一、引言
隨著集中供熱技術(shù)在我國的深入發(fā)展與進步，根據(jù)已建成的一些工程調(diào)查了解，供熱管道直埋敷設(shè)與傳統(tǒng)的地溝敷設(shè)方式相比，其經(jīng)濟和社會兩方面效益都較明顯，主要表現(xiàn)在下列幾方面：1）節(jié)省工程費用約30％；2）熱損耗低、節(jié)能，據(jù)多個工程熱水管網(wǎng)實測，千米溫降僅1℃左右；3）施工周期可縮短l／3以上；4）占地少，減少土方開挖和運輸，有利于城市市容市貌，改善城市環(huán)境質(zhì)量；5）無論南方、北方，不受地下水位高低影響；6）維護工作量少，可達到零維修，使用壽命長。因此，供熱管道直埋敷設(shè)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是熱水管道的無補償直埋敷設(shè)。但是在實際工程中，由于無補償直埋管道應(yīng)力水平高，對管道的折角以及坡度要求非常嚴格，在城鎮(zhèn)內(nèi)敷設(shè)時會遇到各種障礙，這就給設(shè)計提出了更高的要求。不僅要在技術(shù)上科學(xué)合理，更應(yīng)兼顧施工及工程造價方面的要求。本文列舉幾個工程中常見的難點實例，加以深入的總結(jié)分析。
隨著集中供熱技術(shù)在我國的深入發(fā)展與進步，根據(jù)已建成的一些工程調(diào)查了解，供熱管道直埋敷設(shè)與傳統(tǒng)的地溝敷設(shè)方式相比，其經(jīng)濟和社會兩方面效益都較明顯，主要表現(xiàn)在下列幾方面：1）節(jié)省工程費用約30％；2）熱損耗低、節(jié)能，據(jù)多個工程熱水管網(wǎng)實測，千米溫降僅1℃左右；3）施工周期可縮短l／3以上；4）占地少，減少土方開挖和運輸，有利于城市市容市貌，改善城市環(huán)境質(zhì)量；5）無論南方、北方，不受地下水位高低影響；6）維護工作量少，可達到零維修，使用壽命長。因此，供熱管道直埋敷設(shè)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是熱水管道的無補償直埋敷設(shè)。但是在實際工程中，由于無補償直埋管道應(yīng)力水平高，對管道的折角以及坡度要求非常嚴格，在城鎮(zhèn)內(nèi)敷設(shè)時會遇到各種障礙，這就給設(shè)計提出了更高的要求。不僅要在技術(shù)上科學(xué)合理，更應(yīng)兼顧施工及工程造價方面的要求。本文列舉幾個工程中常見的難點實例，加以深入的總結(jié)分析。
二、管道穿越河流敷設(shè)
無補償直埋熱水管道在城鎮(zhèn)內(nèi)敷設(shè)有時會穿越河流，這種情況下一般采用架空的方式：1）沿橋梁側(cè)面懸掛；2）單獨設(shè)置桁架，在桁架上敷設(shè)。這兩種方式在設(shè)計方面的處理難點就在于：怎樣消除架空敷設(shè)管道兩側(cè)直埋管段由熱漲產(chǎn)生的應(yīng)力，使其不傳遞到架空管段上，以免引起架空管道的失穩(wěn)。具體處理方式有兩種：
2.1
當架空段兩側(cè)補償臂長度滿足1.25~2Le時，可按圖1-1方式敷設(shè)管道，Le可按照《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81-98第4.4.2條計算，同時彎頭處要進行應(yīng)力驗算，驗算可參見《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81-98附錄C第C.1條。
2.2
當架空段兩側(cè)補償臂長度小于1.25Le時，可按圖1-2方式敷設(shè)管道，在兩側(cè)補償短臂上設(shè)置拉桿或軸向補償器，吸收長臂的熱位移量。補償器的補償量按下式計算：
L=△L1+△L2（1-1）
其中△L1按下式計算：
△L=Lα（t1-t2）（1-2）
L——計算管長，圖1-2中L=L1/2；α——管道線膨脹系數(shù)，cm/（m·℃）；
t1——管內(nèi)介質(zhì)溫度℃；t2——管道安裝溫度℃。
其中△L2按下式計算：
當t1-t0≤△Ty或L≤Lmin時，整個過渡段處于彈性狀態(tài)工作時：
△L=[α（t1-t2）-■]L（1-3）
當t1-t0>△Ty或L>min時，過渡段中部分進入塑性狀態(tài)工作時：
△L=[α（t1-t2）-■]L-Ly/2（1-4）
式中ΔL——過渡段的熱伸長量（m）；L——過渡段長度（m），圖1-2中L=L2；Ly——過渡段的塑性壓縮變形量（m）；△Ty——管道的屈服溫差；
fmin——管道的最小單位長度摩擦力（N／lm）；α——管材的線膨脹系數(shù)［m/（m·℃）］；E——管材的彈性模量（MPa）；t2——最高工作溫度（℃）；t1——管道固定或回填土?xí)r的溫度（℃）；A——管道管壁的橫截面積（m2）。
無補償直埋熱水管道在城鎮(zhèn)內(nèi)敷設(shè)有時會穿越河流，這種情況下一般采用架空的方式：1）沿橋梁側(cè)面懸掛；2）單獨設(shè)置桁架，在桁架上敷設(shè)。這兩種方式在設(shè)計方面的處理難點就在于：怎樣消除架空敷設(shè)管道兩側(cè)直埋管段由熱漲產(chǎn)生的應(yīng)力，使其不傳遞到架空管段上，以免引起架空管道的失穩(wěn)。具體處理方式有兩種：
2.1
當架空段兩側(cè)補償臂長度滿足1.25~2Le時，可按圖1-1方式敷設(shè)管道，Le可按照《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81-98第4.4.2條計算，同時彎頭處要進行應(yīng)力驗算，驗算可參見《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81-98附錄C第C.1條。
2.2
當架空段兩側(cè)補償臂長度小于1.25Le時，可按圖1-2方式敷設(shè)管道，在兩側(cè)補償短臂上設(shè)置拉桿或軸向補償器，吸收長臂的熱位移量。補償器的補償量按下式計算：
L=△L1+△L2（1-1）
其中△L1按下式計算：
△L=Lα（t1-t2）（1-2）
L——計算管長，圖1-2中L=L1/2；α——管道線膨脹系數(shù)，cm/（m·℃）；
t1——管內(nèi)介質(zhì)溫度℃；t2——管道安裝溫度℃。
其中△L2按下式計算：
當t1-t0≤△Ty或L≤Lmin時，整個過渡段處于彈性狀態(tài)工作時：
△L=[α（t1-t2）-■]L（1-3）
當t1-t0>△Ty或L>min時，過渡段中部分進入塑性狀態(tài)工作時：
△L=[α（t1-t2）-■]L-Ly/2（1-4）
式中ΔL——過渡段的熱伸長量（m）；L——過渡段長度（m），圖1-2中L=L2；Ly——過渡段的塑性壓縮變形量（m）；△Ty——管道的屈服溫差；
fmin——管道的最小單位長度摩擦力（N／lm）；α——管材的線膨脹系數(shù)［m/（m·℃）］；E——管材的彈性模量（MPa）；t2——最高工作溫度（℃）；t1——管道固定或回填土?xí)r的溫度（℃）；A——管道管壁的橫截面積（m2）。
三、管道穿越道路敷設(shè)
無補償直埋熱水管道穿越道路，在條件允許的情況下應(yīng)優(yōu)先考慮直埋敷設(shè)，因為這種情況下管道近似支線穿越，不需設(shè)置補償器和固定支架。如不具備條件，一般采用頂管敷設(shè)，這種情況下就要考慮管道的補償問題了。技術(shù)措施與穿越河流類似，如圖2-1、
圖2-2。圖2-1計算L臂長參見《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81-98附錄C第C.2條。圖2-2計算參見公式1-1。
無補償直埋熱水管道穿越道路，在條件允許的情況下應(yīng)優(yōu)先考慮直埋敷設(shè)，因為這種情況下管道近似支線穿越，不需設(shè)置補償器和固定支架。如不具備條件，一般采用頂管敷設(shè)，這種情況下就要考慮管道的補償問題了。技術(shù)措施與穿越河流類似，如圖2-1、
圖2-2。圖2-1計算L臂長參見《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81-98附錄C第C.2條。圖2-2計算參見公式1-1。
四、管道沿道路轉(zhuǎn)彎處敷設(shè)
城鎮(zhèn)供熱管道一般都是沿道路敷設(shè)，如果道路近似支線可以不加補償器和固定支架，但遇到道路轉(zhuǎn)彎就需要一些技術(shù)措施來處理。優(yōu)先采用的方法為，串聯(lián)折角處理法，如圖3-1，采用12m的管段連接，管段與管段間的夾角應(yīng)符合《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81-98第3.2.3條規(guī)定。
城鎮(zhèn)供熱管道一般都是沿道路敷設(shè)，如果道路近似支線可以不加補償器和固定支架，但遇到道路轉(zhuǎn)彎就需要一些技術(shù)措施來處理。優(yōu)先采用的方法為，串聯(lián)折角處理法，如圖3-1，采用12m的管段連接，管段與管段間的夾角應(yīng)符合《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81-98第3.2.3條規(guī)定。
五、小結(jié)
以上是我在從事供熱設(shè)計總結(jié)出來的幾個設(shè)計難點的處理方式，有不到之處懇請專家批評指正。希望借此可以與大家共同探討、共同進步，為城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程提供更多的技術(shù)支持。-- 洛陽熱力有限公司 席丹丹
以上是我在從事供熱設(shè)計總結(jié)出來的幾個設(shè)計難點的處理方式，有不到之處懇請專家批評指正。希望借此可以與大家共同探討、共同進步，為城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程提供更多的技術(shù)支持。-- 洛陽熱力有限公司 席丹丹
參考文獻：
［1］《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81-98 中國建筑工業(yè)出版社
［2］《直埋供熱管道工程設(shè)計》 王飛 張建偉 編著 中國建筑工業(yè)出版社
［1］《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T81-98 中國建筑工業(yè)出版社
［2］《直埋供熱管道工程設(shè)計》 王飛 張建偉 編著 中國建筑工業(yè)出版社
