天津市城安热电有限公司 天津 300204
摘要：直埋热水管网在冬季采暖运行中，管网因设计制造安装缺陷、材质老化等原因而导致管道出现泄漏的情况时有发生，它给供热采暖运行工作带来很大的麻烦，一旦出现泄漏，轻者局部停供、重者锅炉房就要停止供热；不仅能源浪费、能耗增加，很容易造成用户投诉，因此紧急投入抢修是首要任务，用最短的时间恢复供热是集中供热技术人员研究的课题。在抢修时遇到阀门不严、致使热水涓涓不断无法施工的情况，是抢修人员最为头疼的事，其场地工况恶劣、抢修难度之大是其它管线不能比拟的。
关键词 集中供热 直埋热水管网 抢修技术
1 直埋热力管道泄漏原因分析
1.1热力耦合作用:热力管道运行时由于管内热媒温度较高，受热膨胀会产生巨大热应力，热应力作用于管道，使管道受热膨胀伸长，周围土体又会阻碍管道的位移场变化，这时就会产生裂纹。
1.2 管土相互作用:地下直埋管线与其周围的土体在动力作用下是一个相互作用体系。用来模拟地下管线与周围土体之间相互作用的一个特殊单元叫做管土相互作用单元，简称PSI，但其实管土相互作用单元并不是真的划分管道周围的土体，土体的范围通过管土相互作用单元的刚度来反映。管土相互作用单元示意图如图1所示，PSI单元的一侧与管线共用节点，另一侧节点为远域，如土体表面。
1.3 管道材料本身特性:目前城市热力网管道管材以钢管为主，而钢管的特点是耐高压、耐振动，重量较轻、单管的长度大和接口方便，整体性强，但是承受外荷载的稳定性和耐腐蚀性差。这也是在工程选材上尽量采用强度较高、质量符合国家规定的管材的原因。
1.4 流体本身特性:供热管网上水时直接使用自来水，而不进行水处理，自来水内含有溶解氧、氯和碳酸氢钙，加热后可以分解成二氧化碳。氧、氯和二氧化碳都可以对管道进行腐蚀。
1.5 地质条件的影响:沿管线走向的工程地质条件是影响管道破坏的又一因素。管道在穿过不均匀场地土时，土体出现明显的竖向位移、横向位移，地形和岩性突变使管道在不同土体类型中变形不同而破坏。土体类型变化以及地形、地貌条件，断层等对管道破坏也有很大影响。
1.6 管道周围环境的影响:地下直埋管道直接接触土壤，而土壤是由各种无机物质及有机物质的腐败产物所组成，并含有盐类和其他物质的溶液和水分。土壤胶体带有电荷，并吸附一定数量的阴离子，当土壤中存在少量水时，土壤即成为一个由带电胶体与离子组成的导体，管道在土壤中就会发生电化学腐蚀过程。由于土壤的不均匀性，导致腐蚀程度差异较大，其类型主要是局部腐蚀，极易造成管线的腐蚀穿孔破坏或断裂。
1.7 施工质量上的因素:近年来，由于一些人为因素导致管道爆裂的事故出现得越来越多。例如:地基勘探破坏管道、挖掘机挖破管道、路面打夯机振断管道以及破坏管道地基，导致基础下沉，管道由于不均匀沉降断裂等等。另外，管道基础未按要求处理，导致管道不均匀沉降，以致损坏接头;焊接质量不过关，导致管道焊缝有夹渣、气孔或焊缝不均匀，以致使用以后漏水;法兰连接没有使用合格的橡胶圈或螺栓使用不匹配，导致受力不均匀，影响日后使用;管道防腐质量不过关，没有按管道防腐层的标准和要求施工，或镀锌管道没有就镀锌破坏处做特别处理;管道埋深太浅，又过重承担负荷，或在地质松软处管道埋深小于1 m时又没有套管或钢筋混凝土保护，管道很有可能被压坏;管道接口质量差等等这些现象也很常见。
2 管网抢修步骤
以支网管道泄露为例、第一步要关断支网的分支门；第二步要马上投入机械和人工开挖出集水坑；第三要放置好抽水设备；第四将漏点确切部位找出来；第五要立刻制定出补救技术方案，能够补焊维持运行的就补焊或打卡子堵漏，不能补焊打卡子的就要断管，并将有问题的管段拉掉一节，有的漏点出在固定墩内部（固定板与管道焊接部位），有的出现在补偿器上，有的出现在管道接口或局部腐蚀点。
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3 减少直埋管道故障率的措施
3.1 热网主次的划分
对于供热面积及供热半径较大的热网系统，―般在设计阶段可将其分为三个级别：供热热源为最高级，供热干线为较高级，分配到供热用户及用户支管为较低级。其主要优点是减少了因提高可靠性所需增加的投资，同时也提高了供热管网的可控制性，在出现事故的情况下运行质量高、控制方便、而且能实现限额供热。
3.2 供热管网采用分段控制
在供热管网上装设分段控制阀，可将热网管线合理分段，是提高热网可靠性保障的有效措施之一。热网系统借助于管线上安装的分段控制阀，可方便在管网发生故障时采取措施，从而减小停止供热的范围。分段阀可设置在输送干线和配送干线上。设置于配送干线上的分段阀应位于分支干线上节点之后，这样可保证分段阀后的管道发生故障时，阀前用户可以正常供热。热网分段可减小发生事故时所停止供应热负荷占全部热负荷的比例。必须指出，采取分段的措施后，将增加阀门的投资，但阀门所占费用不大。由于热网元件数量的增加，故障率也将随着增加，可靠性随着减小。但故障发生时，停止供应热负荷所占全部热负荷的比例对可靠性的影响更大。因此从整体上看，可靠性还是增加了。
3.3 提高热网的备用水平
借助于设备与管网的备用提高减少事故状态的次数。例如，可设置复线管网及环网。设置成环网不但可以提高备用水平，同时可减少停止供应热负荷所占全部热负荷的比例。增强热网元件能够增强管网的质量，高质量带来的低故障率可减小事故发生的可能性。
4 供热管道工程质量控制措施
4.1、砂层回填的质量控制
槽底砂垫层的质量控制，首先要控制砂的质量，砂料应干湿度适中，粒径均匀，不含淤泥结块，其次，严格控制砂垫层回填的厚度和高程，在回填前要复核槽底的密实度和槽底标高，当确认无误后，方可允许回填。砂垫层应该回填夯实，一般应采用夯实机进行夯实，夯实完后对厚度和密实度进行检查，密实度一般为95%，厚度一般不少于200毫米，高程应符合安装热力管道管底高程的要求。
4.2、沟槽开挖的质量控制
在沟槽开挖前，要根据现场土壤类别、土质情况确定适当的放坡坡度。对设支撑的沟槽坡度一般采用1：0.05，对于较深的沟槽，宜分层开挖。挖槽土方应妥善安排堆放位置，一般情况堆在沟槽一边，在另一边留出工程材料和施工机械进出场的道路，以方便下管施工，堆土下坡脚与槽边的距离根据槽深、土质、槽边坡来确定，其最小距离不应小于1米。同时，在沟槽开挖前还要确定合理的开槽断面和槽底宽度，开槽断面由槽底宽、挖深、槽底、各层边坡坡度以及层间留台宽度等因素确定，槽底宽度应为管道结构宽度加上两侧工作宽度。因此，确定开挖断面时，要考虑工程安全和质量，做到开槽断面合理。另外，在雨季施工时，应防止槽底泡水，在沟槽四周叠筑闭合的土埂，必要时要地沟外开挖排水沟、集水井，用水泵进行抽水，沟槽见底后应随机进行下一道工序，否则，槽底应留20厘米土层不挖作为保护层。
5 总结
随着社会飞速发展，直埋供热管道也在不断的进步，而随之也暴露出越来越多的问题，其中安全问题最为引人关注。管道被埋以后，由于供热要求并不是一成不变，故管道不断经历着温度升降，在这期间各管段的热位移和摩擦力等都会有所改变。受到管道铺设状态的影响，很多管段都容易出现问题，并不一定是供热效率最高的地方容易出现故障。现在多设计在管段内增加补偿器作为过渡，可是伴随着供热管道温度的不断变化，会出现与设计状态不符等情况，从而造成管段被破坏。所以我们也应该综合考虑管段所受的压力、循环温差、管径以及厚壁对于管道的影响。
参考文献：
[1] 城镇供热直埋热水管道技术规程[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.1.
[2] 讨论集中供热无补偿直埋管道技术[J].城市建设理论研究：电子版，2013（34）.
论文作者:陈强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/7
标签：管道论文; 管网论文; 沟槽论文; 相互作用论文; 土壤论文; 开槽论文; 管线论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;