聚氨酯保溫直埋管道
在北京南站熱力工程中的應用
北京海威工程****皇甫海軍梁雪蓮
摘要根據北京南站熱力工程中聚氨酯保溫直埋管道的應用，介紹直埋管道的施工方法
及注意事項
關鍵詞聚氨酯保溫直埋管道施工
1 前言
聚氨酯保溫管已經成功應用了三十多年，硬質泡沫聚氨酯不僅具有良好的隔熱效果，同時還具備良好的機械效能、高的抗熱性能和低的吸水性，因而非常適用於管道保溫，特別是直埋式熱力管道。應用聚氨酯保溫的管道有很多種，如熱力管道、石油輸送管道、化工管道，本文所討論的是直埋式熱力管道。由於直埋式熱力管道直接埋入地下，不僅易受多種因素影響，而且傳輸介質溫度較高、要求服務時間長，而目前普通的熱力管道保溫材料均難以滿足以上條件，因此泡沫聚氨酯保溫管應運而生。
近幾年隨著城市住宅小區建設的發展，開發商對能源節約意識的不斷提高，小區集中供熱、熱電聯體得到了快速的發展，尤其是從國外發達國家引進聚氨酯保溫直埋管以後，在輸送熱媒的各種技術中直埋供熱管網技術顯示了其突出的優點，如防水效果好、熱損耗能低、占地地面積小、設施投資少、環境汙染少等。目前，該項先進技術正推動著國內管網敷設技術向更高的層次發展。十幾年來的實踐成果也充分顯現了聚氨酯保溫直埋管敷設相比傳統地溝及架空敷設的優勢，這也正是聚氨酯保溫直埋管在我國供熱工程上得以迅猛發展的內在動力。
本文著重介紹聚氨酯保溫管的特點、直埋管道的施工工藝方法及注意事項。
2 工程概況
北京南站外部路網工程是北京南站的配套道路工程，是為改善北京南站周邊道路交通而對周邊道路進行改擴建的工程。該工程九標段的熱力管道改造工程全長964m，其中管徑250mm的長320m；管徑300mm的長35m；管徑350mm的長244m；管徑500mm的長365m。主要分布在四路通中路、馬家堡路北段及涼水南側路上。
管道全部採用直埋敷設。
3 聚氨酯保溫管的應用
3.1聚氨酯保溫管道結構
聚氨酯保溫管道的結構分為三層：鋼管、保溫層、防腐抗壓保護層。內層為螺旋縫埋弧焊鋼管或無縫鋼管，經水壓試驗合格後，進行除鏽處理，外刷防鏽防腐材料。
中間層為保溫層，採用導熱係數小、吸濕性小、強度高的硬質泡沫聚氨酯保溫材料。外層為是保護層，採用強度高、抗剪能力強、耐腐蝕並有良好防水作用的聚乙烯外殼。直埋管道機械效能良好，可按設計要求在工廠集中加工後運到現場，避免管件管材在運輸搬運工程中損壞。
預製管出廠時每根管道兩端均預留100mm長的光管未做保溫，現場安裝管道只需將兩端進行焊接，經水壓檢驗合格後，刷防鏽防腐瀝青，再用簡易的發泡模具現場發泡成型。這種設計施工方式技術可靠性高，防水防腐效能好，施工占用場地小，工期短，經濟效益顯著。見圖1.
3.2聚氨酯保溫直埋管的特點
3.2.1降低工程造價。據有關部門測算，採用聚氨酯保溫直埋管，一般情況下可以比地溝敷設降低工程造價的25％左右。
3.2.2熱損耗低，節約能源。
由於直埋管採用硬質泡沫聚氨酪保溫，導熱係數λ＝0．013—0．03kcal／比其他過去常用的管道保溫材料低得多，保溫效果提高4～9倍。另外其吸水率很低，約為0.2kg／m2。
吸水率低的原因是由於聚氨酯泡沫的閉孔率高達92％左右。低導熱係數和低吸水率，加上保溫層和外面防水效能好的高密度聚乙烯或玻璃鋼保護殼，改變了傳統地溝敷設供熱管道「穿溼棉襖」的狀況，大大減少了供熱管道的整體熱損耗，熱網熱損失為2％，小於國際10％的標準要求。
3.2.3防腐，絕緣性能好，使用壽命長。
直埋保溫管由於硬質泡沫聚氨酯保溫層緊密地粘結在鋼管外皮，隔絕了空氣和水的滲入，能起到良好的防腐作用。同時它的發泡孔都是閉合的，吸水性很小。高密度聚乙烯外殼具有良好的防腐、絕緣和機械效能。
因此，工作鋼管外皮很難受到外界空氣和水的侵蝕。只要管道內部水質處理好，據國外資料介紹，聚氨酯保溫管道的使用壽命可達50年以上，比傳統的地溝敷設、架空敷設使用壽命高3～4倍。
3.2.4占地少，施工快，有利環境保護。
直埋供熱管道不需要砌築龐大的地溝，只需將保溫管埋入地下，大大減少了工程占地，減少土方開挖量約50％以上，減少土建砌築和混凝土量90％。同時，保溫管加工和現場挖溝平行進行，只需現場接頭，可以縮短工期約50％以上。
4 聚氨酯直埋保溫管的施工工藝
硬質聚氨酯保溫直埋的機械效能良好，可以根據設計的保溫防腐結構要求，在工廠預先加工後運到現場，現場施工按照設計要求挖溝進行土方作業，在槽底滿鋪15cm細砂或中密填土，將在工廠內加工合格的保溫管焊接連線並進行焊口處理，進行水壓試驗，進行管道防腐處理並現場發泡做接頭部分的保溫，最後進行管溝回填，回填密實度保證在95%以上。
保溫管道直接承受土壤及地面活荷載，同時又受到地下潮氣及地下水侵蝕，保溫直埋管在防水、防腐及機械強度等方面效能都要求較高，僅管道一項直埋管工程造價較高。但因其工程綜合造價較低，且保溫效能優越，施工工藝簡單有效，質量易控制等各方面優勢，這種工藝在我國北方應用廣泛。
現將保溫直埋管與地溝敷設工藝流程比較如下表。
保溫直埋管與地溝敷設工工藝流程比較表
由此可見，保溫直埋管施工工藝相比磚砌地溝施工工藝更為簡化。一般情況，土方工程量約減少50%，磚砌和混凝土的工程量減少90%，施工工期縮短一半以上，而且施工質量容易保證，經濟性明顯。
實踐證明，管道直埋敷設與傳統的地溝敷設相比，具有保溫效能好、施工安裝方便、占地面積小、施工周期短、工程造價低等優點，尤其在節能和環境保護方面，更顯示其優勢。見圖2。
圖2 管道開槽斷面示意圖
5 施工質量控制及注意事項
5.1採購前必須對生產廠家進行調研，進場後認真檢驗，不合格的保溫管拒絕使用。
5.2直埋管道施工中，焊接是工程質量的關鍵工作。
5.2.1必須持合格證書的焊工，在證書准許的範圍內施焊。
5.2.2焊接管接頭時，做好工作坑，注意接頭打坡口及接頭焊接質量。
5.3直埋保溫管施工現場做好發泡處理
在直埋管道施工現場，經常遇到直埋保溫管間焊接、直埋保溫管與直埋波紋補償器焊接，在管道的焊接處及直埋波紋補償器本身，現場都要做保溫發泡處理。這種手工纏繞的直埋保溫管，由於受現場條件或溫度的影響，發泡質量很難保證。無論從保溫效能、抗衝擊、抗擠壓、防水效能等方面都達不到質量要求，施工後留下諸多隱患。
雖然沒有直埋保溫管的施工規範及標準，但是應盡量做好發泡工作，即發泡前應在發泡接頭部位對裸露鋼管進行脫鏽處理及防腐處理；處理完畢後用與保溫層等厚度的墊塊纏繞一圈到裸露鋼管上，目的是留出一定的空間用來發泡，確保發泡後的保溫層與保溫管的保溫層厚度相等；然後在墊塊外側纏繞聚乙烯外殼皮，纏繞時要塗足夠的膠，確保與兩相鄰保溫管外殼粘接牢固，避免地下水滲入鋼管外壁腐蝕鋼管；聚乙烯外殼纏繞好後，將事先調製好的聚氨酯液體灌入留好的空間內，聚氨酯液體一定要灌滿整個空間，確保空間內充盈密實，由於聚氨酯膠體具有在短時間（15分鐘）內膨脹、凝固的特點，因此聚胺酯質泡沫能在短時間內牢固地粘接在鋼管上，避免產生縫隙、開裂，保證了接頭的整體性，嚴密性，防水性，確保直埋保溫管使用壽命。
5.4直埋保溫管吊裝、運輸、堆放
直埋保溫管材是一種外軟內硬、應避免重壓、碰撞和長時間露天堆放的複合型管材，應建立一套特殊的吊裝、運輸及堆放方法。
5.5重視直埋管道的水壓試驗，水壓試驗分兩種，一種為強度試驗，在每個試驗段內的管道介面防腐、保溫施工及裝置安裝前進行；一種為嚴密性試驗，在試驗範圍內的管道工程全部安裝完成後進行，其試驗長度為乙個完整的設計施工段。在滿足打壓條件下，首先進行灌水排淨空氣，然後分兩步做：
5.5.1強度試驗：強度試驗壓力為設計壓力的1.5倍,將管道內壓力公升壓到試驗壓力，穩壓10min,無滲漏、無壓降後降至設計壓力，穩壓30min無滲漏、無壓降即為合格。
5.5.2嚴密性試驗：
嚴密性試驗壓力為設計壓力的1.25倍,把管內的壓力緩慢公升壓至試驗壓力，並趨於穩定後，詳細檢查管道、焊縫、管路附件及裝置等，確認無滲漏，各支架無明顯變形，方可繼續試驗。一級管網及站內在1h的穩壓期內，壓力降不超過0.
05mpa為合格；二級管網在30min的穩壓期內，壓力降不超過0.05mpa為合格。
5.5.3試驗合格後，應按規範要求填寫「熱力管道水壓試驗記錄」。
5.6 對直埋保溫管四周填砂要引起足夠的重視
許多施工單位在直埋保溫管四周回填時所用砂礫大小不均，更有甚者回填的不是砂子，而是就地取材，挖出什麼土就回填什麼土，加之溝槽尺寸達不到設計要求，因此，根本達不到施工質量的要求。回填砂子的主要作用是減小管道與土壤的摩擦力，降低直埋管道在膨脹和收縮時的應力，保證直埋管道的應力在允許應力範圍內；同時可保護直埋保溫管的保溫層免遭硬塊擠戳，延長直埋保溫管的使用壽命。因此管道回填時必須嚴格按照設計要求進行回填。
5.7工程驗收
直埋供熱管埋於地下，絕大部分屬於隱蔽工程，因此每道工序施工完畢後必須經監理工程師驗收合格方可進行下道工序，資料必須詳盡真實，否則將會影響以後的使用。
6 結束語
聚氨酯保溫直埋管不僅具有傳統地溝和架空敷設管道難以比擬的先進技術、實用性能，而且還具有顯著的社會效益和經濟效益，也是供熱節能的有力措施。採用直埋供熱管道技術，標誌著我國供熱管道技術發展已經進入了新的起點。隨著這項先進技術的進一步完善和發展，聚氨酯保溫供熱管道直埋取代地溝和架空勢在必行。
參考文獻
1、城鎮直埋管道工程技術規程（cjj/t81-98）
2、《城鎮供熱管網工程施工及驗收規範》（cjj28-2004）
3、《城市熱力網設計規範》（cjj34-2002 ）
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