王林義

(山西省第二建筑工程公司，山西太原 030031)

1 工程概況

無補(bǔ)償直埋敷設(shè)采用敞溝電預(yù)熱方式降低軸向應(yīng)力，設(shè)計(jì)供水溫度120℃，回水溫度60℃，設(shè)計(jì)壓力1.6 MPa，管道選用外保護(hù)套管為聚乙烯的預(yù)制直埋保溫管，鋼管采用螺旋鋼管。

2 工藝原理

無補(bǔ)償直埋供熱管線焊接安裝完畢后，應(yīng)用電預(yù)熱技術(shù)將預(yù)熱管段伸長至此段管網(wǎng)運(yùn)行后最大伸長量的一半，預(yù)熱后馬上回填夯實(shí)，利用鋼管、保溫層、外保護(hù)層及土壤各部分之間的摩擦力，使鋼管冷卻后，不至于回縮，此時(shí)鋼管一直處于拉伸狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)管道的一半膨脹變形已經(jīng)提前釋放，管道軸向應(yīng)力降低至有補(bǔ)償安裝的一半，在運(yùn)行期間，供熱管線就不會(huì)出現(xiàn)拉伸屈服狀態(tài)。

3 施工操作要點(diǎn)

3.1 溝槽開挖

土方開挖前，應(yīng)對(duì)開槽范圍內(nèi)的地上地下障礙物進(jìn)行清理或保護(hù)。根據(jù)施工現(xiàn)場條件、設(shè)計(jì)開挖深度、土質(zhì)、有無地下水等因素選用不同的開槽段面，確定各施工段的槽底寬、邊坡、留臺(tái)位置、上口寬、堆土及外運(yùn)工程等施工措施。當(dāng)施工現(xiàn)場條件不能滿足開槽上口寬度時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)的邊坡支護(hù)措施，在地下水位高于槽底的地段應(yīng)采取降水措施。采用機(jī)械開挖，應(yīng)有200 mm預(yù)留量，宜人工配合機(jī)械挖掘，挖至槽底標(biāo)高。土方開挖時(shí)，按照有關(guān)規(guī)定設(shè)置溝槽邊護(hù)欄、夜間照明及指示燈等設(shè)施，并按需要設(shè)置臨時(shí)道路或便橋。開挖深度的測量，應(yīng)在20 m測一個(gè)開挖深度并繪制草圖，設(shè)專人指揮開挖，開挖一段后，進(jìn)行坡度測量，設(shè)置高程樁，以便人工開挖修溝，每20 m設(shè)一個(gè)高程樁。溝槽開挖至直埋保溫管接頭處設(shè)一個(gè)工作坑，并在機(jī)械開挖時(shí)一次挖成，減少人工開挖量。在有水不能排干的溝槽，采用鋪設(shè)片石或碎石等方式，進(jìn)行盲溝排水，保證干槽施工。

3.2 填砂

槽底填砂適用粒徑小于7 mm砂，填砂密實(shí)度達(dá)到95%，槽底填砂厚度為20 cm。

3.3 管道鋪設(shè)

管道運(yùn)輸采用起重機(jī)配合運(yùn)輸車輛運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，并沿溝排開;運(yùn)輸及布管時(shí)應(yīng)注意:裝卸車時(shí)采用平衡吊帶法，為避免吊裝時(shí)磕碰保溫層采用帆布吊帶，吊帶選用按管材重量考慮。管子下溝前，應(yīng)將溝內(nèi)雜物清理干凈，管內(nèi)有雜物必須清理干凈。保溫管使用起重機(jī)進(jìn)行下管，吊點(diǎn)應(yīng)選擇兩點(diǎn)使保溫管平衡，穩(wěn)吊穩(wěn)放，不得將管子直接推入溝內(nèi)，以免破壞管道保溫層。

3.4 管道對(duì)口

管子組對(duì)前，對(duì)管道中心線及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測結(jié)果要符合設(shè)計(jì)規(guī)定;檢查坡口質(zhì)量，坡口表面應(yīng)整齊、光潔、無裂紋、銹皮、熔渣等其他影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)，如有不合格的坡口進(jìn)行修整。管道對(duì)口采用龍門架做吊裝工具，對(duì)管道進(jìn)行微量調(diào)整，吊裝管道采用吊帶，管口組對(duì)時(shí)應(yīng)做到:外壁平齊，對(duì)口錯(cuò)邊量符合焊接工藝要求。管道加工坡口，采用坡口機(jī)加工，然后用角向磨光機(jī)和內(nèi)磨機(jī)將坡口及管口內(nèi)外壁處2.5 mm范圍內(nèi)打出金屬光澤。坡口角度55°～65°，對(duì)口間隙1 mm～3 mm。大口徑管道對(duì)口采用千斤頂調(diào)整其隨圓度。管口對(duì)好后點(diǎn)焊長度為80 mm～100 mm，一般間距為300 mm左右。螺旋焊管對(duì)接時(shí)，管道螺旋焊縫應(yīng)錯(cuò)開，距離不應(yīng)小于300 mm。管道任何位置不得有十字焊縫。

3.5 管道焊接

焊接工藝采用氬弧焊打底，手工電弧焊填充及蓋面。焊接前要編制焊接工藝評(píng)定報(bào)告及焊接工藝指導(dǎo)書。焊接必須選用持證焊工施焊，每個(gè)焊工施焊前進(jìn)行現(xiàn)場考試測驗(yàn)，合格的人員才可施焊。管道第一層氬弧打底焊縫根部應(yīng)均勻焊透，不得燒穿。每層焊完之后應(yīng)認(rèn)真清渣，除去表面氣孔、夾渣等缺陷，焊縫焊完后應(yīng)將其表面焊渣和飛濺物清理干凈。氬弧焊底層焊完后，需檢查其根部是否有缺陷，如有未焊透、弧坑、內(nèi)凹等缺陷，立即采取措施進(jìn)行返修，在第二層焊完后需進(jìn)入管道內(nèi)進(jìn)行檢查，查看是否有擊穿現(xiàn)象。每日點(diǎn)焊好的管口，當(dāng)天必須焊完，防止第二天因晝夜溫差影響，將管口拉開或焊口處出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象。焊接時(shí)，對(duì)于焊接環(huán)境需進(jìn)行記錄，對(duì)焊接過程進(jìn)行全天監(jiān)控，對(duì)于不能保證焊接質(zhì)量的天氣，采取防護(hù)措施或不得焊接，在氬弧焊接時(shí)如有風(fēng)時(shí)需進(jìn)行圍擋防風(fēng)，否則會(huì)影響焊接質(zhì)量。施焊過程中，應(yīng)保證起弧和收弧處的質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將弧坑填滿，層間接頭要錯(cuò)開，管子焊接時(shí)要采取措施防止管內(nèi)穿堂風(fēng)。

3.6 無損探傷檢查

焊縫表面檢查合格后，進(jìn)行X射線探傷，管子的每道焊縫進(jìn)行100%探傷，Ⅲ級(jí)為合格。在焊縫探傷檢驗(yàn)后，如發(fā)現(xiàn)有不合格處做好記號(hào)，及時(shí)進(jìn)行返修，返修后再次進(jìn)行探傷檢查，同一部位的返修次數(shù)不得超過2次。焊縫無損探傷合格后方可進(jìn)行接頭保溫。

3.7 電預(yù)熱施工

預(yù)熱方式采用電預(yù)熱方式，電預(yù)熱方式是直埋供熱管網(wǎng)相對(duì)安全、易操作，且能滿足設(shè)計(jì)要求的預(yù)熱方式，電預(yù)熱將鋼管作為電阻，利用電能對(duì)鋼管進(jìn)行加熱，設(shè)備簡單，易操作，管道沿長度方向預(yù)熱均勻，預(yù)熱時(shí)間短，而且管道中不存在錨固段，能夠達(dá)到理想的管道預(yù)熱效果，電預(yù)熱采用敞溝預(yù)熱，預(yù)熱一段回填一段，敞溝時(shí)間短。

預(yù)熱溫度及伸長量的確定:

1)電預(yù)熱設(shè)備設(shè)置預(yù)熱目標(biāo)溫度計(jì)算:

其中，tm為電預(yù)熱設(shè)備設(shè)置溫度，℃;t1為供熱管設(shè)計(jì)最高溫度，℃;t2為管道敷設(shè)后所處環(huán)境最低溫度，℃。

2)預(yù)熱管道伸長量的計(jì)算:

其中，ΔL為預(yù)熱管道伸長量，m;X為鋼材的平均線膨脹系數(shù)，0.012 mm/(m·℃);tm為電預(yù)熱設(shè)備的設(shè)置溫度，℃;t3為電預(yù)熱開始時(shí)鋼管的溫度，℃;Lr為管與預(yù)熱的管道長度，m。

電預(yù)熱施工的主要施工技術(shù):

分段電預(yù)熱一般宜以直管段1 000 m為1個(gè)預(yù)熱段，管線中如有彎頭等管件，適當(dāng)縮短預(yù)熱段，并且彎頭處管溝兩側(cè)留出位置，彎頭距管溝溝壁近時(shí)，需開挖兩側(cè)，留出足夠的空間。在被預(yù)熱管道管口焊接M22×80機(jī)螺栓，用于連接預(yù)熱機(jī)，始末兩端每個(gè)管口焊接螺栓12套，間距80 mm，將預(yù)熱管道與預(yù)熱機(jī)用電纜連接。連接處接觸緊密、結(jié)實(shí)，不得有虛接現(xiàn)象，螺栓焊接要滿焊。按照計(jì)算好的預(yù)熱目標(biāo)溫度，設(shè)置預(yù)熱設(shè)備，在被預(yù)熱管線兩端及彎頭兩側(cè)設(shè)置標(biāo)尺觀測點(diǎn)，并派專人重點(diǎn)觀察保護(hù)，防止在預(yù)熱工程中損壞移動(dòng)，另外在管線每100處設(shè)置標(biāo)尺觀測點(diǎn)，并派專人沿線觀察保護(hù)。電預(yù)熱采用功率為500 kW柴油發(fā)電機(jī)兩臺(tái)來加熱管道，加熱至目標(biāo)溫度一般需要12 h～18 h，加熱后保溫時(shí)間為12 h～24 h。電預(yù)熱施工要配置專業(yè)人員12人，分兩組，每組6人24 h值班，2人操作看護(hù)電預(yù)熱設(shè)備，4人觀測看護(hù)管線。管道預(yù)熱需在焊接完畢、探傷檢查合格并接頭保溫后進(jìn)行。預(yù)熱時(shí)需排干溝內(nèi)積水，管口處無水漬，方可進(jìn)行，而且在預(yù)熱過程中不得有水接觸管道金屬面。預(yù)熱完成回填后，24 h內(nèi)需測量管線回縮量。

3.8 預(yù)熱后回填

管道預(yù)熱達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，在預(yù)熱保溫階段進(jìn)行回填砂、土施工，確保在12 h～24 h內(nèi)填完，否則會(huì)增加預(yù)熱費(fèi)用。回填的主要操作程序:回填施工準(zhǔn)備→回填砂→分層回填土并夯實(shí)碾壓。

準(zhǔn)備階段:在預(yù)熱施工前，將回填所需要的砂及土方準(zhǔn)備充分并堆放于溝槽兩側(cè)，減少回填工作量?；靥钏玫纳白右罅讲淮笥? mm，無尖利雜物且含土量小?；靥钔林袘?yīng)無雜物，含水量在12%～15%之間。如含有雜物，石塊較多時(shí)需進(jìn)行過篩處理。對(duì)溝槽下面的垃圾、石塊進(jìn)行清理，并排除溝內(nèi)淤水。

施工人員準(zhǔn)備:一個(gè)預(yù)熱段的回填，需施工人員160人左右。分為兩個(gè)施工小組，分兩班進(jìn)行連續(xù)施工。

機(jī)具設(shè)備準(zhǔn)備:挖機(jī)2臺(tái)，鏟車4臺(tái)，壓道機(jī)2臺(tái)、蛙式打夯機(jī)6臺(tái)，手推車6臺(tái)，平板振搗器8臺(tái)。

回填砂:在預(yù)熱開始升溫時(shí)，將砂回填至管中心位置，防止管道在升溫后橫向位移。在預(yù)熱溫度達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)，觀察管道伸長量達(dá)到計(jì)算值后開始進(jìn)行回填。回填砂每30 cm為一層，回填一層后，用平板振搗器進(jìn)行夯實(shí)。砂回填至管頂以上20 cm處，壓實(shí)后進(jìn)行回填土，砂回填每層要進(jìn)行密實(shí)度測試，密實(shí)度大于95%為合格。

回填土:回填土分層鋪攤，每層30 cm為一層，采用挖機(jī)或鏟車往溝內(nèi)鏟土，人工鋪攤，在管頂以上80 cm部分采用蛙式打夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí)，每層至少3遍，打夯應(yīng)一夯壓半夯，行行相連，縱橫交叉，嚴(yán)禁采用水澆使土下陷的所謂“水夯”法?；靥罟茼?0 cm以上時(shí)夯實(shí)采用壓道機(jī)碾壓配合蛙式打夯機(jī)進(jìn)行，每層填土夯實(shí)后，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行土壤密實(shí)度檢測，達(dá)到要求后進(jìn)行上一層的回填。密實(shí)度大于95%為合格。回填土料過干時(shí)應(yīng)按規(guī)定灑水濕潤后再夯實(shí)，防止造成夯不實(shí)，越夯打越松散現(xiàn)象。回填土料過濕不能進(jìn)行回填，防止造成越打越軟，呈“橡皮土”狀態(tài)。填土全部完成，應(yīng)進(jìn)行表面整平，凡超過標(biāo)準(zhǔn)高度的地方及時(shí)鏟平;凡低于標(biāo)準(zhǔn)高度的地方，應(yīng)填補(bǔ)夯實(shí)。回填土完成后方可撤去預(yù)熱設(shè)備。

4 結(jié)語

無補(bǔ)償直埋供熱管網(wǎng)與有補(bǔ)償供熱管網(wǎng)比較，節(jié)省建設(shè)投資、運(yùn)行維修費(fèi)用小，運(yùn)行安全可靠、其使用壽命長、增加了整個(gè)管網(wǎng)的運(yùn)行安全性。有補(bǔ)償管網(wǎng)上補(bǔ)償器使用壽命短，一般的補(bǔ)償器在使用5年～8年后需要更換，如果運(yùn)行不正常時(shí)更易損壞。因此，有補(bǔ)償直埋敷設(shè)維修量大，且壽命短，而無補(bǔ)償直埋管線壽命在50年～70年左右。