簡析大口徑直埋供熱管道施工工藝

　1 直埋敷設(shè)管道的管段類型

　　直埋敷設(shè)供熱管道根據(jù)管道變形及應(yīng)力分布特點(diǎn)一般可分為過渡段、錨固段。

　　1.1 過渡段 過渡段的一端為固定端(指固定點(diǎn)、駐點(diǎn)或錨固點(diǎn))，另一端為活動端(補(bǔ)償器或彎頭)，當(dāng)管道溫度變化時，能產(chǎn)生熱位移。

　　在過渡段的活動端處，溫度變化時管段基本處于自由伸縮狀態(tài)，隨著溫度的不斷升高，管段活動截面從活動端逐漸移向固定端，由于管段與周圍土壤之間的摩擦力作用，管段熱伸長受阻。隨著管段活動截面逐漸接近固定端，摩擦阻力增加至與溫升產(chǎn)生的熱應(yīng)力相等，該點(diǎn)管道截面受力平衡，管段不能再向活動端伸長，從而進(jìn)入自然錨固狀態(tài)，該點(diǎn)即為自然錨固點(diǎn)。過渡段中由于各點(diǎn)都有不同程度的熱位移，熱應(yīng)力得到部分釋放，因此過渡段的軸向熱應(yīng)力從活動端的零值逐漸增加至固定端的zui大值。

　　1.2 錨固段 錨固段由于受土壤摩擦力的作用，管段熱伸長受阻，當(dāng)管道溫度發(fā)生變化時，不產(chǎn)生熱位移。在錨固段內(nèi)管道的熱伸長*轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向應(yīng)力留存在管壁內(nèi)，使該管段應(yīng)力達(dá)到zui大值。

　　2 直埋供熱管道施工工藝

　　施工工藝：施工準(zhǔn)備－管坑開挖－墊層施工－套管施工－供熱管道防腐保溫、安裝－補(bǔ)償器安裝－水壓試驗－防腐保溫修補(bǔ)－管坑回填－路面修復(fù)。

　　其中施工準(zhǔn)備、供熱管道安裝、補(bǔ)償器安裝、水壓試驗、防腐保溫、路面修復(fù)等工序跟架空管道施工工序施工方法相同，在此不在贅述，具體施工方法和技術(shù)措施參見架空管道施工部分內(nèi)容。在這里主要敘述直埋管段管坑開挖、墊層施工和套管施工方法和技術(shù)措施。

　　2.1 直埋管段基坑開挖

　　2.1.1 基坑開挖采用挖掘機(jī)挖土，人工配合的方式進(jìn)行。

　　2.1.2 基坑開挖支護(hù) 根據(jù)工程地質(zhì)資料及現(xiàn)場的情況，基坑開挖深度較淺，采用4m鋼板樁密支支護(hù)的方式進(jìn)行基坑開挖。

　　2.1.3 管溝土方開挖及運(yùn)輸 ①根據(jù)本標(biāo)段土質(zhì)、地下水位、地下及地上構(gòu)筑物以及施工環(huán)境等情況。溝槽的開挖采用直槽開挖的形式，挖掘機(jī)械采用2方斗容量的挖掘機(jī)，運(yùn)輸土方利用10T的自卸汽車配合。②開挖前設(shè)置探坑，以摸清地下管線的情況，深度不少于2m，管線復(fù)雜或情況不明時加密探坑，探出的地下管線必須請管線的業(yè)主單位至現(xiàn)場進(jìn)行確認(rèn)和交底，同時請管線的業(yè)主單位對管線保護(hù)方面等內(nèi)容對我施工單位的施工進(jìn)行指導(dǎo)，作好保護(hù)措施。③為加快工程進(jìn)度，溝槽開挖及其它土方工程都以挖掘機(jī)施工為主，如有地下管線路段則只能用人工開挖，而挖到距設(shè)計標(biāo)高20-30cm后由人工檢平，避免超挖、擾動土基。需轉(zhuǎn)運(yùn)的土方采用自卸汽車運(yùn)土。④基坑開挖時，盡量考慮土方平衡，以盡量減少土方外運(yùn)的數(shù)量，土方平衡以詳細(xì)的基坑斷面平衡計算來實(shí)現(xiàn)，多余的棄土采取隨挖隨運(yùn)走，以減少占用場地影響施工和交通。⑤基坑開挖分層、分段依次進(jìn)行,層層下挖。⑥基坑開挖至接近底部時，留有一定厚度的保護(hù)層，一般0.2-0.3m，以保證不造成基底超挖，在基底底部施工前，分塊依次挖除該層保護(hù)層。⑦鋼板樁的打、撥采用機(jī)械施工，人工配合。

　　2.2 墊層施工 ①按墊層的結(jié)構(gòu)尺寸，測量放樣出墊層面標(biāo)高，每4-5米設(shè)置高程控制樁。按墊層面標(biāo)高掛線，人工攤鋪墊層材料，檢平墊層面，人工夯實(shí)或用打夯機(jī)夯壓密實(shí)。墊層與槽底同寬。②砂墊層厚度按照設(shè)計要求。人工夯實(shí)或用打夯機(jī)夯壓密實(shí)。

　　2.3 套管安裝 ①墊層經(jīng)過檢驗合格后，即可開始套管的安裝，復(fù)測基礎(chǔ)面標(biāo)高符合設(shè)計規(guī)范要求后，在基礎(chǔ)面上測量放樣，測放出檢查井的中心點(diǎn)及管道中線，根據(jù)檢查井中心點(diǎn)及管道中線掛設(shè)管道邊線，利用邊線來控制管道的走向和高程。②按設(shè)計圖紙要求，采用預(yù)制管構(gòu)件，按設(shè)計管道尺寸、質(zhì)量要求，驗收預(yù)制管。預(yù)制管機(jī)械運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場基坑旁邊，用汽車吊吊裝到基坑底，人工配合管道就位、安裝。③下管及安裝從下游向上游進(jìn)行。吊機(jī)下管時，由專人指揮，有明確、統(tǒng)一的指揮信號。放管時下降速度均勻，到達(dá)溝底時低速輕放。④下管以后，將管排好，然后對線校正。全井段管子移正墊平后，在管底兩旁用石子楔穩(wěn)不使移動。⑤管道穩(wěn)定后，再復(fù)核一次流水高程，符合設(shè)計標(biāo)高后才進(jìn)行接管工作。

　　2.4 直埋供熱管安裝

　　2.4.1 直埋供熱管道的坡度不宜小于2‰。高處宜設(shè)放氣閥，低處宜設(shè)放水閥。從干管直接引出分支管時，在分支管上應(yīng)設(shè)固定墩或軸向補(bǔ)償器或彎管補(bǔ)償器，并應(yīng)符合規(guī)定。

　　2.4.2 直埋管道上的閥門應(yīng)能承受管道的軸向荷載，宜采用鋼制閥門及焊接連接。管道變徑處(大小頭)壁厚變化處，也應(yīng)設(shè)補(bǔ)償器或固定墩，固定墩應(yīng)設(shè)在大管徑或壁厚較大一側(cè)。

　　2.4.3 管道焊接及附件等施工方法和技術(shù)措施詳見架空管施工部分內(nèi)容。

　　3 對大口徑管道保溫中玻璃鋼外護(hù)層的優(yōu)勢

　　對管道保溫成型，玻璃鋼外護(hù)和聚乙烯外護(hù)同屬兩步法，但兩者工藝不同。前者是先在工作鋼管外表面扣摸發(fā)泡，然后再在泡沫保溫層的外表面纏繞玻璃鋼外護(hù)層。后者則是先制作聚乙烯套管，再把它套到工作鋼管外，在形成的環(huán)形間澆注泡沫保溫層。

　　由于工藝不同，玻璃鋼外護(hù)除了可以避免聚乙烯在制作套管和“管中管”發(fā)泡中出現(xiàn)的弊病外，而且具有下列優(yōu)勢：①玻璃鋼外護(hù)與聚氨酯同屬于極性材料，有良好的粘結(jié)性能，可以實(shí)現(xiàn)工作管—保溫層—外護(hù)層三位一體。據(jù)北京鼎超公司委托北京質(zhì)檢單位對Φ1020玻璃鋼外護(hù)層聚氨酯泡沫塑料保溫管剪切強(qiáng)度的實(shí)際測試，其軸向剪切強(qiáng)度達(dá)0.15Mpa，高于CJ/T114和CJ/T129兩標(biāo)準(zhǔn)的要求(0.12Mpa)。②玻璃鋼外護(hù)保溫管可分段扣摸發(fā)泡，不僅泡沫密度均勻，而且避免了注泡時間過長，影響泡沫塑料的性能。③可以不加或少加支承環(huán)或支承塊，減少或避免了冷橋?qū)ν庾o(hù)層壽命的影響。而且玻璃鋼的耐溫性高于高密度聚乙烯,偶遇冷橋，也不會影響玻璃鋼的性能和壽命。④玻璃鋼外護(hù)屬開放式作業(yè)，便于對各工序做質(zhì)量檢查。例如“管中管”的發(fā)泡是否泡滿，有否孔洞，很難檢查。而玻璃鋼外護(hù)系扣摸發(fā)泡，拆摸后一目了然。

　　關(guān)于現(xiàn)場保溫補(bǔ)口問題，以前人們對玻璃鋼的可靠性比較擔(dān)心。通過近幾年的攻關(guān)，技術(shù)有了發(fā)展，并已在高地下水位地區(qū)的大口徑120℃高溫水保溫管工程應(yīng)用考驗，證明是成功的。

　　高密度聚乙烯外護(hù)對大口徑管道的現(xiàn)場補(bǔ)口質(zhì)量問題，到是成了問題。熱熔接聚乙烯補(bǔ)口對中小口徑管道效果較好，但對大口徑管道，由于聚乙套袖壁厚、發(fā)硬，如遇稍有變形，熔接時，很難使套袖與母管聚乙烯兩張皮緊貼粘牢。