小区热力管网直埋敷设技术及其应用

 　摘要：随着城市生活小区的基础设施建设不断完善，小区热力管网的建设问题也开始逐渐被人们所关注。针对这个问题，我们对小区热力管网无补偿直埋敷设以及一次性补偿直埋敷设这两种技术进行了分析和探讨，最后再简单介绍了敷设热力管网时一些应该注意的事项。 

　　关键词：热力管网；直埋敷设；应用 

　　随着我国经济的不断发展，城市化进程也在不断深入，城市生活小区的数量越来越多，规模也越来越大，这些情况都要求要完善各小区的基础生活设施建设，以提高人们的生活质量，而热力管网正是城市和小区的基础生活设施之一。热力管网是现代化城市建设中一个重要的组成部分，通过科学敷设热力管网进行集中供热，以改善分散供热中热能利用率低，以及对城市空气污染严重的问题。敷设热力管网，对于促进城市节约型经济的发展，改善城市空气质量，提高人们的生活质量具有重要的意义。 

　　1小区热力管网敷设的方式选择 

　　目前城市供热管网的敷设主要有三种方式，分别是管架敷设、地沟敷设以及直埋敷设。而我们所要讨论的是热力管网的直埋敷设方式。根据城镇供热管网设计规范的规定，小区供热管网的建设不宜采用地沟敷设，因为热力管网采用的是岩棉保温材料，这种材料的吸水性比较强，在受潮之后，其保温效果就会大大降低，造成供热过程中热量的大量损失。再加上如果遇到地沟堵塞、内部积水的情况，保温管线长期浸泡在水中就会被严重腐蚀，导致保温材料脱落。另外，和地沟敷设相比，直埋敷设则具有更小的占地、更短的施工期、更长的使用寿命和更小的维护量等优点；而相对于管架敷设来说，直埋敷设则具有更好的城市美观效果，而且供热过程中的热量损失较小；因此，根据对这三种热力管网敷设方式的比较，采用直埋敷设对于目前的小区热力管网建设来说无疑是最合适的。 

　　2小区热力管直埋敷设的方式和技术分析 

　　在一般的情况下，直埋敷设热力管道由于和土壤之间的摩擦和支撑作用，其热应力要比供热管道内部产生的内应力要高很多，因此，热应力就决定了直埋敷设供热管道的安全性能。而由于热应力的影响，供热钢管在使用的时候会发生热变形，从而影响到管路。为此，目前，供热管网直埋敷设的方式主要分为无补偿直埋敷设方式以及一次性补偿直埋敷设方式这两种。 

　　2.1无补偿直埋敷设 

　　无补偿直埋敷设即是在热力管路中没有设置补偿装置，是一种比较特殊的管道安装方式。又可以分为无补偿冷敷设和无补偿预应力敷设。而根据采用的加热介质不同，又可以将无补偿预应力敷设分为热水预热、电预热和风预热三种敷设方式。 

　　2.1.1无补偿冷敷设 

　　无补偿冷敷设是指热力管线的焊接温度和沟槽回填温度相同，即是在正常的环境温度下进行热力管线的焊接以及沟槽回填工作，是一种不采取补偿器的安装方式。这种方式的设计充分发挥了管道自身的承载能力以及自限性特点，通过利用相应的力学理论来进行不同载荷条件的组合可能性，按不同的性质、来源、危害程度以及作用范围来对热应力进行分类，同时，结合不同强度条件的验算、从而实现热力管线的无补偿安装。在城市供热工程的建设中，供热管道管壁的厚度主要取决于介质的温度和压力，同时还要考虑跨度和腐蚀余量等因素，不过对于直埋敷设热力管道，由于存在土壤支撑的作用，所以可以不必考虑跨度的影响。因此，热力管道的管壁厚度则主要是由温度、压力的等级决定，而相关的规定也对各种温度和压力下的管壁厚度做出了要求。同时，由于无补偿冷安敷设的管道安装是在一个冷态环境下进行的，在这个环境中，管道的应力为零应力，而在热力管网运行时，由于运行过程中的温差比较大，就会在管道中锚固段产生一个比较大的轴应力，因此如果有必要的话，还要对热力管道采取相关的技术处理，可以尝试加大管壁的厚度。而对于小区热力管道敷设中的折角的问题，可以在管道敷设的时候对比较大的折角进行分解，分解成几个角度比较小的折角，而如果两个或者几个以上的大折角之间的距离比较近，不易分解，则可以采用加厚的弧形弯管来取代这些折角，从而降低供热高峰期时管道发生疲劳破坏的几率。虽然热力管网的无补偿冷敷设有着比较严格的施工工艺要求，但是相对于有补偿直埋敷设来说，其工作量就要小得多了。 

　　2.1.2无补偿预应力敷设 

　　无补偿预应力敷设是指在热力管道敷设到1000m以上的时候，先将管道进行预热，加热到一定温度，待管道为温度下降到正常安装温度再继续进行敷设。由于热力管道事先承受了一定的拉应力，因此，在后面的进行供热工作的时候，管道的拉应力会随着温度的升高而减小，在管道的温度升高到敷设时的预热温度时，其拉应力就为零，而管道的温度继续升高的话，管道的的压应力、也就是热应力也会随之开始上升，在管道的温度达到正常工作温度的时候，其内部产生的热应力仍然比管道的许用应力要小，其安全性就在可控范围以内。因此，就可以实现在没有补偿装置下热力管道的正常工作。简单说来，无补偿预应力敷设的工艺流程和原理是：首先对直埋敷设热力保温管道进行加热预热，从而使热力管道可以自由的伸长，以便消除热力管道在敷设过程中的残余应力；然后是在热力保温管道达到或者接近理论上的伸长量时，将管道回填，并用沙土压住使其降温，再利用一次性补偿器来封闭连接各个预热阶段的热力管道；最后使热力管道的应力在进行通热工作运行之前可以得到比较充分的释放，进而提高热力管道热伸长的均匀性。 

　　2.2一次性补偿直埋敷设 

　　一次性补偿直埋敷设是在管道的某处设置一个固定的支架和一个一次性补偿器，其工作原理是通过将一次性补偿器焊接在热力管道上，然后把定位角钢拆除，对管道进行加热，使之达到预定温度，管道受热后会伸长，而该波纹膨胀节段的补偿器就会被压缩，在这种状态下，再将补偿器外套筒锯形搭接焊缝焊死，在这之后，补偿器就成为了热力管道的一个刚性的整体，而失去补偿能力。在工作过程，则通过热力管道自身的压缩以及拉伸弹性变型来补偿。一次性补偿的直埋敷设方法补偿了热力管道在某一段管道设计温差上的一部分变型量，使管道压缩和拉伸的平衡点和变形总量的中心点重合，使管道压缩应力和拉伸的应力基本上平衡，从而降低热力管道受到的压缩和拉伸变形应力降低。 

　　因为一次性补偿器适用于工作温度在120℃以下，压力≤1.6Mpa的工作环境中，根据使用寿命可达30年以上。因此，这也就决定了一次性补偿直埋敷设方式也是适用于工作温度在120℃以下的高温水管道，以及埋深达不到稳定要求的热力管线。 

　　3小区热力管网直埋敷设应注意的相关事项 

　　进行小区热力管网的直埋敷设，首先要注意选择防水、防腐以及机械强度等各项性能都符合相关指标的管材管件；其次要尽量减少弯管的使用，管道自然弯曲的角度最好小于5°；再者，从主管引出支管时，如果支管长度大于6m到8m，憎应该设置“Z”型或者“L”行的弯管；还应该注意直埋敷设管道不能和排水井以及雨水井交叉等。 

　　4 结语 

　　城市小区热力管网的直埋敷设由于具有成本低、造价低、工期短、寿命长以及技能环保等优点，目前在国内外都得到了比较广泛的应用，其技术已经逐渐趋于成熟。因此，直埋敷设技术可以作为城市小区热力管网建设的一种理想技术，并以其集中供热、降低浪费、减少污染等特点实现着城市热力管网的社会效益、经济效益和环境效益。 

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