第ｌ０卷第５期 鸡西大学学报 Ｖ０Ｉ．１０ Ｎｏ．５ ２０１０年１Ｏ月 Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＪＩＸＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ０ｃｔ．２０１０ 文章编号：１６７２—６７５８（２ＯＬＯ）０５～００５８—２ 供热管道直埋敷设技术现状探讨 秦力平 摘要：直埋敷设方式越来越广泛地应用于供热管道的敷设中。直埋敷设技术的不断积累与发展，供热 区域的不断扩大，对直埋管道的受力设计、施工都提出新的要求．．例如：高压力、大直径管道合理的受力设计 方法；固定墩、补偿器的优化布置；三通、弯头等处的加固处理等等。专业人士正在不断努力积累和提出新的 方法和思路来解决这些问题，以期加快直埋敷设技术的发展。 关键词：大直径管道；安装方式；管道受力失效方式 中图分类号：ＴＵ９９５ 文献标识码：Ａ 敷设供热管道可采用的方法有：地上敷设、管沟敷设 受力计算。现在国内一些大的设计院巾所使用的直埋受 和直埋敷设。同以往的管沟敷设方式相比较，直埋敷没 力计算软件有哈尔滨工业大学王钢博士用Ｄｏｓ语言编制 有很多优点，如占地少、施工周期短、维护量少、节约投 的直埋 力计算软件和从美国引进的ＣＡＥＳＡＲ２软件。 资、寿命长等。如今经过国内外致力于这方面技术研究 国内的一些高校也相继推出直埋敷设受力设计计算的相 的人员共同努力，直埋敷设技术得到快速发展，使得直埋 关软件。 敷设方式逐渐成为我国供热管道敷设中最常用的敷设方 目前喇内外对于肖埋管道受力的设汁原则虽然不完 式。近儿年来，随着国内供热管网规模的扩大，原有的直 全一致，但是大部分都遵循尽量避免整个管道中的有补 埋敷设管道的设计和施工方法已经不能满足要求。一些 偿安装，而只在局部薄弱部件处进行补偿保护的原则。 权威的设计院采用在原有设计方法的基础上引用国外的 国内主要按照《规程》中的方法来进行直埋管道的 新技术或者重新考虑安全系数等方法来进行直埋敷设管 受力计算 《规程》的实施给直埋敷设管道的受力设计 道的受力设计，并在工程实际中不断的积累经验、探索和 提供ｒ统一标准．使得《规程》执行以来国内的直埋敷设 提出新的受力计算方法。 管道受力设计规范化。《规程》对我国直埋敷设技术的 本文对国内外直埋敷设发展现状进行浅析…。通过 发展意义重大， 直以来各个设计、施工以及科研单位在 对相关文献的研究和对吲内的直埋敷设情况进行调研， 进行有关直埋敷设的工作中都大大的受益于《规程》。 提出供热直埋敷设管道受力设汁¨一算中存在的一些 待 鉴于《规程》颁 时＾埋敷设的发展状况，《规程》中对直 解决的问题，并分析其解决办法和思路。 埋敷｝殳的一些议订‘参数进行＿『，明确指出《规程》适 一直埋敷设发展现状 用０：供热介质潞腹小ｆ或等于１５０￣Ｃ，公称直径小于或 国内直埋管道的受力分析主要采用从同外引进的应 等于５００ｒａｍ的铡质内管、保温层、保护外壳结合为一体 力分析法。应力分析法认为根据不同的应力作用形式， 的预制保温直埋热水管道。一些设备厂家的设计手册中 管道会发生不同形式的破坏，应采用不同的应力验算方 也给出直埋敷设管道的受力设计方法 。 法。１９７６年北京市煤气热力设计院等五家单位合作在 二直埋敷设中存在的问题及解决思路 热力管道无补偿直埋救没试验研究中采用应力分类法进 近几年的直埋敷没热水管道很多都需要使用大直 行无补偿的理论研究和现场实测，证实＿ｒ采用应力分类 径、高压力的管道，原来的适用于小直径管道的设计方法 法理论计算结果的正确性 哈尔滨工业大学供热实验室 和公式亟待改进 同时，直埋技术不断发展，大直径管道 针对直埋敷设管道的特殊性对其进行了模拟实验，即对 的无补偿安装、薄弱部件加强等技术也越来越广泛的应 管道在土壤中的受力状况进行实验、测量。得出在管道 用于实际工程中。经过调查研究，发现直埋敷设管道受 运行初期和正式运行期问由于土壤摩擦系数的不Ｍ，造 力设计存在以下几个问题，进行分析并提出相应的解决 成过渡段长度的变化 。给直埋管道的设计和研究提供 方法 了实验验证。太原理工大学和太原热力公司用三年的时 Ｉ．饩埋管道受力设计方法适用范围有待扩展。 间完成了大直径管道摩擦系数的试验研究 得出结论 《规程》中给出的直埋管道受力设计方法适用于供 《城镇直埋供热管道１二程技术规程》（ｃｊｊ／ｒ８１—９８）［３１ 热介质温度不大于１５０℃，公称直径不大于ＤＮ５００ｍｍ的 （以下简称《规程》）给出的叫填土摩擦系数的取值范围 一体型预制保温管．．可是现在的供热管道规格已经达到 可以适用于大直径管道的直埋敷设管道受力设计汁算 公称直径Ｉ）ＮＩＯ００ｍｍ；管道的工作压力也很大，一些工程 中 。 已经使用ｙ－１ 作压力２．５ＭＰａ的镎道的无补偿冷安装直 北京煤气与热力设计院在实际工程中已经成功地在 埋敷设 。 无补偿冷安装直埋敷设中使用＇ｒ工作压力２．５ＭＰａ； 《规程》以及一些没备厂家在设计手册中给出的公 ＤＮ１００Ｏｍｍ的供热管道 式、图表大多足对较低工作压力、较小直径管道的简化结 三通、弯头等薄弱部件处的保护措施以及预热方法 果，这 要求是否适用丁大直径、较高工作压力的直埋敷 等技术也在不断的更新。由于商埋敷设的受力设计方法 设管道的受力设计还有待研究。另外，《规程》中对于固 较为繁杂，国内外专业人 Ｊ：也致力于开发可以进行地下 定墩推力的汁算是基于粉质粘士或砂质粉土的情况，并 直埋管道受力计算的应用软件，以简化直埋敷设管道的 按照 定的哮摞力下降规律给出的，但没有给出土壤特 作者简介：秦力平，技师，鸡西大盛（供热）集团，黑龙江・鸡聪。邮政编码：１５８１００ ・５８－ 第５期 供热管道直埋敷设技术现状探讨 ２０１０丘 性及摩擦力情况不同时的计算方法。 解决该问题的思路足以现有的管道受力设汁方法为 础，对现有的公式、原理进行深入分析，重点考虑大直 径管道的没汁要点。 例如：在进行地下直埋管道受力设计中的单位管长 率擦力的汁算时，《规程》中给出的计算公式为： Ｄ． Ｆ＝＇ｒｒｐｇｔｘ（Ｉｔ＋ ）Ｄ ｋ （１） 式中Ｆ一轴线方向每米管道的摩擦力，Ｎ； ：Ｌ壤与管道之州的摩擦系数； Ｈ－－管顶覆土深度；当Ｈ≥１．５ｍ时，Ｈ取１．５ｍ： 体焊接温度 ，并没有改变管道运行的循环最高温度Ｔ 和循环最低温度Ｔ：，可见预应力安装方式不能解决管道 的循环塑性变形失效 ３．对大直径管道失效方式的研究有待提高。 管道中发生不同失敬方式的位置和情况都有所不 问。直管以及不同的管路附件（直管、一ｉ通、弯 、阀门 等）埘应着各自不同的失效方式。而现行的直埋管道受 力设计方法中只考虑了其中部分的失效方式，是Ｘ￣／ｂ直 径管道等设计条件下管道应力分析的一种简化。例如： 《规程》中对于直管的受力设计只考虑ｒ无 性变 形破坏、整体垂直失稳和循环塑性变形，而没有考虑局部 Ｄ 一预制保温管外壳的外径，ｍ。 失稳破坏。对于大直径、较高工作压力的管道，必须考虑 火直 时管道的自重对摩擦力的影响较大，建议在 管道的局部失稳破坏 。 汁算单化符长摩擦力时考虑自雨的影响 ： 随着直埋管道应用规模的小断扩大， 实际的受力 Ｄ Ｆ＝ｗｐｇｌｘ（Ｈ＋ ）Ｄ ｋ （ （２） 设计中，应考虑大直径管道受力特点，根据具体的情况， 选择＿卡Ｈ应的管道失效方式进行分析和验算，才能保“Ｅ管 式中Ｇ一 位管重（包括流动介质），Ｎ。 道受力设计的合理、工程的运行安全。 如果进行商埋管道的受力设汁时不Ⅸ分管道直径的 三结论与展望 大小，统一用《规程》中的方法进行管道的相父受力汁 现有直埋敷没管道受力设计方法的使用范 存 局 算，其计算结果叮能不合理，容易造成工程上的隐患。 限性，管道失效方式计算也不完全。在许多 程中直埋 ２．直埋敷设安装方式的适Ｈ｛条件。 敷设的安装方式混乱不堪，很难选择比较合理的受力设 现有很多文献和资料都对直埋敷设的安装方式进行 计方法进行实际工程的没汁。可以在相关文献的研究和 了比较详细的分析和介绍，按照管段是否有补偿可以将 调研的基础上提 一套适合直埋敷设发展现状的受力设 直埋敷没安装方式分为无补偿安装和有补偿安装；按照 计计算方法。完善现有直埋供热管道受力计算方法和开 足否进行预应力可以将其分为冷安装和预应力安装。但 发新的直埋管道受力计算软件，米明确和简化直埋敷设 是在实际的 Ｉ：程操作巾对于直埋敷设安装方式的选择还 的受力没计有着 要经济和实用价值。 足有些混乱。使用 合理的安装方式容易引起能源、管 材的浪费或者管路系统潜在的不安全等问题。 首先应该明确：不同的安装方式对应着其所能解决 参考文献 的 同的管道失效方式，不同的失效方式所关注的管道 ［１］Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ．Ａｍｅｒｉｅａ， 的特征参数不同．．换句活说，为＿ｒ解决＿一定的管道失效 １９７１． 方式，就应陔对引起该欠效方式的管道的特 参数进行 ［２］王钢．直埋管道应力分析方法及摩擦系数试验 控制 调整，而管道的特征参数的取值不同，就形成ｒ不 ［Ｄ］．哈尔滨建筑大学硕士学位论文，Ｊ９９２． 同的直埋敷没的安装方式．．这也是划分不同的直 敷没 ［３］唐山市热力总公司编．城镇直埋供热管道５－程技 安装方式的原则 术规程（ＣＪＪ／Ｔ８１—９８）．北京：中国建筑２２．业出版社， 例如：管道的循环塑性变形破坏是山于管道在运行 ｌ９９８． 最高温度Ｔ。和最低温度 之『ＨＪ进行循环工作时，管道 ［４ｊ王飞，张建伟．大口径预制直埋供热管道摩擦系 发生循环翅性变形而产牛的一 种管道失效方式。这种失 数变化规律的研究［Ｊ］．建筑热能通风空调，２００７． 效方式对应的温度特征参数是管道工作循环最高温度和 ［５］段洁仪．直埋元补偿冷安装敷设方式在工程中 循环最低温度之 ＿ｒＩ＋＿ｒ１。为了避免这种失效方式的产 的应用［Ａ１．全国城市供热直埋保温管道应用技术研讨 生Ｔ ＋ Ｉ、 ，就应该对进行，使其小于产牛循环塑性变 会［ｃ］．２００６． 形的允许温差。当Ｔ ＋ 不能满足要求时，就应该采用 ［６］王铜，周卫阳．豪特耐集中供热管路系统设计手 其他方法米减小管道的 力和应变使其满足要求，即可 册［ｚ］．北京豪特耐集中供热设备有限公司，２００６． 以对管道进午亍补偿，使管道处于有补偿状态。从以上的 ［７］王钢，贺平译．区域供热手册［Ｍ］．哈尔滨工程 分析可见，管道的有补偿安装方法可以解决管道的循环 大学出版社，ｌ９９８． 性变形问题，其对庞的特征参数是Ｔ．＋Ｔ，。而 一种 ［８］李娜．供热直埋敷设管道受力计算与分析［Ｄ］． 直埋敷设安装方式一——预心力安装方式足住管道运行前 哈尔滨３－业大学，２００７． 对管道的受力状念进行的一种预处理，即提高管道的整 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｓｕｐｐｌｙ Ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ Ｄｉｒｅｃｔｌｙ Ｂｕｒｙｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｑｉｎ Ｌｉｐｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：＿ｒｈｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｕｒｙｉｎｇ ｔｅｅｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｕｐｐｌｙ ａｌ’ｅａｓ ａｌｌｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｌ’ｅｅｔｌｙ ｂｕｔｙｌｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｎｅｗ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｔｈｅ，ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ８１’ ｒｅｑｕｉｒｅｄ．Ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎｓ ａｒｅ ｔｕｉｎｇ ｃｈｅｉｒ ｂｅｓｔ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｎｅｗ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｔｏ ａｃｅｅｌｅｌ’一 ａｔｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｌｎｅｎｔ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｕｒｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎ￣￣ｌｏｇｙ ｏｆ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｕｐｐｌＹ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ；ｄｉｓａｂｌｅ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｏｒｅｅ—ｓｕｍｍｉｎｇ Ｃｌａｓｓ Ｎｏ．：ＴＵ９９５ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｍａｒｋ：Ａ （责任编辑：王 蔡 岚） ・５９・
