，在管道沿线均匀开挖接口工作坑，接口工作坑的宽度一般为200～300mm，待管道接口施工完毕后应在接口工作坑回填砂石。

（5）管道吊装：依据图纸将不同管节吊运至安装位置邻近的沟槽两侧，进一步排管并做出标记，其后检查沟槽内部是否有杂物，将槽底清理干净后，使用汽车吊将管节平稳吊运至沟槽中，吊装过程中应检查吊装位置是否正确，避免出现误差。

图1 管道吊装

（6）管道焊接：依规进行管道的焊接操作，焊接前应检查管道对口部位是否准确，将对口错边量控制在运行范围内。焊接过程中严格控制焊接温度以及焊接速度，采用较小的焊接线能量以避免管道发生变形。管道焊接完成后，应及时进行射线检测以避免漏焊等问题。此外，应确保管道安装平直，并将管道的安装偏差控制在2mm 以内。

（7）阀门与补偿器安装：热力管道阀门一般安装于地面以上1.1～1.2m 的部位，阀门安装时应确保水平度以及垂直度，当采用焊接的方式安装阀门时，应将阀门打开；当采用螺栓连接的方式安装阀门时，应将阀门关闭。应依据补偿器的补偿能力，将补偿器分段安装于管道上，对于波纹补偿器应确保其与管道同轴，对于自然补偿器一般采用焊接的方式进行安装。

图2 补偿器安装

（8）管道的浸泡、试压、冲洗以及消毒：①管道浸泡。应确保管道灌水浸泡2d 以上，浸泡过程中及时检查管道接口部位是否存在漏水问题；②管道试压。将管道的试验压力设定为计算压力的1.5 倍，灌水稳压后检查管道是否出现变形、漏水、异常声响等；③管道冲洗。试压后对管道进行冲洗，冲洗水速保持在1m/s 左右，当出水口水色与入水口一致后，即可结束冲洗；④管道消毒。采用20mg/L 氯水对管道内部进行浸泡消毒，消毒时间不得少于24h。

（9）沟槽回填：采用分层回填并压实的方式进行沟槽回填，将每一层回填的厚度控制在200～300mm 范围内。

图3 沟槽回填