崔云飞

（晋城市热力有限公司，山西 晋城 048000）

1 对大管径直埋供热管道应力与稳定性进行分析

由于供热管道需要直埋地下与土壤充分接触，所以在进行直埋前要做好管道应力分析。就土壤类型来说，黏土、沙土等对管道的摩擦和容重程度不同，这些因素直接导致管道所受到的垂直土压力系数不同。例如：具有流动性的黏土容重为每立方米16.5～17.5KN，与供热管道的内摩擦角约为12 度，具有硬性的黏土每立方米容重为18～20KN；疏松的细沙每立方米容重15～16KN，与供热管道的内摩擦角为37 度，密实的细沙容重为每立方米17.5～19KN，与供热管道的内摩擦角为33 度；中等密实的中砂容重为每立方米17～18KN，与供热管道的内摩擦角为33 度，密实的中砂容重为每立方米17～19.5KN，与供热管道内摩擦角为34度。在计算完土壤对供热管道的受力影响后，在直埋时也要坚持两个规律，第一就是要明确大管径供热管道的管底承受的土壤压力是最大的，其次是管顶，最后是管道两侧承受的土壤压力最小。第二就是要明确镇砂具有均匀压实的作用，要确保大口径供热管道周围的压力均匀。除了受到外部土壤的压力外，在进行大管径供热管道直埋时还会受到管道内部荷载的影响。供热管道通常由三层材料组合而成，大管径的径向应力大部分为压应力，三层的大管径供热管道所承受的径向压力最大，最外部的护管承受的压应力与之相比要小很多，承受压应力最小的就是管道的保温层。但是在供热管道的钢管组成部分承受的压应力就会与之相反。根据规程相关理论，供热管道的压应力应当符合 бj= （1-v） бt-αE （t2-t1） ≤3 [б]的要求。其中 бj 为热胀应力和内压的当量应力变化范围， [σ]为所选用的钢材在计算温度下的压应力，V 为所选刚才的泊松系数，α 所选用钢材的线膨胀系数，E 为所选用钢材的弹性模量，t1、t2 分别为管道工作循环时的最高温度和最低温度。除此之外，还要对大管径供热管道的直管段进行应力计算，局部的弯曲和截面椭圆化变形也是影响稳定的重要因素。

2 对大管径供热管道的壁厚与埋深计算进行分析

为了防止管道在直埋时发生形变，在进行铺设前有必要对其壁厚进行计算。在综合考虑应力、稳定性、内部压应力等因素的基础上要根据公式进行计算，在计算过程中要保证管道壁厚偏差率与壁厚之间成反比，例如：当管道壁厚偏差为0%时，理论壁厚为0.05 米；当偏差为-5%时，理论壁厚为0.105 米；当壁厚偏差为-8%时，理论壁厚为0.141 米；当壁厚偏差为-9%时，理论偏差为0.154 米；当壁厚偏差为-11%时，理论壁厚为0.18 米；当壁厚偏差为-12.5%时，理论壁厚为0.200 米。除了进行壁厚预算之外，对直埋的深度还要进行预算，因为直埋深度影响着管道的纵向失稳程度。直埋大管径供热时管道的温度会升高，而管道温度一旦升高就会使管道产生热仲长，热仲长增加，管道在地下受到的土壤摩擦力就会加大，管径轴向压应力也会增大。在管径轴心压应力的作用下，供热管道就会出现纵向失稳。

3 采用有补偿铺设与无补偿铺设相结合的方法

大管径的供热管道在进行埋设时由于自身直径限制更易出现纵向失稳问题，所以在实际的工程建设时施工人员可以采取一些增加大管径供热管道内部纵向稳定性的有效措施预防问题的出现。例如：在进行直埋时采用有补偿铺设方法和无补偿铺设相结合的方法开展工作，在管道的弯头、三通处设置相应的固定墩子，每一个弯头和三通处都安置一个固定墩，在弯头较集中的地方可以适当增加2～3 个固定墩。固定墩产生的双管推力可以通过具体的公式进行计算，即N=（αE▲T-vб+0.5б） A，其中 б 为管道环向应力，A 为管道的截面积，v 为泊松系数，α 为管线的热膨胀系数，E 为管道的弹性模量，▲T 为工作温度与安装温度的温差。例如：不同管井内使用的固定墩推力不同，使用的修正推力方案也不同，当推力为130T 时，要保证安置的固定墩与弯头的距离保持在20 米内，这样固定墩的推力才能修正在10T；当推力为50T 时，要保证安置的固定墩与弯头的距离为15 米，这样固定墩的推力才能修正在20T。有补偿直埋要依靠弹性的铺设方法缩小大管径直铺供热管道的坡度变化范围，在城市地下障碍物较多、各种管道网络错综复杂的情况下，能够通过预算深埋与分段铺设的方法保障铺设工作的顺利开展。

4 结语

大管径直埋铺设供热管道在国内使用时间较长，施工技术也渐趋成熟，但是面对地下错综复杂的管道网络以及各地区复杂的地形环境，在进行铺设前相关人员还是应该做好地形勘察、管道承受应力、管道自身稳定性等方面的工作，通过科学的计算原理对大管径直埋供热管道的壁厚与埋深进行预测，降低直埋过程中的风险系数，保证施工质量，加快铺设效率。本文仅仅在理论层面进行分析论述，在具体的施工过程中还需要技术人员结合实际情况进行优化处理。