浅谈热力管道在综合管廊内敷设的技术要点

熊 鹰 十堰市建筑设计研究院

1 前言

从2015年国务院办公厅发布《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》（国办发〔2015〕61号）至今，全国已有25个城市成为综合管廊试点城市。随着各城市的地下综合管廊项目逐步推进建设，热力管道入廊敷设已经成为热力管道设计的一个重要课题。

目前仅有GB50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》对管廊中的热力管道做出了部分技术要求，在设计过程中还是主要参考CJJ34—2010《城镇供热管网设计规范》，以及17GL401《综合管廊热力管道敷设与安装》、17GL701《综合管廊通风设施设计与施工》两本国标图集。由于热力管道在管廊内敷设，其敷设环境与传统的通行地沟相似，目前已设计的管廊内热力管道仍沿袭传统的通行地沟架空敷设设计方法，采用有补偿设计。但与传统通行地沟设计不同的是，综合管廊设计与热力管道设计通常由不同的设计单位设计，综合管廊设计单位一般对热力管道设计了解较少，通常会出现管廊结构设计无法承受热力管道推力、断面设计无法适应热力管道支架布置、附属设施无法满足热力管道工艺要求等技术问题。本文总结作者在若干热力管道入廊设计项目中需注意的几个技术要点，对今后的设计提供参考。

2 管廊结构承载能力设计

综合管廊结构设计应对承载能力极限状态和正常使用极限状态进行复核计算。热力管道固定支架的设置需与管廊的土建结构设计、管廊进出线位置、分支等因素综合考虑，应在管廊结构承载能力范围内合理选择补偿方式、设置固定支架。由于管廊内热力管道采用有补偿敷设，补偿器的选用直接对综合管廊的断面尺寸和综合管廊的结构受力产生影响。因此热力管道设计单位在选择轴向波纹管补偿器时，首先应与管廊设计单位核实管廊结构是否可以承受最大推力的固定支架对管廊结构产生的力矩。

如果管廊结构无法承受产生的力矩，可与管廊设计单位协商在大推力固定支架处采取加固措施；如无法进行加固，则考虑选用无内压推力的旁通压力平衡式补偿器，减小固定支架的最大推力，从而满足管廊结构的允许力矩。目前旁通压力平衡式补偿器造价较高，流通阻力比套筒或外压轴向波纹管补偿器大，会增加建设方投资及检修成本，应在选用旁通压力平衡式补偿器之前与建设方充分沟通。旁通压力平衡式补偿器通常的径向尺寸为管道径向尺寸的1.5～2倍，在热力舱室断面设计时应考虑补偿器对断面尺寸的影响，并核实管廊吊装孔是否可以顺利吊装补偿器。

作者在参与某一蒸汽管道入廊设计项目中，由于管廊设计与热力管道设计前期没有进行沟通，向管廊设计单位提出推力复核计算时，该管廊已经施工完毕，管廊结构并未考虑热力管道固定支架荷载，导致管廊结构允许推力不能满足选用外压轴向波纹管补偿器补偿的热力管道固定支架的最大推力，最终只能选用了造价较高的旁通压力平衡式补偿器，不仅增加了工程建设成本，而且影响了检修通道净距。

国内某管廊项目的蒸汽管道还有在管廊里使用旋转补偿器的设计出现，虽然旋转补偿器造价低、补偿能力大、维护成本小，但是安装旋转补偿器需要较大的空间，在本来空间紧凑的管廊中可以使用旋转补偿器，必然是因为热力舱断面设计过大造成的，这样做不仅浪费地下空间，而且增加了建设方不必要的投资成本。所以在管廊断面设计之初，应充分考虑当地供热企业的实际需求，避免造成不必要的浪费。反观旋转补偿器推力小、补偿能力大的优点，确实适合压力较大，温度较高的工业蒸汽管道使用，在管廊结构不能承受大推力的情况下使用旋转补偿器是一个非常经济的选择，但在相对封闭的管廊里使用填料压紧式结构的旋转补偿器，其安全性值得进一步讨论。

3 热力舱室断面设计

根据GB50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》综合管廊通道净宽的规定：综合管廊内两侧设置支架或管道时，检修通道净宽不宜小于1.0m；单侧设置支架或管道时，检修通道净宽不宜小于0.9m；配备检修车的综合管廊检修通道宽度不宜小于2.2m。

因此，热力舱室断面内部净宽设计主要考虑舱室安装管道后是否有足够的检修通道，大口径管道可能还需要考虑通道具有叉车或检修车的通行的能力。图1为一个典型的管廊断面图，一般管廊设计单位在热力舱室断面尺寸设计时仅考虑了管道外径尺寸，而忽略了管道保温厚度及补偿器径向尺寸，同时可能还会考虑在热力舱室侧墙上预留管道。

图1 典型管廊断面图

但是，这样的断面设计并没有考虑到后期管道附件的运输安装，以及管道支架的空间预留，而热力管道设计单位采用了钢立柱固定支架做法（见图2），结果导致钢立柱占压DN300预留管线管位，热力舱室中间的检修通道也因钢立柱占用，无法满足检修通道净宽要求。虽然固定支架可以采用水平错位布置，但遇到管廊折角处两侧管线的固定支架无法错位太远时，仍会造成通行困难的问题。所以在管廊断面设计时，管廊设计单位与热力管道设计单位应充分对热力舱室断面尺寸进行适应性沟通，以期达到最优化的断面尺寸和最合理的空间位置。

图2 热力舱钢立柱固定支架断面图

4 热力管道布置

热力管道在管廊敷设设计方法与通行地沟内敷设设计方法类似，在长距离直管段管廊中敷设的热力管道直管段，支座间距宜以统一的模数布置；在管廊的折角处及变坡点等特殊情况下，应就近设置固定支架。固定支架布置时应避开管廊在折角处的变形缝，设置位置还应满足管廊结构设计对固定支架距变形缝的距离要求，一般情况下热力管道的固定支架与现浇管廊变形缝的距离不小于5m。

根据GB50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》第5.1.7条要求，压力管道进出综合管廊时，应在综合管廊外部设置阀门。因为管线维护人员可以通过管廊外设置的阀门，在事故发生第一时间切断管廊内部管道与外界管道的联系，避免更大的破坏。而且，热力管道出入廊及主管道分支出线也应在管廊外设置固定点或采用柔性设计，避免管廊外管道对管廊内管道产生过多影响。通常出入廊管道采用直埋敷设或地下空间架空敷设，直埋敷设的管道可在管廊入口前设置直埋固定支架，或在入廊之前设置“Z”型及“π”型补偿管段；地下空间架空入廊的管道如采用波纹补偿器补偿设计，可直接在管廊入口前设置固定支架，如管道采用自然补偿设计，可在管廊入口前设置方形补偿器。

5 管廊附属设施设计

5.1 通风设施

不管是季节运行，还是全年运行，热力管道在运行时都会向外散热。根据GB50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》第7.2.6条要求，当综合管廊内空气温度高于40℃或需要进行线路检修时，应开启排风机，并应满足综合管廊内环境控制的要求。而根据GB50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》第6.5.3条规定，管道及附件保温结构的表面温度不得超过50℃。需要注意的是，这两个要求的温度是不同的。

因此在热力管道保温设计时，应考虑到管廊结构的散热量与排风机换气的散热量是否满足管道散热对满足上述温度规定的要求，尽量保证管道及附件保温结构的表面温度不超过40℃。如无法满足，应向管廊设计单位提出增加平时排风量的要求，以免出现通风机常开却满足不了管廊内环境控制要求的情况。

5.2 排水设施

热力管廊的最低点，管廊倒虹段，应设置事故排水。虽然排水系统一般设置冷水泵，但是热力管廊内布置的高温介质热力管道，在出现检修放空或事故排水时，由于泄水量大、水温较高，所以热力管廊内集水坑的潜水泵应设置耐高温的热水泵，管道应采用无缝钢管，以免检修放空或事故排水时烧坏水泵，破坏排水管路。在热力管道设计时，还应向管廊单位提供每个泄水点的排水量，以便管廊设计单位校核排水设计容量及潜水泵设计参数。

6 结束语

以上为作者在热力管道入廊项目设计过程中总结出的几点技术要点，为今后的管廊设计和热力管道设计提供参考，建议在设计过程中管廊设计单位与各专业设计单位应充分沟通配合，充分利用管廊内的良好条件，全力达到管廊的设计初衷，充分发挥地下综合管廊对满足民生基本需求和提高城市综合承载力的重要作用。随着国内越来越多超大规模的管廊项目启动，热力管道入廊的设计需求会越来越多的出现。对于热力管道在综合管廊中敷设的设计思路也应该会在这一过程中得到拓宽和发展。