姜斌
摘 要：直埋供热管道技术是一种应用时间最早、应用范围最广的管道敷设方式，其适合应用在热水供热管道工程中。近年来，在我国的一些城市中，无补偿冷安装直埋敷设方式逐渐兴起，并取得了十分理想的应用效果。基于此，本文对供热直埋热水管道技术进行了详实的阐释，并展望了其未来发展趋势，以供参考。
关键词：供热直埋 热水管道 技术要点
前言：热水直埋保温管技术在我国发展至今，随着对这项技术的不断研究、完善，直埋敷设方式已成为热水供热管网的主要方式。1990 年以后，国内许多城市都在搞蒸汽直埋管道工程，累计敷设数百千米，最大管径700 mm，在建设过程中问题繁多。这些事实，一方面可以肯定我国蒸汽管道在研究开发中取得了一些宝贵经验，已大规模投入实际工程；另一方面也充分认识到我国蒸汽管道直埋敷设技术在研究、设计、生产、材料、施工等方面尚存着理论、技术、管理等方面的诸多问题。因此，直埋蒸汽管敷设无论从市场还是技术研究都有较大的空间。
1热网管道直埋无补偿技术的原理
弹性变形法是热网管道直埋无补偿技术的核心，它的原理是通过对供热管道的弹性变形范围进行合理有效的控制，使供热管道始终处于具有弹性的工作状态，从而提高通过管道进行供热工作的质量。轴向应力是在应用直埋无补偿技术时无法避免产生的压力，供热管道需要对轴向应力起到主要的承受作用，而作为热网管道直埋无补偿技术的基础理论，第三强度理论将轴向应力分为一次、二次以及三次应力三个方面，并且根据不同的特性加以划分：一次应力的主要产生途径是在处于工作压力下的直管中所产生的相应应力，也就是所谓的“内压环向应力”；二次应力即“温度应力”，是由无法在直管中进行自由释放的热胀冷缩的压力所产生的相应应力，例如在直管温度升高或降低的过程中所产生的应力；三次应力也被称为“峰值应力”，即直管在承受一次、二次应力后进行释放变形所产生的相应应力。在进行热网管道直埋的过程中，管道所承受的二次应力的压力要远大于一次应力，所以想要提高热网管道直埋无补偿技术的安全性，就需要相关工作人员对温度应力加以重视。
2直埋敷设安装方式的适用条件
直埋敷设安装方式：按照管段是否有补偿，分为无补偿安装和有补偿安装；按照是否进行预应力，分为冷安装和预应力安装。对直埋敷设的安装方式虽有详尽的分析，但在实际的工程中的选择还有些混乱。安装方式的不合理易引起能源、管材的浪费，以及管路系统的潜在危险。解决对策是，必须明确，不同的安装方式对应着其所能解决的不同的管道失效方式，不同的失效方式所关注的管道的特征参数不同。换言之，为解决一定的管道失效方式，应根据引起该失效方式的管道的特征参数，进行调控，而管道的特征参数的取值不同，就形成了不同的直埋敷设的安装方式。这也是划分不同的直埋敷设安装方式的原则。
3直埋供热管道工程质量保障
通过对直埋供热管道安全性的分析，确定直埋供热管道工程质量保障措施如下：
3.1 防止循环塑性破坏
通过相关分析，我们可以进一步看出热应力是直埋供热管道中安全性关键制约条件。其管道内的温度处于往复循环的变化过程中时，其所产生的相应应力变化就会导致循环塑性受到一定的破坏。应力的相对变化和管道安装是没有任何关系的，所以预应力安装不能够有效的解决循环塑性难题。解决循环塑性问题最为科学的方法是在管道直管段安装上补偿装置，同时根据工程实际需要来调节补偿装置的相互距离，进而科学的调节供水管道的应力变动，来防止管道受到塑性破坏。
3.2 防止疲劳破坏
管道的疲劳破损问题是指因为应力过于集中，供热管道局部出现循环塑性变形问题，从而导致管道受到一定的破坏。另外，管道的变径、弯头、折角以及三通等相关部位都是应力相对比较集中的地方。当管道中的压力以及温度发生变化时，在这些部位，应力的变化就会产生峰值的应力，一般在比较小的范围内，就会产生塑性变形，从而导致管道的疲劳破坏。而且峰值应力变化比较大时，管道就会在短时间内出现漏水以及开裂等情况。一般在工程应用当中，可通过增加补偿器的方式来进行补偿，也可采用固定墩的方式进行加固处理，来减少应力的相对变化，进而减少或者消除峰值应力。
3.3 防止失稳破坏
在管道的安装过程中，不仅要考虑管道的循环塑性破坏问题，同时还需要进一步考虑管道的稳定性。管道温度从低升到高的过程中，就会随之产生升温轴向压力，最终就会导致管道整体稳定性受到破坏。特别是在北方温度比较低的情况下，安装管道时，可以适当采用无补偿的方法，安装锚固直管段，用以增强管道的稳定性。一般供水管道管径≤DN500时、水温≤130度，就可以采用此种方式，能够非常有效的减小塑性破坏力，并且当管道的深度≥1米时，还可以有效的防止管道稳定性受到破坏。但，为更好的保护阀门以及折角、三通等比较薄弱的部件，还可以设置补偿装置，也可以增加管道埋藏的深度来提高其整体的稳定性。
4施工过程中的注意事项
在对热网管道进行直埋无补偿的过程中，应当将强度作为主要的设计内容，当出现局部、整体失稳或椭圆化的现象时，还需要相关工作人员尽快采取相应的措施避免损失的扩大。在对管道材料进行选择时，应当充分重视供热管道的实际作用，采取高密度的聚乙烯材料或是耐高温系数较高的聚氨酯材料进行管道的预制，并且保证热网管道、聚乙烯保护管和聚氨酯保温层三者进行“三位一体”的紧密连接。
同时，在进行施工设计时，应当根据管径的不同直径对热网管道直埋无补偿技术中所应用的三通管道有针对性的进行加固，并且使用加强版的三通对加固大直径的管道，这样做的好处在于可以在最大程度上避免由于应力集中而导致折角被破坏以及局部失稳的情况出现。最后，相关工作人员应当对施工过程中需要运用的焊进行严格的检验，以确保焊接工作的质量，从而提高施工的效率。
结语：综上所述，经过十数年的发展，供水管道直埋无补偿冷安装技术已在全国范围内得到了应用，且其不仅运行效果好，还具有经济效益高、安全隐患少等优点，因此值得推广应用。但在我国，对于DN>500mm的管道而言，直埋无补偿冷安装技术的应用比例仍较少，且我国尚未针对这一工艺的设计、施工和验收等建立规范的标准，这无疑在一定程度上限制了直埋无补偿冷安装技术的推广应用。对此，笔者提出如下建议：一是在明确直埋供热管道失效机理的基础上，按需选用直埋无补偿冷安装技术；二是直埋无补偿冷安装技术目前在DN≤ 500mm的管道中应用较为普遍，而在DN>500mm的管道中应用有限，因此应加大对这一领域的应用研究；三是按文中所述要求有序开展管沟开挖、管道安装、焊接施工、检测及管沟回填等工序，注意在这一过程中，尤其要重视对施工技术参数及管材质量的控制；四是尽快建立一套供热管道直埋无补偿冷安装施工标准，其中应规定工艺的设计、安装和验收等要求，用以指导实际工作的高效开展。总之，在城市化进程不断推进的今天，重视对供热管道直埋敷设技术的研究对提高城市生活质量及促进城市经济发展具有重要作用。
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