1 引 言 目前熱力管網的直埋敷設在國內外已經被廣泛地應用在許多供熱工程中，其主要原因是由于該系統設計中沒有補償器固定墩，減少了系統中危險點的數量，提高了安全；節約了工程資金；施工周期短，管道壽命長；維護費用低以及熱損失小且不影響地面環境外貌等優點。-- 中冶東方工程技術有限公司 白 云

      2 直埋管網敷設方式
      直埋管網敷設方式簡單的講有兩種，一種是有補償直埋敷設，另一種是無補償直埋敷設，還有一種是介于以上兩種方法之間，即供水管采用有補償直埋敷設，回水管采用無補償直埋敷設。無補償直埋敷設，改變了以往利用補償器來吸收管道的熱膨脹變形從而使管道應力下降的模式，而是充分利用了鋼材本身的強度應力特性，在降低應力水平的前提下實施的一種方法。 
      東華熱電供熱管道設計則是集中了上述的敷設方式，即DN1000以上的供水管采用有補償直埋敷設（設置直埋套筒補償器），其余管道采用無補償冷安裝直埋敷設方式。管網主干線全長9.0km（單程），其中6.8km（單程）采用無補償直埋敷設方式。最大管徑DN1000，設計壓力1.6MPa，設計溫度130℃。
      3 直埋管網安裝方式
      直埋管網的安裝方式從有補償、預熱安裝發展為冷安裝方式。
      3.1 無補償冷安裝
      無補償冷安裝是指供熱管道的整體焊接溫度等于溝槽回填時的溫度，即管線焊接和溝槽回填等安裝過程都是在正常的環境溫度下進行的。
      管道應力驗算采用分類法和安定性分析理論，設計中考慮各種載荷條件可能的組合，將應力根據其起因、來源、作用范圍、性質和危害程度不同進行分類，采用不同的強度驗算條件。 
      按照以上方法設計的直埋熱水管道，直管段通?？梢圆辉O補償裝置且不必預熱，管道焊接和溝槽回填等安裝過程都在冷態條件下進行。在冷態的環境溫度下管道處于零應力狀態，在運行工況下熱應力增大，但應力變化范圍始終控制在允許值之內。該設計方法在熱水管道直埋敷設中可以發揮明顯優勢，利用溫度應力具有自限性的特點，充分發揮管材的承載能力。
      3.2 預應力方式 
      預應力方式有敞開式預熱安裝和設置一次性補償器覆土后預熱兩種，在管道溫度升至預熱溫度時回填或焊接，在管道溫度恢復至環境溫度時，管道處于拉應力狀態，產生預應力效果。由于一定量的熱脹變形提前釋放，管道在工作過程中壓應力和拉應力均不超過鋼材的許用應力。
      a.敞開式預熱安裝
      在覆土前，管道可以進行敞開式預熱。由于沒有土壤摩擦力，管道的熱脹變形可以提前釋放，預熱溫度為管段內平均應力為零時的溫度。
      管道被加熱到預熱溫度時覆土后再冷卻，使管道達到一定的平均應力水平。在首次運行加熱移動后，其管端的位移與冷安裝的位移大致相同，但避免了冷安裝在首次移動時的較大位移。
      b.設置一次性補償器覆土后預熱 
      這種方法是在管道的直段部分，按計算的間距分段安裝一次性補償器，并僅在補償器附近的溝槽處敞口，其余溝槽回填。一次性補償器的補償量在預熱前調整為設計值，當管道首次加熱使補償器的伸長量到位后將一次性補償器焊接為整體，管道的熱脹變形得到了提前釋放。
      由于土壤摩擦力的作用，在兩個一次性補償器之間的局部應力，將高于補償器處的應力，然而，由于系統溫度的變化，在多次變化以后，應力將均勻一致。
      3.3 無補償冷安裝與有補償和預熱方式的性能比較
      無補償冷安裝具有以下優點：
      a.安裝簡單，施工周期短；
      b.減少固定墩和檢查井，占地少；
      c.管道不動的錨固段較長，管路附件少，維修管理工作量少，運行安全可靠；
      d.管網停運期間管道處于底應力狀態，管道維修施工和分支安裝不必采取特殊措施；
      e.投資少，無預熱或額外補償裝置所需要的費用。
      缺點： 錨固段中管道軸向力較大，管路附件（如三通等）要求強度較大。

      4 直埋無補償冷安裝在設計及施工中的關鍵點
      直埋無補償冷安裝供熱管道在設計中除按照規程進行強度設計外，同時還應采取相應的措施來避免出現整體失穩、局部失穩和橢圓化變形。
      4.1 管材要求
      a.采用鋼管、保溫層和外護層緊密結合的整體式預制保溫結構。當鋼管內熱水的溫度變化時，整個保溫管將一起伸長或收縮，保溫結構層間不能發生滑動；保溫結構應具有傳遞剪切力的能力，鋼管、保護層和外護層互相之間應有足夠的粘結強度；保溫管和外護層應具有足夠的強度，能夠抵抗土壤的壓力，尤其在管道轉彎及分支等變形部位土壤壓力較大；保溫管外護層必須具有良好的防水功能，現場接頭施工必須保證封閉嚴密。一旦保溫層進水，會造成鋼管腐蝕和整體式保溫結構的破壞；保溫管抗老化性能應滿足標準要求，在管網整個壽命期內應保證保溫結構的各項技術指標；保溫層應具有良好的絕熱性能，除滿足管網熱損失的要求外，還應滿足外護層使用溫度的要求?；谏鲜黾夹g要求，東華供熱管道采用高密度聚乙烯預制保溫管及耐高溫的聚氨酯保溫材料。這種預制保溫管是采用“一步法”在對高密度聚乙烯外護層進行了電暈處理、鋼管外表面進行拋丸處理后，立即進入聚氨酯發泡工位，聚氨酯泡沫塑料與高密度聚乙烯在很短時間內親合地粘結在一起，保證了工作鋼管、聚氨脂泡沫塑料保溫層和高密度聚乙烯外護管緊密地連接成一個“三位一體”的結構。當管道溫度變化時，鋼管的熱脹冷縮變形可以通過保溫層傳到外護管，使外護管與周圍回填土之間發生滑動，同時外護管上的土壤摩擦阻力又通過保溫層限制鋼管的熱脹冷縮變形。
      c.三通要加固。據北京煤氣熱力設計院測試結果為，材質為A3的?準529×8的等徑焊接三通在內壓P=1.4MPa時，僅能承受40KN軸向推力，而直埋管道有可能出現2500KN左右的軸向荷載。因此在工程設計時，三通管應分不同管徑進行特殊加固。在大口徑直埋管道上設置的三通采用帶加強板的三通。在三通支管上設置Z型彎來降低三通處的應力， 
      Z型彎距主管的距離為10～15m。在部分三通支管管徑較小時，也采用了平行三通的布置方法。
      4.2 設計要求
      a. 針對市區地下敷設的管道易產生折角的現象，在管道布置中將大折角分解為幾個小角度折角進行敷設。對于相距較近的折角，由于將其分解為小折角會很困難，則采用大彎曲半徑的彎管來代替大折角，從而避免了折角處有預應力集中而產生低循環疲勞破壞或局部失穩破壞。
      b.使用大彎曲半徑的彎頭，所有直埋管道大口徑彎頭的彎曲半徑不小于2.5倍公稱直徑。彎頭的壁厚比相同管徑的鋼管壁厚多2mm。
      4.3.焊接及檢驗要求
      現場焊接應保證焊透，管徑大于或等于DN400的鋼管及管件焊接應采用氬弧焊打底，并采用雙面焊。

      5 結論： 直埋敷設應優先采用無補償敷設方式，減少補償器和固定墩的設置，以減少管網的投資和出現事故的概率；安裝時優先采用冷安裝方式，避免預應力方式帶來的工程投資和施工難度；無補償冷安裝敷設方式采用先進的應力分析法，已得到國內外供熱界的普遍承認，而且事實證明無補償冷安裝技術是完全可以保證供熱管網安全、經濟地運行。