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摘要：发电厂直埋供热管道的设计与施工对整个工程的施工有着十分重要的影响，本文主要分析管道系统的承受力，分析如何避免直管破坏的设计对策，提出针对性的布置与敷设措施。
关键词：发电厂 直埋供热管道 设计与施工前言
直埋敷设是我国区域供热管网推荐的敷设方式，与传统地沟敷设相比，该法占地少，施工周期短，维护量小，投资小，寿命长，与当前城市发展理念相适应，值得大面积推广。
1.直埋供热管道的设计方法分析
1.1 直埋供热管道的荷载及应力特征
我们将所有能让管道产生内力及应力的因素成为荷载，也叫作用。不同荷载会产生不同性质应力，会产生不同程度的损坏。温度与压力是热力管道的主要哦作用，直埋管道还有轴向位移产生的轴向摩擦与侧向位移产生的侧向压缩力。同时，在管道局部结构不连续的地方会出现应力集中现象，产生的应力为峰值应力，会导致明显变形。循环变化的峰值应力会导致钢管内部结构的损伤，使管道损坏。土壤均匀的支撑是管道没有产生自重弯曲应力，一般被忽略。但是热网常用管道的公称壁厚要大于该压力所需的设计壁厚，由内压产生的时机应力远小于管材屈服应力。相反，管道中热胀变形无法全部释放，在管道内产生较大的压力与压应力，其中轴向压应力可能与屈服应力处于同一数量级上。所以，在直埋敷设热力管道中，内压影响较小，管道产生爆裂可能性小，但温度影响大，设计的过程中要考虑到温度变化产生的循环塑形变形与疲劳损害。
1.2 杜绝直管破坏的设计对策
从上文的分析中我们看到直埋供热管道在设计中存在着一定的缺陷，对此，必须要从设计的角度加以控制。
首先，避免循环塑形破坏的设计对策
当管道温度在循环的最高温度与最低温度间变化时，产生的应力变化是循环塑性出现的主要原因。不论是动态还是固态的管道，应力变化都与安装的温度相关。如果锚固状态的直管段满足不产生循环塑性破坏的安定性条件时，锚固状态的管道允许存在，该直管段可以采用无补偿安装方式，当然包括了无补偿冷安装方式。否则，应在该直管段设置补偿装置，并通过调整补偿装置间距，控制管段上的应力变化，使之不产生循环塑性破坏，这时，该直管段就变成有补偿安装方式。
其次，杜绝整体失稳破坏的对策
在设计直埋供热管道设计的过程中，除了要考虑循环塑形损害外，还要考虑到稳定性的问题。管道温度从安装升级到最高温度的时候，所产生的升温轴向压力是导致整体失稳破坏的原因。在冷安装条件下，锚固的直管段满足稳定条件时，直管段可采用无补偿冷安装方法。一般情况下，供水温度要在130℃之内，管径不大于DN500的热网，采用无补偿冷安装方式都能确保不会出现循环塑形破坏；当埋深在1米之内时，还要确保不会出现失稳情况。一般的热网都可以这类条件，所以要从直观段强度的角度采用无补偿冷安装，但是从保护弯头、折角等部件及减小固定墩推力的角度，偶尔局部管段还要采用设计补偿装置的有偿安装方式。预应力安装对稳定性问题比较有效，可以通过增加覆土深度或设置补偿装置来达到解决稳定性问题，经济效果更好，所以预应力安装方式在减少。
2.直埋供热管道的施工手段
2.1 直埋供热管道的安装对策
直埋管道中的应力是热胀变形无法完全释放产生的。所以，通过采用不同的安装方式，可以改变热胀变形大小与变形的释放程度，改变管道的应力水平。热胀变形的大小与零应力状态对应的温度相关，其温度提高，使热胀变形大小降低。将其与安装温度对比，可以将管道分为两种。冷安装：零应力状态对应的温度与安装环境温度相等；零应力状态对应温度与预热温度相等称为预应力安装。根据能否释放热胀变形可以将管道分为无补偿安装与有补偿安装两种，简单来说就是锚固段与滑动段。
第一，无补偿冷安装分析
简单来说，在进行回填管道的时候，预应力与补偿都不进行，温度一旦发生变化，管段处于不懂的锚固状态。采用这一安装方式操作简单，经济实惠，但是也有缺点，在运行过程中，管道承受较高应力，满足强度的情况下，该方法最为实用。
第二，有补偿安装方式
如果在管段中已经设置补偿设备，补偿设备周围处于滑动状态的管段属于有补偿安装。由于设置弯管补偿器或者波纹管补偿器，就会使设备资金增加，波纹管补偿器，会增加管网的事故点点，所以，不可以在整个管网中全部使用有补偿的安装方式，在设计过程中，局部管段采用这一方式是较为经济安全的。
第三，预应力安装方式
该方式主要是改变管道的安装温度，使其与预热温度相等，当其与预热温度相等的时候，管道应力不存在。当其恢复到环境温度时，预应力效果显现。可以采用预热的方式与采用一次性补偿方式实现预应力安装。所谓的预热方式是指在进行回填前就要预热，达到预热温度之后开始回填，立即会产生预应力效果。采用该方法关键是准备好热源，现场条件要允许管沟敞口；一次性补偿则是指管道安装后可以立即回填，在第一次加热过程中，补偿管的热胀变形量达到预热温度下自由膨胀变形量时，一次补偿器的焊接可以进行。多次的温度变化使应力可以均匀分布，达到预应力效果。一次性补偿不需要预热热源，仅需要补偿器附近的管沟敞口，只是一次性使用费用增加。
2.2 布置与敷设直埋供热管道的方式
首先，做好选材工作
直埋供热管道的内压较低，但是如果内压导致的总体一次薄膜应力不足允许值的50%，产生直接爆破破坏的可能性就会降低，破坏的最大原因来自温度应力。所以，在管材的选择上要尤为注意，要充分考虑到抗疲劳的性能，尽量选择塑形好，容易焊接的材质，10#、20#钢种较为适宜。轴向温度应力与管壁横截面及的大小没有关系，增加壁厚无法达到降低管壁内的轴向应力目的。反之，有可能使固定墩的推力与过渡段的热伸长量增加，所以，尽量选择比较薄规格的管壁。在实际施工过程中，要仔细考察规格，同时要考虑到不同品牌间的差距，尽量避免同时使用。
其次，布置管道的方式
我国有关法律对发电厂直埋供热管道的布置做出了明确的规定，在《城市热力网设计规范》中做了指示。在施工中穿越河底的覆土深度要结合水流冲刷条件与管道稳定性来确定，在管道上的阀门要承受管道的轴向荷载，尽量采用钢制的阀门及焊接连接。在变径的位置或者壁厚发生变化的地方要设置补偿器或者固定墩，尽量设置在大管径或者壁厚大的一端，直埋供热管道的补偿器，变径管等管件应采用焊接连接。
最后，管道敷设方式
在直埋管道的高处可以设置放气阀，在低处可以用放水阀，可以利用转角进行自然补偿，但是10-60的弯头不宜采用这一补偿方式。在主干管道上直接引出分管，要在分管上设置固定墩或轴向补偿器等设备，要在下列规定范围内：支线上固定墩与分支点间的距离要在5m之内，分支点到轴向补偿器或者弯管的距离不能超过20m，如果分支点出现轴向位移的话，轴向位移量要在50mm范围内；对像三通、弯头等应力集中的地方要验算，如果验算没有通过的话，要采用设置固定墩或补偿器的方式达到保护目的。如果需要降低管道轴向力，可以对管道实施预处理的对策。如果地基软硬不宜，要进行过渡处理。
结束语
总之，发电厂直埋供热管道的设计与施工存在着密切的联系，要想保证供热管道正常运行，就需要从设计与施工两个角度找出原因，采取有效地对策加以控制，唯有如此，才能保证直埋供热管道的良好运行状态。参考文献
[1] 安亚静. 肃宁北机辆分公司运用调度楼钻孔灌注桩施工工艺[J]. 黑龙江科技信息. 2008（05）
[2] 樊久军. 预应力混凝土结构裂缝的原因、检测与修复[J]. 黑龙江科技信息. 2011（16）
[3] 张荃，罗永亮. 试析市政给排水管道的设计与施工技术[J]. 黑龙江科技信息. 2009（32）
关键词：发电厂 直埋供热管道 设计与施工前言
直埋敷设是我国区域供热管网推荐的敷设方式，与传统地沟敷设相比，该法占地少，施工周期短，维护量小，投资小，寿命长，与当前城市发展理念相适应，值得大面积推广。
1.直埋供热管道的设计方法分析
1.1 直埋供热管道的荷载及应力特征
我们将所有能让管道产生内力及应力的因素成为荷载，也叫作用。不同荷载会产生不同性质应力，会产生不同程度的损坏。温度与压力是热力管道的主要哦作用，直埋管道还有轴向位移产生的轴向摩擦与侧向位移产生的侧向压缩力。同时，在管道局部结构不连续的地方会出现应力集中现象，产生的应力为峰值应力，会导致明显变形。循环变化的峰值应力会导致钢管内部结构的损伤，使管道损坏。土壤均匀的支撑是管道没有产生自重弯曲应力，一般被忽略。但是热网常用管道的公称壁厚要大于该压力所需的设计壁厚，由内压产生的时机应力远小于管材屈服应力。相反，管道中热胀变形无法全部释放，在管道内产生较大的压力与压应力，其中轴向压应力可能与屈服应力处于同一数量级上。所以，在直埋敷设热力管道中，内压影响较小，管道产生爆裂可能性小，但温度影响大，设计的过程中要考虑到温度变化产生的循环塑形变形与疲劳损害。
1.2 杜绝直管破坏的设计对策
从上文的分析中我们看到直埋供热管道在设计中存在着一定的缺陷，对此，必须要从设计的角度加以控制。
首先，避免循环塑形破坏的设计对策
当管道温度在循环的最高温度与最低温度间变化时，产生的应力变化是循环塑性出现的主要原因。不论是动态还是固态的管道，应力变化都与安装的温度相关。如果锚固状态的直管段满足不产生循环塑性破坏的安定性条件时，锚固状态的管道允许存在，该直管段可以采用无补偿安装方式，当然包括了无补偿冷安装方式。否则，应在该直管段设置补偿装置，并通过调整补偿装置间距，控制管段上的应力变化，使之不产生循环塑性破坏，这时，该直管段就变成有补偿安装方式。
其次，杜绝整体失稳破坏的对策
在设计直埋供热管道设计的过程中，除了要考虑循环塑形损害外，还要考虑到稳定性的问题。管道温度从安装升级到最高温度的时候，所产生的升温轴向压力是导致整体失稳破坏的原因。在冷安装条件下，锚固的直管段满足稳定条件时，直管段可采用无补偿冷安装方法。一般情况下，供水温度要在130℃之内，管径不大于DN500的热网，采用无补偿冷安装方式都能确保不会出现循环塑形破坏；当埋深在1米之内时，还要确保不会出现失稳情况。一般的热网都可以这类条件，所以要从直观段强度的角度采用无补偿冷安装，但是从保护弯头、折角等部件及减小固定墩推力的角度，偶尔局部管段还要采用设计补偿装置的有偿安装方式。预应力安装对稳定性问题比较有效，可以通过增加覆土深度或设置补偿装置来达到解决稳定性问题，经济效果更好，所以预应力安装方式在减少。
2.直埋供热管道的施工手段
2.1 直埋供热管道的安装对策
直埋管道中的应力是热胀变形无法完全释放产生的。所以，通过采用不同的安装方式，可以改变热胀变形大小与变形的释放程度，改变管道的应力水平。热胀变形的大小与零应力状态对应的温度相关，其温度提高，使热胀变形大小降低。将其与安装温度对比，可以将管道分为两种。冷安装：零应力状态对应的温度与安装环境温度相等；零应力状态对应温度与预热温度相等称为预应力安装。根据能否释放热胀变形可以将管道分为无补偿安装与有补偿安装两种，简单来说就是锚固段与滑动段。
第一，无补偿冷安装分析
简单来说，在进行回填管道的时候，预应力与补偿都不进行，温度一旦发生变化，管段处于不懂的锚固状态。采用这一安装方式操作简单，经济实惠，但是也有缺点，在运行过程中，管道承受较高应力，满足强度的情况下，该方法最为实用。
第二，有补偿安装方式
如果在管段中已经设置补偿设备，补偿设备周围处于滑动状态的管段属于有补偿安装。由于设置弯管补偿器或者波纹管补偿器，就会使设备资金增加，波纹管补偿器，会增加管网的事故点点，所以，不可以在整个管网中全部使用有补偿的安装方式，在设计过程中，局部管段采用这一方式是较为经济安全的。
第三，预应力安装方式
该方式主要是改变管道的安装温度，使其与预热温度相等，当其与预热温度相等的时候，管道应力不存在。当其恢复到环境温度时，预应力效果显现。可以采用预热的方式与采用一次性补偿方式实现预应力安装。所谓的预热方式是指在进行回填前就要预热，达到预热温度之后开始回填，立即会产生预应力效果。采用该方法关键是准备好热源，现场条件要允许管沟敞口；一次性补偿则是指管道安装后可以立即回填，在第一次加热过程中，补偿管的热胀变形量达到预热温度下自由膨胀变形量时，一次补偿器的焊接可以进行。多次的温度变化使应力可以均匀分布，达到预应力效果。一次性补偿不需要预热热源，仅需要补偿器附近的管沟敞口，只是一次性使用费用增加。
2.2 布置与敷设直埋供热管道的方式
首先，做好选材工作
直埋供热管道的内压较低，但是如果内压导致的总体一次薄膜应力不足允许值的50%，产生直接爆破破坏的可能性就会降低，破坏的最大原因来自温度应力。所以，在管材的选择上要尤为注意，要充分考虑到抗疲劳的性能，尽量选择塑形好，容易焊接的材质，10#、20#钢种较为适宜。轴向温度应力与管壁横截面及的大小没有关系，增加壁厚无法达到降低管壁内的轴向应力目的。反之，有可能使固定墩的推力与过渡段的热伸长量增加，所以，尽量选择比较薄规格的管壁。在实际施工过程中，要仔细考察规格，同时要考虑到不同品牌间的差距，尽量避免同时使用。
其次，布置管道的方式
我国有关法律对发电厂直埋供热管道的布置做出了明确的规定，在《城市热力网设计规范》中做了指示。在施工中穿越河底的覆土深度要结合水流冲刷条件与管道稳定性来确定，在管道上的阀门要承受管道的轴向荷载，尽量采用钢制的阀门及焊接连接。在变径的位置或者壁厚发生变化的地方要设置补偿器或者固定墩，尽量设置在大管径或者壁厚大的一端，直埋供热管道的补偿器，变径管等管件应采用焊接连接。
最后，管道敷设方式
在直埋管道的高处可以设置放气阀，在低处可以用放水阀，可以利用转角进行自然补偿，但是10-60的弯头不宜采用这一补偿方式。在主干管道上直接引出分管，要在分管上设置固定墩或轴向补偿器等设备，要在下列规定范围内：支线上固定墩与分支点间的距离要在5m之内，分支点到轴向补偿器或者弯管的距离不能超过20m，如果分支点出现轴向位移的话，轴向位移量要在50mm范围内；对像三通、弯头等应力集中的地方要验算，如果验算没有通过的话，要采用设置固定墩或补偿器的方式达到保护目的。如果需要降低管道轴向力，可以对管道实施预处理的对策。如果地基软硬不宜，要进行过渡处理。
结束语
总之，发电厂直埋供热管道的设计与施工存在着密切的联系，要想保证供热管道正常运行，就需要从设计与施工两个角度找出原因，采取有效地对策加以控制，唯有如此，才能保证直埋供热管道的良好运行状态。参考文献
[1] 安亚静. 肃宁北机辆分公司运用调度楼钻孔灌注桩施工工艺[J]. 黑龙江科技信息. 2008（05）
[2] 樊久军. 预应力混凝土结构裂缝的原因、检测与修复[J]. 黑龙江科技信息. 2011（16）
[3] 张荃，罗永亮. 试析市政给排水管道的设计与施工技术[J]. 黑龙江科技信息. 2009（32）