关键词：供热工程建设；直埋；无补偿；冷安装技术；探索
前 言
目前热力管网的直埋敷设在国内外已经被广泛地应用在许多供热工程中，其主要原因是由于该系统设计中设有补偿器固定墩，减少了系统中危险点的数量，提高了安全；节约了工程资金；施工周期短，管道寿命长；维护费用低以及热损失小且不影响地面环境 外貌等优点。
一、热网管道的直埋无补偿技术相关理论研究
在进行直埋热水管道工程设计的过程中应用弹性变形方法，所谓弹性变形方法指的是将热水管道的弹性变形控制在一定的范围之内，使热水管道始终处于弹性状态，直埋无补偿技术主要产生轴向应力，而轴向应力主要由管道的自身强度所承受。第三强度理论为热网管道的直埋无补偿技术的主要理论基础，下面对于第三强度理论进行详细的介绍：可以将应力分为一次应力、二次应力以及三次应力，其中一次应力指的是工作压力的直管中产生的应力，也可称之为内压环向应力；二次应力也可称之为温度应力，是由于无法自由释放的热胀冷缩在直管中所产生的应力，例如由于温度的升高所产生的轴向应力；三次应力也可称之为峰值应力，主要是由于直管向管件在承受一次应力和二次应力以后释放变形所产生的应力。直埋管线中的二次应力比一次应力大得多，因此直埋管线中的轴向温度应力对于直埋管件的安全性有非常重要的影响。
二、直埋热网管道系统
1.直埋无补偿敷设系统设计
在整个供热工程的过程中都应该贯彻热网管道直埋无补偿敷设系统的设计理念，主要包括设计保温直管、接头、管件以及阀门等，要根据运行参数的变化来进行热网管道直管的强度设计，严格控制一、二、三次应力的变化范围，只有这样才能保证整个系统安全的运行，热网管道直管在相应工况条件下会出现循环塑性变形、局部失稳和整体失稳等不良现象，因此施工人员应通过设置相应的补偿装置进行补偿，采用强度特性比较好的结构和尺寸来设计热网管道的管件结构，这样能够最大限度的降低应力，为了有效的防止管件由于热涨产生变形和转移应当设置一定量的固定墩，应当综合考虑直管的强度和稳定条件以及连接直管的管件及阀门的强度来设置热网管道系统中的补偿器和补偿弯管。
2.直埋热网管道系统安装
施工过程中的各个管道是通过焊接的方式进行连接的，应当通过一级焊缝验收以保证焊接质量，同时还要保证管道和管件的接头质量，通过向管道周围填砂来不断的提高摩擦力，这样能够有效的防止保温层的破坏。
3.直埋网管道系统的运行
连续运行和问歇运行是供热管道两种主要的运行方式，温度的频繁变化容易对这两种方式产生影响，随着温度变化频率的增高，对于管材造成的损害也逐渐增大。因此应当在直埋热网管道系统的运行过程中尽量避免水温出现变化，充分的做好供热调节工作。
二、供热管道直埋无补偿冷安装
经过多方面的研究和实践，在对供热管道进行直埋敷设的过程中无补偿直埋逐渐替代了补偿直埋，其中冷安装与预应力安装是无补偿直埋的两种主要安装方式。采用无补偿冷安装方式容易产生较大的轴向应力，在首次升温的时候容易产生较大的热膨胀量，但是这种安装方式施工比较简单，不会产生用人和额外补偿器的费用，具有比较短的施工周期，因此在热网管道的施工项目中得到了广泛的应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在无补偿冷安装的过程中的管道应力决定了无补偿冷安装的安全性。在应力计算的时候主要采用下面的方法，钢材在计算温度下的基本许用应力要大于一次应力的当量应力；一次应力与二次应力的当量应力变化范围应当控制在钢材在计算温度下的基本许用应力三倍范围之内，一次应力、二次应力和峰值应力的当量变化幅度应当小于钢材在计算温度下的基本许用应力的三倍。Q235 号钢是目前我国供热直埋管道采用的主要材料，Q235号钢的需用应力为125兆帕。要在直埋热网管道的具体施工过程中进行无补偿冷安装，要同时计算其基本许用应力和锚固段最大允许循环的温度差以及验算和合理设计弯头、变径、三通、折角的应力。首先计算弯头应力，在确定弯头臂长的前提下验算弯头应力，确定管网的驻点和锚固点的位置。其次，进行变径设计，由于在直埋无补偿管道中的变径两侧直管道具有不同的应力，下级管径应力要小于上级管径应力，会在变径处产生较大的峰值应力，进而破坏变径。再次，支线三通应当在靠近锚固点或驻点等主管线热位移少的区域设置，支线三通可以采取Z型弯的形式。最后是折角设计，由于路由及安装条件很容易影响管道安装过程，会造成管道折角的出现。相比于弯头，折角的应变吸收能力较弱，但是其应力水平比较高，因此比较容易产生破坏。在直埋无补偿冷安装设计以及施工过程中既要按照相应的规程进行强度的设计，还要通过采取相应的措施来避免整体失稳、局部失稳或者椭圆化现象的出现。首先在管材要求上，由于供热管道中的保温管通常采用高密度聚乙烯或者耐高温的聚氨醋保温材料预制，应当保证工作钢管、聚氨醋泡沫塑料保温层和高密度聚乙烯外护管能够紧密连接成一个“三位一体”的结构。然后，在设计要求上，在直埋无补偿冷安装施工三通管的设计过程中应当根据不同的管径进行特殊的加固对于大口径直埋管道上通常采用加强板的三通，这样能够有效的避免预应力集中造成折角处产生低循环疲劳破坏以及局部失稳破坏。最后在焊接机检验要求上，必须保证现场的焊接工作质量。
三、直埋无补偿冷安装在设计及施工中的关键点
直埋无补偿冷安装供热管道在设计中除按照规程进行强度设计外，同时还应采取相应的措施来避免出现整体失稳、局部失稳和椭圆化变形。
1.管材要求
采用钢管、保温层和外护层紧密结合的整体式预制保温结构。当钢管内热水的温度变化时，整个保温管将一起伸长或收缩，保温结构层间不能发生滑动；保温结构应具有传递剪切力的能力，钢管、保护层和外护层互相之间应有足够的粘结强度；保温管和外护层应具有足够的强度，能够抵抗土壤的压力，尤其在管道转弯及分支等变形部位土壤压力较大；保温管外护层必须具有良好的防水功能，现场接头施工必须保证封闭严密。
2.设计要求
使用大弯曲半径的弯头，所有直埋管道大口径弯头的弯曲半径不小于2.5倍公称直径。弯头的壁厚比相同管径的钢管壁厚多 2mm。
3.焊接及检验要求 现场焊接应保证焊透，管径大于或等于DN400的钢管及管件焊接应采用氢弧焊打底，并采用双面焊。
五、结语
总而言之，采用冷安装的施工方式能够缩短施工周期，减少运行过程中管道的漏点，能够有效的推动我国供热行业的迅速和良性发展。直埋预制保温管无补偿冷安装敷设方式采用先进的应力分析法，已得到国内外供热界的普遍承认，已经是一项很成熟的技术，我们相信在日后的实际应用过程中认真对待每一个细节，把握好工程质量，供热管道无补偿冷安装直埋技术会在节能减排的过程中发挥巨大作用。
参考文献：
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[3]王洪涛.热网管道的直埋无补偿技术[J].城市建设理论研究2014,26(18)：32-36.
论文作者:王晓华
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷23期
论文发表时间:2020/4/3
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