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摘 要：大管径供热热水管道采用直埋的方法，不仅能够减少了土地面积的占用，同时也能够缩短施工时间，热水管在运行时也能够最大程度的降低耗电量等。但是要想让大管径供热直埋热水管道始终处于安稳的状态，敷设人员需要预先对其进行应力以及稳定性的验算。本文首先对大管径直埋供热管道的应力以及稳定性验算进行了介绍，其次以某一工程为例，具体阐释了大管径供热直埋热水管道敷设技术要点，希望为敷设人员提供帮助。
关键词：大管径；供热直埋热水管道；敷设技术
大管径供热直埋热水管道敷设方式的确有很多，通常应用的是无补偿冷安装的方式，但是如果是复杂的工程，选择此种敷设方式并不合适，这就需要敷设人员依据现实情况来进行选择。就本工程而言，敷设人员选择应用了固定墩和补偿器相结合的方式。在进行敷设时，敷设人员务必要杜绝局部失稳的情况，为此，相关人员可以选择比较厚的钢管，同时加强管件结构。
1 大管径直埋供热管道的安全状态
安全状态即管道不出现任何方式的破坏，通过验算使管道能够满足一定的安全条件。规程规定了必须进行的两种验算方式为：管道的应力验算和稳定性验算。
1.1 应力验算
热力管道应力验算主要形式：热力管道应力验算，采用目前国内外先进的应力验算方法——应力分类法。其主要特点是将管道上的应力分为一次应力、二次应力和峰值应力三类，并采用相应的应力验算条件，以判断所设计的管道是否安全、经济、合理。等局部应力集中处，可采用简化公式，计入应力加强系数进行应力验算。应力验算标准为：一次应力、二次应力和峰值应力的当量应力，不应大于钢材在计算温度下的基本许用应力的3倍。
1.2 稳定性验算
在外压作用下，往往管道的强度足够，却突然失去了原有的形状，管壁内的应力状态由单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新的平衡，这种由稳定平衡向不稳定平衡过渡的现象称为失稳或稳定失效。埋地管道中介质温度升高时，管道中产生轴向压力，管道有向轴向法线方向凸出使管道弯曲的倾向，称为管线的整体失稳。由于管道周围土壤的约束，正常情况下埋地管道在地下保持稳定。大管径管道，相对壁厚较薄，存在着局部失稳和径向的可能性。因此，新《规程》增加规定直径大于500mm的管道应进行局部稳定性和径向稳定性的验算。
2 大管径供热直埋热水管道敷设技术要点
2.1 工程概况
某供热工程，供热管道全长为5km，最大公称管径为1200mm，供热介质温度为130～70℃，设计压力为1.6MP大管径供热直埋热水管道。该工程的特点是工程规模大，建设期短，要求当年实现部分供热。由于大部分管道敷设在市内人口密集区，地下管道较多，综合考虑技术可行性、有效利用地下空间和缩短工期等方面因素，除过立交桥、过铁道及交叉管线复杂等不适合直埋的特殊位置采用管沟或顶管施工外，主要采用直埋敷设。
2.2 敷设安装
现阶段，我国大管径供热直埋热水管道有多种敷设安装的方式，但是基于热水管道是直埋方式，因此选择应用无补偿冷安装效果会比较好，因为此种敷设安装方式，并不需要过多的管网设备，同时能够在比较短的时间内完成施工，另外成本与运行方面都占有一定的优势。因此我国绝大多直埋热水管道都会选择应用此种敷设方式，但是就本工程而言则比较麻烦，因为本工程位于的方位，道路比较弯曲，而且两侧还有一定的管线限制，另外，该工程最长直管段还未达到400m，同时在敷设的过程中，还需要经过地下管道，这些地段十分复杂，热水管道穿越这些地区比较困难，再加之，其高差已经接近7m，因此选择应用上述敷设方式并不合适，最终工程人员选择应用固定墩与补偿器有机融合的方式。
尽管该工程应用的是固定墩和补偿器两者相融合的方式，但是与传统的敷设方式还有一定的区别。多数情况下，如果工程选择应用了两者融合的方式，通常是借助管网，每隔一段距离之后，就安排一组固定墩以及补偿器，但是本工程并不采用此种模式，而是应用套筒补偿器，同时应用直埋管道锚固段，通过合理有效的安排，因此并不需要过多的固定墩和补偿器，进而减少了支座数量，加快了施工进度，使得工程造价更低。
2.3 敷设要点
第一，如果条件允许，敷设人员应该选择应用无补偿冷安装的方式，但是如果无法应用，则就需要针对工程特点，选择合适的补偿器，另外，敷设人员还需要直埋热水管道进行充分的分析，最大程度的减少补偿器的应用，以此减少工程成本。
第二，敷设过程中，要尽可能的避免局部失稳现象。因为大管径供热直埋热水管道的壁厚比较小，在管网温度逐渐升高的过程中，壁压力也会逐渐的提升，达到设定值时，就非常有可能出现局部失稳的情况，尤其是某些特别管件，比如三通等，如果预先未能做好预防，整个管件都会出现失稳或者出现比较严重的局部屈曲。因为本工程的情况具有一定的特殊性，敷设人员既要考虑地质情况等比较基本的问题，还需要顾及到管道是否有可能会出现椭圆化变形的问题，如果管道半径有所增加，其径向椭圆变形就会随之增大，发生局部失稳的概率也会随之增加。通常情况下，敷设人员会通过增加钢管壁厚的方法来降低局部失稳出现几率，这虽然看似加大了成本，但是整体看上，工程成本并不提高，而是有所下降。
2.4 加强管件结构
在供热管道中无论活动段还是锚固段都不可避免地存在分支管线，在分支管线的三通部位除轴向应力外还存在局部峰值应力。峰值应力指管子或管件上由于局部结构不连续或局部热应力效应产生的应力增量，它的特点是不引起显著的变形，是一种导致疲劳裂纹或脆性破坏的因素。因此三通部位是大管径直埋热水管道在采用无补偿冷安装方式时的薄弱部位，必须加强三通结构确保管网运行的安全性。三通管件必须按设计计算结果采用工厂预制，不得采用现场开孔对接三通。
结束语
综上所述，可知对大管径供热直埋热水管道敷设技术进行研究比较重要。因为大管径供热直埋热水管道本身就比较特殊，敷设人员在敷设期间，很容易出现会出现质量问题。笔者对其敷设技术研究之后，有很多细节问题能够引起有关的关注。敷设人员在选择敷设方式时，要综合考虑性价比，既要保证敷设质量优良，同时也要保证安装方便，成本比较低等。另外，大管径供热直埋热水管道的敷设质量，不仅仅与敷设人员有关，与设计人员也有很大的关系，因此设计人员也需要认真负责。
参考文献
[1]CJJ/T81-2012，城镇供热直埋热水管道技术规程[S].
[2]张连钢，杨良仲，吕国良.大管径直埋热水供热管道的技术要点[J].煤气与热力，2007（9）.
[3]于雅泽，李晓恭.直埋热水供热管道有限元模型的建立[J].煤气与热力，2009（1）.
[4]辛晓静，王红妹.直埋热水供热管道设计关键问题探讨[J].煤气与热力，2013（9）.
[5]赵志刚，门亚琨，杨宝锐.直埋热水供热管道摩擦力计算探讨[J].煤气与热力，2011（9）.
关键词：大管径；供热直埋热水管道；敷设技术
大管径供热直埋热水管道敷设方式的确有很多，通常应用的是无补偿冷安装的方式，但是如果是复杂的工程，选择此种敷设方式并不合适，这就需要敷设人员依据现实情况来进行选择。就本工程而言，敷设人员选择应用了固定墩和补偿器相结合的方式。在进行敷设时，敷设人员务必要杜绝局部失稳的情况，为此，相关人员可以选择比较厚的钢管，同时加强管件结构。
1 大管径直埋供热管道的安全状态
安全状态即管道不出现任何方式的破坏，通过验算使管道能够满足一定的安全条件。规程规定了必须进行的两种验算方式为：管道的应力验算和稳定性验算。
1.1 应力验算
热力管道应力验算主要形式：热力管道应力验算，采用目前国内外先进的应力验算方法——应力分类法。其主要特点是将管道上的应力分为一次应力、二次应力和峰值应力三类，并采用相应的应力验算条件，以判断所设计的管道是否安全、经济、合理。等局部应力集中处，可采用简化公式，计入应力加强系数进行应力验算。应力验算标准为：一次应力、二次应力和峰值应力的当量应力，不应大于钢材在计算温度下的基本许用应力的3倍。
1.2 稳定性验算
在外压作用下，往往管道的强度足够，却突然失去了原有的形状，管壁内的应力状态由单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新的平衡，这种由稳定平衡向不稳定平衡过渡的现象称为失稳或稳定失效。埋地管道中介质温度升高时，管道中产生轴向压力，管道有向轴向法线方向凸出使管道弯曲的倾向，称为管线的整体失稳。由于管道周围土壤的约束，正常情况下埋地管道在地下保持稳定。大管径管道，相对壁厚较薄，存在着局部失稳和径向的可能性。因此，新《规程》增加规定直径大于500mm的管道应进行局部稳定性和径向稳定性的验算。
2 大管径供热直埋热水管道敷设技术要点
2.1 工程概况
某供热工程，供热管道全长为5km，最大公称管径为1200mm，供热介质温度为130～70℃，设计压力为1.6MP大管径供热直埋热水管道。该工程的特点是工程规模大，建设期短，要求当年实现部分供热。由于大部分管道敷设在市内人口密集区，地下管道较多，综合考虑技术可行性、有效利用地下空间和缩短工期等方面因素，除过立交桥、过铁道及交叉管线复杂等不适合直埋的特殊位置采用管沟或顶管施工外，主要采用直埋敷设。
2.2 敷设安装
现阶段，我国大管径供热直埋热水管道有多种敷设安装的方式，但是基于热水管道是直埋方式，因此选择应用无补偿冷安装效果会比较好，因为此种敷设安装方式，并不需要过多的管网设备，同时能够在比较短的时间内完成施工，另外成本与运行方面都占有一定的优势。因此我国绝大多直埋热水管道都会选择应用此种敷设方式，但是就本工程而言则比较麻烦，因为本工程位于的方位，道路比较弯曲，而且两侧还有一定的管线限制，另外，该工程最长直管段还未达到400m，同时在敷设的过程中，还需要经过地下管道，这些地段十分复杂，热水管道穿越这些地区比较困难，再加之，其高差已经接近7m，因此选择应用上述敷设方式并不合适，最终工程人员选择应用固定墩与补偿器有机融合的方式。
尽管该工程应用的是固定墩和补偿器两者相融合的方式，但是与传统的敷设方式还有一定的区别。多数情况下，如果工程选择应用了两者融合的方式，通常是借助管网，每隔一段距离之后，就安排一组固定墩以及补偿器，但是本工程并不采用此种模式，而是应用套筒补偿器，同时应用直埋管道锚固段，通过合理有效的安排，因此并不需要过多的固定墩和补偿器，进而减少了支座数量，加快了施工进度，使得工程造价更低。
2.3 敷设要点
第一，如果条件允许，敷设人员应该选择应用无补偿冷安装的方式，但是如果无法应用，则就需要针对工程特点，选择合适的补偿器，另外，敷设人员还需要直埋热水管道进行充分的分析，最大程度的减少补偿器的应用，以此减少工程成本。
第二，敷设过程中，要尽可能的避免局部失稳现象。因为大管径供热直埋热水管道的壁厚比较小，在管网温度逐渐升高的过程中，壁压力也会逐渐的提升，达到设定值时，就非常有可能出现局部失稳的情况，尤其是某些特别管件，比如三通等，如果预先未能做好预防，整个管件都会出现失稳或者出现比较严重的局部屈曲。因为本工程的情况具有一定的特殊性，敷设人员既要考虑地质情况等比较基本的问题，还需要顾及到管道是否有可能会出现椭圆化变形的问题，如果管道半径有所增加，其径向椭圆变形就会随之增大，发生局部失稳的概率也会随之增加。通常情况下，敷设人员会通过增加钢管壁厚的方法来降低局部失稳出现几率，这虽然看似加大了成本，但是整体看上，工程成本并不提高，而是有所下降。
2.4 加强管件结构
在供热管道中无论活动段还是锚固段都不可避免地存在分支管线，在分支管线的三通部位除轴向应力外还存在局部峰值应力。峰值应力指管子或管件上由于局部结构不连续或局部热应力效应产生的应力增量，它的特点是不引起显著的变形，是一种导致疲劳裂纹或脆性破坏的因素。因此三通部位是大管径直埋热水管道在采用无补偿冷安装方式时的薄弱部位，必须加强三通结构确保管网运行的安全性。三通管件必须按设计计算结果采用工厂预制，不得采用现场开孔对接三通。
结束语
综上所述，可知对大管径供热直埋热水管道敷设技术进行研究比较重要。因为大管径供热直埋热水管道本身就比较特殊，敷设人员在敷设期间，很容易出现会出现质量问题。笔者对其敷设技术研究之后，有很多细节问题能够引起有关的关注。敷设人员在选择敷设方式时，要综合考虑性价比，既要保证敷设质量优良，同时也要保证安装方便，成本比较低等。另外，大管径供热直埋热水管道的敷设质量，不仅仅与敷设人员有关，与设计人员也有很大的关系，因此设计人员也需要认真负责。
参考文献
[1]CJJ/T81-2012，城镇供热直埋热水管道技术规程[S].
[2]张连钢，杨良仲，吕国良.大管径直埋热水供热管道的技术要点[J].煤气与热力，2007（9）.
[3]于雅泽，李晓恭.直埋热水供热管道有限元模型的建立[J].煤气与热力，2009（1）.
[4]辛晓静，王红妹.直埋热水供热管道设计关键问题探讨[J].煤气与热力，2013（9）.
[5]赵志刚，门亚琨，杨宝锐.直埋热水供热管道摩擦力计算探讨[J].煤气与热力，2011（9）.