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摘要：本文针对地埋管施工过程中遇到的管道上浮问题，从理论上分析了上浮的原因及力学模型，并对地埋管的稳定性进行了分析，探讨了在实际热网地埋管工程中，地埋管的浮力和稳定性问题，并提出了避免管道浮起的措施。
关键词：地埋管；抗浮；稳定性
目前，我国政府提倡在保证经济在稳步增长的同时，要求走可持续发展的道路，国家在能源使用及环保政策方面不断提出越来越高的要求。蒸汽是发电和其他现代工业生产制程不可缺少的重要动力和热源。为了提高能源的综合利用率和满足环保要求，热电联产、集中供热已成为国家政策鼓励的发展方向。城市建设中，由于要求市容市貌的美观，蒸汽管道入地敷设越来越多，然而在实际施工过程中，由于地下水位的问题，管道常常遇到上浮的问题，这主要是因为蒸汽管道敷设在浸水的土壤中时会受到静水或流水的作用而产生浮力，为了克服浮力对管道产生的影响，必须采取一定的措施来保证管道的稳定性。
本文主要结合江阴某热电工程三种规格的蒸汽直埋管进行抗浮以及稳定性分析，从而提出设计与施工过程中对地埋管道的安全性及稳定性的应对措施。该工程蒸汽直埋管的三种规格如下：
本工程在设计时，按照最不利工况，即按照管道完全浸没在水中计算蒸汽直埋管所受到的最大浮力，管道的最大浮力计算公式按照进行计算公式如下：
作者简介：马家贵，男，工程师，毕业于南京师范大学热能与动力专业，从事设计及设计管理。设计三室副主任。主要工作业绩：华能淮阴电厂厂内供热改造工程、国电费县发电有限公司供热改造工程、乌海海勃湾供热工程、张家港永恒线热网管道建设工程、江阴城区热电企业热网整合（东南线）工程等。
根据最大浮力公式，按照最不利工况计算该工程蒸汽直埋管的单位长度的浮力如下表，
当管道的自重和管道上部的覆土之和大于蒸汽直埋管所受到的最大浮力时，管道就不需要采取抗浮措施，根据以上要求，计算临界状态下，蒸汽地埋管顶部的最小覆土重量如下表：
按照临界状态计算蒸汽直埋管無需抗浮的最小覆土深度，首先，根据要求，对埋设在地下水位以下的管道上部回填土浮容重取10kN，本工程设计要求回填土的压实系数为0.9，回填土压实后的密度为1g/cm3×0.9=0.9g/cm3=900kg/m3，回填土的宽度按照外套管计算，详见图1。
根据上述条件，不难算出，满足不抗浮临界值得管顶最小覆土深度如下表：
通过计算得出，以上三种规格管径在满足上表要求的最小覆土深度，即使埋设在地下水位以下时，也不需要采取抗浮措施。
根据CJJ/T104-2014的要求，本文中三种规格的管径最小覆土深度如下
根据本文计算的最小覆土深度不能满足规范要求，即在条件许可的情况下，按照规范要求的覆土深度即可，然后在实际工程中，往往由于地形以及地理条件的限制，覆土深度往往难以达到规范的要求，此时，除考虑地下水位下敷设蒸汽直埋管的抗浮验算，还应对稳定性进行验算。
临界覆土最小深度的计算公式如下
I=0.049（D4-d4）
E——钢材的弹性模量，（Pa）；
t1——介质温度，取表面温度100℃；
t2——安装温度，取地下温度0℃；
α——管道的线膨胀系数，（[m/（m·K）]）；
根据以上公式针对本工程的三种规格的蒸汽地埋管分别进行稳定性验算，得出临界覆土最小深度如下表，
在实际工程应用中，蒸汽地埋管的水平段的覆土安全系数取1.3，上拱安全系数取1.6，两者取较大值，即以上三种规格的地埋管的安全稳定性覆土深度为，
由上表可以看出，在满足不抗浮最小覆土深度时，同时可以满足的管道的稳定性要求，我们可以确定，蒸汽直埋管的抗浮稳定性与管道的覆土深度，土壤的密实度有关，当增加覆土深度有困难时，可以采用外加固定或者配重块的方法。即使工程设计中已经对无需抗浮进行了验算，在雨季进行地埋管施工时，施工单位也应针对雨季等特殊情况，做好蒸汽地埋管的临时抗浮措施，避免因基槽中雨水未能及时排出等原因造成的管道上浮问题，尽量较少损失。
关键词：地埋管；抗浮；稳定性
目前，我国政府提倡在保证经济在稳步增长的同时，要求走可持续发展的道路，国家在能源使用及环保政策方面不断提出越来越高的要求。蒸汽是发电和其他现代工业生产制程不可缺少的重要动力和热源。为了提高能源的综合利用率和满足环保要求，热电联产、集中供热已成为国家政策鼓励的发展方向。城市建设中，由于要求市容市貌的美观，蒸汽管道入地敷设越来越多，然而在实际施工过程中，由于地下水位的问题，管道常常遇到上浮的问题，这主要是因为蒸汽管道敷设在浸水的土壤中时会受到静水或流水的作用而产生浮力，为了克服浮力对管道产生的影响，必须采取一定的措施来保证管道的稳定性。
本文主要结合江阴某热电工程三种规格的蒸汽直埋管进行抗浮以及稳定性分析，从而提出设计与施工过程中对地埋管道的安全性及稳定性的应对措施。该工程蒸汽直埋管的三种规格如下：
本工程在设计时，按照最不利工况，即按照管道完全浸没在水中计算蒸汽直埋管所受到的最大浮力，管道的最大浮力计算公式按照进行计算公式如下：
作者简介：马家贵，男，工程师，毕业于南京师范大学热能与动力专业，从事设计及设计管理。设计三室副主任。主要工作业绩：华能淮阴电厂厂内供热改造工程、国电费县发电有限公司供热改造工程、乌海海勃湾供热工程、张家港永恒线热网管道建设工程、江阴城区热电企业热网整合（东南线）工程等。
根据最大浮力公式，按照最不利工况计算该工程蒸汽直埋管的单位长度的浮力如下表，
当管道的自重和管道上部的覆土之和大于蒸汽直埋管所受到的最大浮力时，管道就不需要采取抗浮措施，根据以上要求，计算临界状态下，蒸汽地埋管顶部的最小覆土重量如下表：
按照临界状态计算蒸汽直埋管無需抗浮的最小覆土深度，首先，根据要求，对埋设在地下水位以下的管道上部回填土浮容重取10kN，本工程设计要求回填土的压实系数为0.9，回填土压实后的密度为1g/cm3×0.9=0.9g/cm3=900kg/m3，回填土的宽度按照外套管计算，详见图1。
根据上述条件，不难算出，满足不抗浮临界值得管顶最小覆土深度如下表：
通过计算得出，以上三种规格管径在满足上表要求的最小覆土深度，即使埋设在地下水位以下时，也不需要采取抗浮措施。
根据CJJ/T104-2014的要求，本文中三种规格的管径最小覆土深度如下
根据本文计算的最小覆土深度不能满足规范要求，即在条件许可的情况下，按照规范要求的覆土深度即可，然后在实际工程中，往往由于地形以及地理条件的限制，覆土深度往往难以达到规范的要求，此时，除考虑地下水位下敷设蒸汽直埋管的抗浮验算，还应对稳定性进行验算。
临界覆土最小深度的计算公式如下
I=0.049（D4-d4）
E——钢材的弹性模量，（Pa）；
t1——介质温度，取表面温度100℃；
t2——安装温度，取地下温度0℃；
α——管道的线膨胀系数，（[m/（m·K）]）；
根据以上公式针对本工程的三种规格的蒸汽地埋管分别进行稳定性验算，得出临界覆土最小深度如下表，
在实际工程应用中，蒸汽地埋管的水平段的覆土安全系数取1.3，上拱安全系数取1.6，两者取较大值，即以上三种规格的地埋管的安全稳定性覆土深度为，
由上表可以看出，在满足不抗浮最小覆土深度时，同时可以满足的管道的稳定性要求，我们可以确定，蒸汽直埋管的抗浮稳定性与管道的覆土深度，土壤的密实度有关，当增加覆土深度有困难时，可以采用外加固定或者配重块的方法。即使工程设计中已经对无需抗浮进行了验算，在雨季进行地埋管施工时，施工单位也应针对雨季等特殊情况，做好蒸汽地埋管的临时抗浮措施，避免因基槽中雨水未能及时排出等原因造成的管道上浮问题，尽量较少损失。