熊 鷹 十堰市建筑設(shè)計(jì)研究院

1 前言

從2015年國務(wù)院辦公廳發(fā)布《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)〔2015〕61號(hào)）至今，全國已有25個(gè)城市成為綜合管廊試點(diǎn)城市。隨著各城市的地下綜合管廊項(xiàng)目逐步推進(jìn)建設(shè)，熱力管道入廊敷設(shè)已經(jīng)成為熱力管道設(shè)計(jì)的一個(gè)重要課題。

目前僅有GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)管廊中的熱力管道做出了部分技術(shù)要求，在設(shè)計(jì)過程中還是主要參考CJJ34—2010《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，以及17GL401《綜合管廊熱力管道敷設(shè)與安裝》、17GL701《綜合管廊通風(fēng)設(shè)施設(shè)計(jì)與施工》兩本國標(biāo)圖集。由于熱力管道在管廊內(nèi)敷設(shè)，其敷設(shè)環(huán)境與傳統(tǒng)的通行地溝相似，目前已設(shè)計(jì)的管廊內(nèi)熱力管道仍沿襲傳統(tǒng)的通行地溝架空敷設(shè)設(shè)計(jì)方法，采用有補(bǔ)償設(shè)計(jì)。但與傳統(tǒng)通行地溝設(shè)計(jì)不同的是，綜合管廊設(shè)計(jì)與熱力管道設(shè)計(jì)通常由不同的設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)，綜合管廊設(shè)計(jì)單位一般對(duì)熱力管道設(shè)計(jì)了解較少，通常會(huì)出現(xiàn)管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無法承受熱力管道推力、斷面設(shè)計(jì)無法適應(yīng)熱力管道支架布置、附屬設(shè)施無法滿足熱力管道工藝要求等技術(shù)問題。本文總結(jié)作者在若干熱力管道入廊設(shè)計(jì)項(xiàng)目中需注意的幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)今后的設(shè)計(jì)提供參考。

2 管廊結(jié)構(gòu)承載能力設(shè)計(jì)

綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。熱力管道固定支架的設(shè)置需與管廊的土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、管廊進(jìn)出線位置、分支等因素綜合考慮，應(yīng)在管廊結(jié)構(gòu)承載能力范圍內(nèi)合理選擇補(bǔ)償方式、設(shè)置固定支架。由于管廊內(nèi)熱力管道采用有補(bǔ)償敷設(shè)，補(bǔ)償器的選用直接對(duì)綜合管廊的斷面尺寸和綜合管廊的結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生影響。因此熱力管道設(shè)計(jì)單位在選擇軸向波紋管補(bǔ)償器時(shí)，首先應(yīng)與管廊設(shè)計(jì)單位核實(shí)管廊結(jié)構(gòu)是否可以承受最大推力的固定支架對(duì)管廊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的力矩。

如果管廊結(jié)構(gòu)無法承受產(chǎn)生的力矩，可與管廊設(shè)計(jì)單位協(xié)商在大推力固定支架處采取加固措施；如無法進(jìn)行加固，則考慮選用無內(nèi)壓推力的旁通壓力平衡式補(bǔ)償器，減小固定支架的最大推力，從而滿足管廊結(jié)構(gòu)的允許力矩。目前旁通壓力平衡式補(bǔ)償器造價(jià)較高，流通阻力比套筒或外壓軸向波紋管補(bǔ)償器大，會(huì)增加建設(shè)方投資及檢修成本，應(yīng)在選用旁通壓力平衡式補(bǔ)償器之前與建設(shè)方充分溝通。旁通壓力平衡式補(bǔ)償器通常的徑向尺寸為管道徑向尺寸的1.5～2倍，在熱力艙室斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮補(bǔ)償器對(duì)斷面尺寸的影響，并核實(shí)管廊吊裝孔是否可以順利吊裝補(bǔ)償器。

作者在參與某一蒸汽管道入廊設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，由于管廊設(shè)計(jì)與熱力管道設(shè)計(jì)前期沒有進(jìn)行溝通，向管廊設(shè)計(jì)單位提出推力復(fù)核計(jì)算時(shí)，該管廊已經(jīng)施工完畢，管廊結(jié)構(gòu)并未考慮熱力管道固定支架荷載，導(dǎo)致管廊結(jié)構(gòu)允許推力不能滿足選用外壓軸向波紋管補(bǔ)償器補(bǔ)償?shù)臒崃艿拦潭ㄖЪ艿淖畲笸屏?，最終只能選用了造價(jià)較高的旁通壓力平衡式補(bǔ)償器，不僅增加了工程建設(shè)成本，而且影響了檢修通道凈距。

國內(nèi)某管廊項(xiàng)目的蒸汽管道還有在管廊里使用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)出現(xiàn)，雖然旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器造價(jià)低、補(bǔ)償能力大、維護(hù)成本小，但是安裝旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器需要較大的空間，在本來空間緊湊的管廊中可以使用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器，必然是因?yàn)闊崃ε摂嗝嬖O(shè)計(jì)過大造成的，這樣做不僅浪費(fèi)地下空間，而且增加了建設(shè)方不必要的投資成本。所以在管廊斷面設(shè)計(jì)之初，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)毓崞髽I(yè)的實(shí)際需求，避免造成不必要的浪費(fèi)。反觀旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器推力小、補(bǔ)償能力大的優(yōu)點(diǎn)，確實(shí)適合壓力較大，溫度較高的工業(yè)蒸汽管道使用，在管廊結(jié)構(gòu)不能承受大推力的情況下使用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器是一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)的選擇，但在相對(duì)封閉的管廊里使用填料壓緊式結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器，其安全性值得進(jìn)一步討論。

3 熱力艙室斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》綜合管廊通道凈寬的規(guī)定：綜合管廊內(nèi)兩側(cè)設(shè)置支架或管道時(shí)，檢修通道凈寬不宜小于1.0m；單側(cè)設(shè)置支架或管道時(shí)，檢修通道凈寬不宜小于0.9m；配備檢修車的綜合管廊檢修通道寬度不宜小于2.2m。

因此，熱力艙室斷面內(nèi)部?jī)魧捲O(shè)計(jì)主要考慮艙室安裝管道后是否有足夠的檢修通道，大口徑管道可能還需要考慮通道具有叉車或檢修車的通行的能力。圖1為一個(gè)典型的管廊斷面圖，一般管廊設(shè)計(jì)單位在熱力艙室斷面尺寸設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮了管道外徑尺寸，而忽略了管道保溫厚度及補(bǔ)償器徑向尺寸，同時(shí)可能還會(huì)考慮在熱力艙室側(cè)墻上預(yù)留管道。

圖1 典型管廊斷面圖

但是，這樣的斷面設(shè)計(jì)并沒有考慮到后期管道附件的運(yùn)輸安裝，以及管道支架的空間預(yù)留，而熱力管道設(shè)計(jì)單位采用了鋼立柱固定支架做法（見圖2），結(jié)果導(dǎo)致鋼立柱占?jí)篋N300預(yù)留管線管位，熱力艙室中間的檢修通道也因鋼立柱占用，無法滿足檢修通道凈寬要求。雖然固定支架可以采用水平錯(cuò)位布置，但遇到管廊折角處兩側(cè)管線的固定支架無法錯(cuò)位太遠(yuǎn)時(shí)，仍會(huì)造成通行困難的問題。所以在管廊斷面設(shè)計(jì)時(shí)，管廊設(shè)計(jì)單位與熱力管道設(shè)計(jì)單位應(yīng)充分對(duì)熱力艙室斷面尺寸進(jìn)行適應(yīng)性溝通，以期達(dá)到最優(yōu)化的斷面尺寸和最合理的空間位置。

圖2 熱力艙鋼立柱固定支架斷面圖

4 熱力管道布置

熱力管道在管廊敷設(shè)設(shè)計(jì)方法與通行地溝內(nèi)敷設(shè)設(shè)計(jì)方法類似，在長(zhǎng)距離直管段管廊中敷設(shè)的熱力管道直管段，支座間距宜以統(tǒng)一的模數(shù)布置；在管廊的折角處及變坡點(diǎn)等特殊情況下，應(yīng)就近設(shè)置固定支架。固定支架布置時(shí)應(yīng)避開管廊在折角處的變形縫，設(shè)置位置還應(yīng)滿足管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)固定支架距變形縫的距離要求，一般情況下熱力管道的固定支架與現(xiàn)澆管廊變形縫的距離不小于5m。

根據(jù)GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》第5.1.7條要求，壓力管道進(jìn)出綜合管廊時(shí)，應(yīng)在綜合管廊外部設(shè)置閥門。因?yàn)楣芫€維護(hù)人員可以通過管廊外設(shè)置的閥門，在事故發(fā)生第一時(shí)間切斷管廊內(nèi)部管道與外界管道的聯(lián)系，避免更大的破壞。而且，熱力管道出入廊及主管道分支出線也應(yīng)在管廊外設(shè)置固定點(diǎn)或采用柔性設(shè)計(jì)，避免管廊外管道對(duì)管廊內(nèi)管道產(chǎn)生過多影響。通常出入廊管道采用直埋敷設(shè)或地下空間架空敷設(shè)，直埋敷設(shè)的管道可在管廊入口前設(shè)置直埋固定支架，或在入廊之前設(shè)置“Z”型及“π”型補(bǔ)償管段；地下空間架空入廊的管道如采用波紋補(bǔ)償器補(bǔ)償設(shè)計(jì)，可直接在管廊入口前設(shè)置固定支架，如管道采用自然補(bǔ)償設(shè)計(jì)，可在管廊入口前設(shè)置方形補(bǔ)償器。

5 管廊附屬設(shè)施設(shè)計(jì)

5.1 通風(fēng)設(shè)施

不管是季節(jié)運(yùn)行，還是全年運(yùn)行，熱力管道在運(yùn)行時(shí)都會(huì)向外散熱。根據(jù)GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》第7.2.6條要求，當(dāng)綜合管廊內(nèi)空氣溫度高于40℃或需要進(jìn)行線路檢修時(shí)，應(yīng)開啟排風(fēng)機(jī)，并應(yīng)滿足綜合管廊內(nèi)環(huán)境控制的要求。而根據(jù)GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》第6.5.3條規(guī)定，管道及附件保溫結(jié)構(gòu)的表面溫度不得超過50℃。需要注意的是，這兩個(gè)要求的溫度是不同的。

因此在熱力管道保溫設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到管廊結(jié)構(gòu)的散熱量與排風(fēng)機(jī)換氣的散熱量是否滿足管道散熱對(duì)滿足上述溫度規(guī)定的要求，盡量保證管道及附件保溫結(jié)構(gòu)的表面溫度不超過40℃。如無法滿足，應(yīng)向管廊設(shè)計(jì)單位提出增加平時(shí)排風(fēng)量的要求，以免出現(xiàn)通風(fēng)機(jī)常開卻滿足不了管廊內(nèi)環(huán)境控制要求的情況。

5.2 排水設(shè)施

熱力管廊的最低點(diǎn)，管廊倒虹段，應(yīng)設(shè)置事故排水。雖然排水系統(tǒng)一般設(shè)置冷水泵，但是熱力管廊內(nèi)布置的高溫介質(zhì)熱力管道，在出現(xiàn)檢修放空或事故排水時(shí)，由于泄水量大、水溫較高，所以熱力管廊內(nèi)集水坑的潛水泵應(yīng)設(shè)置耐高溫的熱水泵，管道應(yīng)采用無縫鋼管，以免檢修放空或事故排水時(shí)燒壞水泵，破壞排水管路。在熱力管道設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)向管廊單位提供每個(gè)泄水點(diǎn)的排水量，以便管廊設(shè)計(jì)單位校核排水設(shè)計(jì)容量及潛水泵設(shè)計(jì)參數(shù)。

6 結(jié)束語

以上為作者在熱力管道入廊項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中總結(jié)出的幾點(diǎn)技術(shù)要點(diǎn)，為今后的管廊設(shè)計(jì)和熱力管道設(shè)計(jì)提供參考，建議在設(shè)計(jì)過程中管廊設(shè)計(jì)單位與各專業(yè)設(shè)計(jì)單位應(yīng)充分溝通配合，充分利用管廊內(nèi)的良好條件，全力達(dá)到管廊的設(shè)計(jì)初衷，充分發(fā)揮地下綜合管廊對(duì)滿足民生基本需求和提高城市綜合承載力的重要作用。隨著國內(nèi)越來越多超大規(guī)模的管廊項(xiàng)目啟動(dòng)，熱力管道入廊的設(shè)計(jì)需求會(huì)越來越多的出現(xiàn)。對(duì)于熱力管道在綜合管廊中敷設(shè)的設(shè)計(jì)思路也應(yīng)該會(huì)在這一過程中得到拓寬和發(fā)展。