CN103591377B - 直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，采用煤矸石筑填沼泽地形成工作面，在工作面上挖掘直埋保温管道的沟槽，在沟槽的底部淤泥部分进行石子换填，换填的石子在沟槽的底部形成允许地下水流过的石子换填层；沟槽的底部水面不超过石子换填层，并在石子换填层与敷设的管道之间铺设中粗砂层；在沟槽内挖掘固定墩基槽；中粗砂层干燥后，将管道安装在沟槽内，对管道进行对口焊接；将固定墩安装在固定墩基槽内用来固定放置在沟槽内的管道；在对口焊接完成后，对沟槽回填。利用本发明，以解决管道在淤泥中承载力、管道在正常寿命周期内有效运行、管道在未通水时的漂浮以及管道施工工期长的问题。

Description

直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法

技术领域

本发明涉及直埋保温管道技术领域，更为具体地，涉及一种直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法。

背景技术

在供热工程热水管线的施工过程中，由于供热站和取暖小区的距离问题，热水管线的线路会有比较长的情况出现，有的热水管线甚至达到几十公里长。而热水管线经过的区域的地况各种各样，可能会存在水渠、沼泽、矿井等。对于集中供热工程中沼泽地段热水管线的铺设，以往采用的方案主要有如下两种：

一、绕行方案

由于要绕过沼泽地段，需要增加管线长度，从而会出现施工周期长、费用高和复杂的工农关系等问题。同时管道绕行需要增加弯头等管件，增加介质流动阻力，进而增加介质的压力损失和热量损耗，供热首站及中继泵站加压泵的负荷相应增加。增加的管线不仅增加直接施工费用和施工周期，还会影响按期供热及后期供热质量，对广大居民生活造成影响。

二、采用架空桁架敷设

在沼泽地段采用架空桁架支撑热水管线，但是，桁架制作成本高、吊装难度大，并且在沼泽地段施工困难，还需要修建临时施工道路及拼装场地；由于吊装位置限制，需要使用大吨位吊车，吊装费用高，安全风险大。同时桁架需要定期维护，也不可避免地增加了维护成本。桁架部分管道需要增加弯头等管件，介质阻力增大，还需要加设放气和排污装置，既增加成本，又加大了泄漏风险。

上述两种方案中，无论哪种方案都会相应地增加施工成本、延长施工工期，绕行方案还会增加征地面积、加大介质阻力及热损。另外，在沼泽地段施工时还会存在如下技术问题：

1）如何保证管道在淤泥中提高承载力，不因不均匀沉降造成焊口承受附加应力降低使用寿命进而断裂。

2）如何进行有效降水确保施工正常进行。

3）在奥陶水长期浸泡下保证管道在正常寿命周期内有效运行。

4）管道在未通水时的漂浮问题。

总之，需要一种新的技术解决上述问题，使保温管道能够安全通过沼泽地段进行施工。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，以解决管道在淤泥中承载力、管道在正常寿命周期内有效运行、管道在未通水时的漂浮以及管道施工工期长的问题。

本发明提供一种直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，包括

采用煤矸石筑填沼泽地形成工作面，其中，在工作面的两侧放置施工机械作业需要的管件、管道和施工器械；

在工作面上挖掘直埋保温管道的沟槽，其中，沟槽的断面采用大坡面的结构；

对沟槽的底部淤泥部分进行石子换填，换填的石子在沟槽的底部形成允许地下水流过的石子换填层；其中，沟槽的底部水面不超过石子换填层，并在石子换填层与敷设的管道之间铺设中粗砂层；

在沟槽内挖掘固定墩基槽；

在中粗砂层干燥达到预设时间后，将管道安装在沟槽内，并对所述管道进行对口焊接，同时将固定墩安装在固定墩基槽内用来固定放置在沟槽内的管道；

在对口焊接完成后，将安装在沟槽内的管道除焊口部分外进行分层回填；并对所述焊口进行射线检验，焊接完全合格后进行压力试验，再对其进行焊口防腐保温以及剩余沟槽回填。

此外，优选的方案是，沟槽的大坡面的角度为30度。

此外，优选的方案是，石子换填的厚度根据沟槽的底部水量、淤泥厚度和淤泥沉积年数确定，石子换填层的厚度不小于1m；其中，

石子的规格为10～20mm，石子换填层与敷设的管道之间铺设中粗砂层的厚度200～400mm。

此外，优选的方案是，在将管道安装在沟槽内之前，还包括：

采用氰凝防锈漆与玻璃钢复合防腐技术对管道进行防腐保温处理，并将防腐保温处理的管道两两组对焊接，同时对其进行射线探伤；

射线探伤完毕，将射线探伤后合格的管道安装在沟槽内。

此外，优选的方案是，将防腐保温处理的管道在地面上进行两两组对焊接。

此外，优选的方案是，防腐保温处理包括：首先对管道进行抛丸除锈，然后刷氰凝防锈漆，在漆膜强度达到预设要求后喷涂聚氨酯，最后喷涂玻璃钢；其中，

管道的防腐保温结构包括氰凝防锈层、聚氨酯保温层和玻璃钢保护层。

此外，优选的方案是，氰凝防锈层的除锈等级Sa2.5，氰凝防锈漆的漆膜厚度不小于90μm；

聚氨酯保温层的厚度为50～70mm；

玻璃钢保护层的厚度为6～10mm。

此外，优选的方案是，固定墩的间距不大于50m，并在固定墩基槽的位置挖掘集水坑，在每个集水坑处设置潜水污水泵，潜水污水泵用于沟槽排水处理。

此外，优选的方案是，在两个固定墩之间设置有用于保证管道在水中浸泡或热位移时的安全的补偿器。

此外，优选的方案是，补偿器为具有抗弯能力的JZM型直埋式波纹补偿器。

从上面的技术方案可知，本发明提供的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，能够取得以下有益效果：

1）能够保证管道在淤泥中提高承载力，不因不均匀沉降造成焊口承受附加应力降低使用寿命进而断裂；

2）能够进行有效降水以确保施工正常进行；

3）在沼泽中长期浸泡下，能够使管道在正常寿命周期内有效运行；

4）在未通水时，能够使管道不漂浮；

5）就近采用煤矸石填筑，能够节约投资费用减少成本，消化利用煤矸石能够减少土地占用及环境污染；

6）能够减少管道在沼泽地段泄漏风险点，平时基本不需要进行维护，因此能够减少维修费用。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法流程图；

图2为根据本发明实施例的工作面上平面示意图；

图3为根据本发明实施例的沟槽断面示意图；

图4为根据本发明实施例的防腐保温结构断面示意图；

图5为根据本发明实施例的固定墩和补偿器布置示意图。

其中的附图标记包括：吊车1、挖掘机2、沟槽3、物件临时存放区4、煤矸石5、工作面6、回填素土层7、中粗砂层8、石子换填层9、槽底10、管道11、氰凝防锈漆层12、聚氨酯保温层13、玻璃钢保温层14、固定墩15、补偿器16。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1示出了根据本发明实施例的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法流程；如图1所示，本发明提供的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法包括：S110：采用煤矸石筑填沼泽地形成工作面；其中，在工作面的两侧放置施工机械作业需要的管件、管道和施工器械。

具体地，在沼泽地段采用煤矸石直接回填形成工作面，形成的工作面必须保证沟槽正常开挖及管道焊接回填的需要。图2示出了根据本发明实施例的工作面上平面的结构；如图2所示，煤矸石回填形成工作面上包括吊车1（吊车1用于将管道吊入沟槽中）、挖掘沟槽的挖掘机2、沟槽3和物件临时存放区4；物件临时存放区4中可以放置管道、管件、砂石等。也就是说，从图2中得出，工作面的宽度要满足沟槽3两侧施工机械作业的需要及管道、管件等临时存放的要求。

在确定工作面宽度后一次填筑到位，确保工作面的承载力能保证施工机械（吊车1和挖掘机2）在其上施工及砂石、管道等在其上运输时安全不沉陷。为了减少沟槽塌方危险，管道不宜在沟槽3两侧存放的数量太多和太久，运到工作面上的管道应及时敷设到沟槽3内；同时管道运输应采用小型车辆，以避免工作面负荷太重而沉陷；并且砂石运输应采用小型农用车或拖拉机。为节约成本，可用大型车辆将砂石或管道运到沼泽区附近，然后再进行二次倒运。

需要说明的是，在本发明中，就近使用煤矸石填筑形成工作面，即减少了煤矸石存放占用的土地，又减少了煤矸石对环境的污染。

S120：在工作面上挖掘直埋保温管道的沟槽，其中，沟槽的断面采用大坡面的结构。

具体地，填筑形成工作面后进行沟槽的开挖，由于回填的煤矸石等容易塌方，沟槽断面应该采用大坡面结构；图3示出了为根据本发明实施例的沟槽断面结构，如图3所示，在本发明的一个具体实施例中，沟槽断面的坡与工作面6形成30度角，这种角度能够使回填煤矸石不宜塌，因此沟槽断面采用大坡面结构。

从图3中可以看出，沟槽是在填筑煤矸石5形成的工作面6上挖掘的，首先在槽底10中进行石子换填形成石子换填层9，铺设中粗砂形成中粗砂层8，在中粗砂层8中放置管道11，然后回填素土，形成回填素土层7。

S130：在沟槽的底部淤泥部分进行石子换填；其中，沟槽的底部水面不超过石子换填层，并在石子换填层与敷设的管道之间铺设中粗砂层。

具体地，由于沟槽的底部存在淤泥，为了保证敷设的管道及固定墩稳定，对淤泥部分进行石子换填。因为石子具有较高的强度及良好的滤水性，故采用石子换填首先时为了增加地基土的承载力，同时又能使地下水在石子换填层流动而不沉积，确保管道能够正常施工。石子换填的厚度根据沟槽底部的水量、淤泥厚度和淤泥沉积年数来确定，确保石子换填层能承受管道及其管内介质重量，保证管道沉降在可控范围内，并要确保槽底水面不超过石子换填层。如图3所示，根据现场情况，确定石子换填层9厚度不小于1m，石子规格在10～20mm范围内；为了减少管道热位移时的摩擦力，石子换填层9与管道11之间铺设200～400mm厚的中粗砂层8。在本实施例中，中粗砂层8的铺设厚度为300mm。

S140：在沟槽内挖掘固定墩基槽。

具体地，由于固定墩基槽比沟槽深，固定墩间距不大于50m，因在固定墩基槽位置挖掘集水坑，在本发明中的一个具体实施例中，在每个集水坑处设置两台50QW30-30-7.5型潜水污水泵，根据沟槽内水量大小开启一台或两台水泵进行排水，使地下水一直保持在石子上平面以下，使石子上面的中粗砂层保持干燥，然后开始敷设和焊接管道。其中，管道焊接检验合格后24小时内保持中粗砂层干燥，以保证焊口强度。

在将管道安装在沟槽内之前，还需要对管道进行如下的处理：

首先采用氰凝防锈漆与玻璃钢复合防腐技术对管道进行防腐保温处理，然后将防腐保温处理的管道两两组对焊接，同时对其进行射线探伤。

具体地，为了缩短工期，减少沟槽被水浸泡塌方的危险，在地面位置允许的条件下，应该在地面上将管道两两组对焊接，并经射线探伤合格后吊入沟槽内。其中，在两两组对焊接之前，首先要对管道采用氰凝防锈漆与玻璃钢复合防腐技术进行防腐保温处理。防腐保温处理包括：首先对管道进行抛丸除锈，然后刷氰凝防锈漆，在漆膜强度达到预设要求后喷涂聚氨酯，最后喷涂玻璃钢。其中，管道的防腐保温结构包括氰凝防锈层、聚氨酯保温层和玻璃钢保护层。

需要说明的是，奥陶水（沼泽水）经化验为弱酸性，PH值在5.5～6之间。一般来说，硬质聚氨酯泡沫防水性能优良，导热系数≤0.224W/（m·K），保温节能效果非常好，同时又具有自粘结强度高和抗酸性能好等优点；而玻璃钢具有耐腐蚀性好、能抵抗酸和碱性流体的侵蚀、隔热性能好、吸水性极低、寿命长和比强度高等特点。

图4示出了根据本发明实施例的防腐保温结构断面结构，如图4所示，管道的防腐保温结构包括氰凝防锈层12、聚氨酯保温层13和玻璃钢保护层14。其中，保护层采用玻璃钢，即有保护保温材料和加强保温的作用，同时还具有防腐功能；聚氨酯保温层13、玻璃钢保护层14及管道11浸泡在奥陶水中而不受腐蚀，与氰凝防锈漆层11构成复合防腐。因此采用硬质聚氨酯泡沫保温和玻璃钢保护层的结构，能够保证供热管道即使长期浸泡在奥陶水中仍然可以正常工作，其寿命及保温效果基本不受影响。

具体地，在本发明中，为保证工程质量，提高管道防腐效果，管道防腐及保温均在工厂进行，首先对管道进行抛丸除锈，除锈等级Sa2.5，然后刷两遍氰凝防锈漆，漆膜的厚度不小于90μm，在漆膜强度达到规范要求后开始喷涂聚氨酯、喷涂玻璃钢，保温层的厚度为50～70mm，保护层的厚度为6～10mm。在本实施例中，聚氨酯保温层13的厚度为60mm，玻璃钢保护层14的厚度为8mm。

S150：在中粗砂层干燥达到预设时间后，将射线探伤后合格的管道安装在沟槽内，并对管道进行对口焊接；同时将固定墩安装在固定墩基槽内用来固定放置在沟槽内的管道。

具体地，为保证敷设管道不因漂浮而出现弯折，进而影响管道寿命，沼泽地段增设固定墩，固定墩间距不大于50m。

在本发明的一个具体实施例中，某集团集中供热工程管道为该管自重为每米0.227吨，保温层加保护层厚度为68mm，在不考虑管内介质的情况下水中每米管道最大浮力为：

F=管道体积*水的密度-管道自重=0.428*0.428*3.14*1-0.227=0.348吨则每50m管道在水中的最大浮力为0.348*50=17.4吨，而每个固定墩的重量为120吨，完全可以平衡管道在水中浸泡而产生的浮力，确保管道不会上浮。

在本发明的一个优选实施方式中，在两个固定墩之间设置有补偿器。为了减少管道承受浮力时而受到的径向力，同时为了减少管道热位移时的轴向力，在两个固定墩之间增加具有抗弯能力的JZM型直埋式波纹补偿器，保证管道在水中浸泡或热位移时的安全。

图5示出了为根据本发明实施例的固定墩和补偿器布置结构，如图5所示，固定墩15用来固定管道11，并且两个固定墩之间的距离不超过50m，在两个固定墩15之间设置补偿器16，保证管道在水中浸泡或热位移时的安全。采用固定墩15固定管道11，即防止了管道11下沉，又防止了管道11内没有介质时浸泡在水中而漂浮变形。

S160：在对口焊接完成后，将安装在沟槽内的管道除焊口部分外进行分层回填；然后对焊口进行射线检验，焊接完全合格后进行压力试验，再对其进行焊口防腐保温以及剩余沟槽回填。

具体地，为了减少沟槽裸露时间及塌方危险，在管道对口完成后，管道焊接与固定墩施工同步进行，在焊口焊接完后立即对管道除焊口部分外进行分层回填，这样在减少沟槽塌方的危险同时，也同时减少了在固定墩强度未达到设计强度前管道被水浸泡而漂浮的风险。焊口焊接完后进行射线检验，沼泽地段全部焊接合格后进行压力试验，然后再进行管口防腐保温及剩余管沟回填。

在本发明中，某集团就近采用煤矸石填筑，比桁架方案可节约投资50万元，消化利用煤矸石24000m³，减少了土地占用及环境污染，同时也减少了泄漏风险点，平时基本不需要进行维护。

通过上述实施方式可以看出，本发明提供的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，使管道在淤泥中提高承载力，不因不均匀沉降造成焊口承受附加应力降低使用寿命进而断裂；还可以进行有效降水以确保施工正常进行；在沼泽中长期浸泡下，也能够使管道在正常寿命周期内有效运行；并且在未通水时，管道也可以不漂浮。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (9)

1.一种直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，包括

采用煤矸石筑填沼泽地形成工作面；其中，在所述工作面的两侧放置施工机械作业需要的管件、管道和施工器械，在确定所述工作面的宽度后一次填筑到位，并确保所述工作面的承载力能保证所述管件、管道和施工器械在其上运输时安全不沉陷；

在所述工作面上挖掘直埋保温管道的沟槽；其中，所述沟槽的断面采用大坡面的结构；

对所述沟槽的底部淤泥部分进行石子换填，换填的石子在所述沟槽的底部形成允许地下水流过的石子换填层；其中，所述沟槽的底部水面不超过所述石子换填层，并在所述石子换填层与敷设的管道之间铺设中粗砂层；其中，所述石子换填的厚度根据所述沟槽的底部水量、淤泥厚度和淤泥沉积年数确定，所述石子换填层的厚度不小于1m；其中，

石子的规格为10～20mm，所述石子换填层与敷设的管道之间铺设中粗砂层的厚度200～400mm；

在所述沟槽内挖掘固定墩基槽；

在所述中粗砂层干燥达到预设时间后，将管道安装在所述沟槽内，并对所述管道进行对口焊接，同时将固定墩安装在所述固定墩基槽内用来固定放置在所述沟槽内的管道；

在对口焊接完成后，将安装在所述沟槽内的管道除焊口部分外进行分层回填；并对所述焊口进行射线检验，焊接完全合格后进行压力试验，再对其进行焊口防腐保温以及剩余沟槽回填。

2.如权利要求1所述的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，其中，

所述沟槽的大坡面的角度为30度。

3.如权利要求1所述的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，其中，

在将管道安装在所述沟槽内之前，还包括：

采用氰凝防锈漆与玻璃钢复合防腐技术对管道进行防腐保温处理，并将防腐保温处理的管道两两组对焊接，同时对其进行射线探伤；

射线探伤完毕，将射线探伤后合格的管道安装在所述沟槽内。

4.如权利要求3所述的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，其中，将防腐保温处理的管道在地面上进行两两组对焊接。

5.如权利要求3所述的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，其中，所述防腐保温处理包括：

首先对所述管道进行抛丸除锈，然后刷氰凝防锈漆，在漆膜强度达到预设要求后喷涂聚氨酯，最后喷涂玻璃钢；其中，

所述管道的防腐保温结构包括氰凝防锈层、聚氨酯保温层和玻璃钢保护层。

6.如权利要求5所述的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，其中，

所述氰凝防锈层的除锈等级Sa2.5，所述氰凝防锈漆的漆膜厚度不小于90μm；

所述聚氨酯保温层的厚度为50～70mm；

所述玻璃钢保护层的厚度为6～10mm。

7.如权利要求1所述的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，其中，

所述固定墩的间距不大于50m，并在所述固定墩基槽的位置挖掘集水坑，在每个所述集水坑处设置潜水污水泵，所述潜水污水泵用于所述沟槽排水处理。

8.如权利要求1所述的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，其中，

在两个所述固定墩之间设置有用于保证管道在水中浸泡或热位移时的安全的补偿器。

9.如权利要求8所述的直埋保温管道通过沼泽地段的施工方法，其中，

所述补偿器为具有抗弯能力的JZM型直埋式波纹补偿器。