第6讲：城市供热与燃气管道施工

同学们好，第15讲继续管道工程模块，讲城市供热与燃气管道施工，对应大纲SZ0403+SZ0404，历年案例分值约35到45分。这两类管道都属于压力管道，安全等级高、技术要求严，案例题常结合试压、焊接、补偿器安装和安全事故来考查。本讲重点掌握供热管道的敷设方式与补偿器安装、保温与试压清洗，以及燃气管道的敷设、阀门安装、吹扫试压、带气接线和安全运行管理。

先说供热管道的敷设方式。主要有管沟敷设、直埋敷设和架空敷设三种，城市里以管沟和直埋为主。管沟分明通行、半通行和不通行三种。通行管沟净高不低于1.8m，通道宽度不小于0.7m，检修人员能直立行走，适合管道数量多、管径大、需要经常检修的干线，沟内要设照明电压不超过36V、通风设备和集水坑，每隔一定距离设人孔即出入口。半通行管沟净高不低于1.2m，通道宽度不小于0.5m，检修人员能弯腰通行，适合管道数量较少、不经常检修的支线。不通行管沟空间最小仅满足管道安装尺寸，人不能进入，用于支管或较短的管段，造价低但检修困难。管沟一般用钢筋混凝土结构或砖砌结构，沟壁设支架或支墩承托管道，沟底设坡度和集水坑，盖板要承受地面荷载，覆土厚度满足地面使用要求。

直埋敷设是将预制保温管直接埋入土壤中，是目前城市供热管网最常用的方式。预制保温管是"三位一体"结构：内层钢管输送热媒，中间聚氨酯硬质泡沫塑料保温层，外层高密度聚乙烯即HDPE保护壳。直埋敷设又分有补偿敷设和无补偿敷设两种。有补偿敷设就是在管线上设置补偿器吸收热伸长，管道工作温度不高、管径不大时采用；无补偿敷设利用土壤与管道外护管之间的摩擦力来限制管道热伸长，不设补偿器或少设补偿器，要求管道预热安装或采用预应力技术，造价低但对管材和安装质量要求高。直埋管道埋设深度：管顶距地面车行道下不小于1.0m，非车行道下不小于0.8m，埋设深度要考虑土壤冻深，管底应在冰冻线以下。沟槽底铺100mm厚砂垫层，管道周围填砂至管顶以上200到300mm，再回填原土分层夯实。直埋管道转弯处、三通处和阀门处要设固定墩或补偿装置，弯头采用煨制弯管或热压弯头，不得使用折皱弯头。

接下来说补偿器安装，这是供热管道最核心的考点之一。供热管道输送的是高温热水或蒸汽，管道受热会伸长，如果不加以补偿，热应力会损坏管道和设备。补偿方式分两大类：自然补偿和人工补偿。自然补偿利用管道本身的转弯即L型或Z型管段来吸收热伸长，简单可靠不额外增加设备，布置管道时应优先利用。L型补偿器的短臂长度要通过计算确定，过短则弯曲应力过大。人工补偿有方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器四种。

方形补偿器由四个90°弯头构成"Ω"形，靠弯管变形吸收热伸长，优点是制造方便、轴向推力小、不需要经常维修，缺点是占地大、流动阻力大。安装时一般水平安装，坡度和坡向与管道一致，如果需要竖向安装要在最高点设排气阀、最低点设排水阀。方形补偿器两侧的第一个支架应为滑动支架，补偿器两侧的弯头外侧设导向支架，补偿器中间设固定支架。预拉伸是方形补偿器安装的关键工序：冷拉前补偿器两端的固定支架要牢固，冷拉焊口选在距补偿器弯头弯曲起点2到2.5m处，冷拉值为设计热伸长量的一半即50%，接口焊接完成后才能拆除冷拉工具。

波纹管补偿器靠波纹管的弹性变形吸收热伸长，结构紧凑占地小、流动阻力小，但价格较高。安装注意：波纹管补偿器一端设固定支架，另一端设导向支架，防止管道径向位移损坏波纹管；有内衬筒即导流筒的补偿器，内衬筒方向应与介质流向一致，防止介质冲刷波纹管；安装时不得用补偿器变形来强行对口，严禁电焊搭线搭在波纹管上；预拉伸或预压缩量按设计要求执行，偏差不超过5mm。套筒补偿器分单向和双向，靠插管在套筒内滑动吸收热伸长，轴向推力大、密封填料需要定期维护，安装时插管与套筒同心，有安装长度标记线，按设计要求留出伸缩间隙。球形补偿器利用球体角折曲转弯来补偿，补偿能力大、阻力小、无推力，但对密封要求高，一般成对使用。

支架是配合补偿器工作的重要构件。固定支架均匀布置将管道分成若干补偿段，承受管道全部水平推力，必须牢固，常用钢筋混凝土固定墩。滑动支架允许管道沿轴向自由滑动，用于补偿器两侧和直管段。导向支架限制管道径向位移只允许轴向移动，设在波纹管补偿器和套筒补偿器两侧。弹簧支吊架用于有垂直位移的管道点，弹簧型号和压缩量按设计要求。

第三块说保温工程。供热管道保温的目的是减少热媒输送过程中的热损失，保证用户端供热参数。保温结构由保温层、保护层和防潮层组成。预制保温管的保温层在工厂预制完成，现场主要做接头保温。接头保温的工艺流程：先将钢管接头焊接并进行无损探伤合格，清理接头部位钢管和外护管表面，套上发泡用模具，从注料孔注入聚氨酯发泡原料，发泡完成后拆模，用热缩带或电熔套将接头外护层密封。接头保温是直埋管道质量控制的关键环节，如果密封不严地下水渗入，不但保温效果大幅下降，还会腐蚀钢管。

管沟敷设和架空管道的保温在现场施工。保温层材料有聚氨酯泡沫塑料、岩棉、玻璃棉、硅酸盐复合保温材料等，厚度按设计要求。保温层施工要紧贴管道表面、拼缝严密、厚度均匀，纵向接缝错开，水平管道的纵向接缝设在管道两侧不得设在顶部和底部。捆扎式保温用镀锌铁丝或钢带捆扎，间距不大于300mm，每块保温制品至少捆扎两道。保护层有金属薄板即镀锌铁皮或铝皮、玻璃钢、玻璃丝布加涂料等，金属保护层搭接缝朝下防止进水，环向搭接一端压出凸筋。防潮层设在保温层外、保护层内，用于地沟和直埋管道，材料有沥青胶、防水卷材等，要完整封闭无破损。阀门、法兰等需检修部位的保温采用可拆卸式结构，便于检修时拆除和恢复。

第四块说供热管道的试压和清洗。管道安装完成、焊缝无损探伤合格后进行强度试验，试压前编制专项方案，后背和支墩达到设计强度，安全阀和爆破片拆下或隔离，压力表经校验精度不低于1.6级量程为试验压力1.5到2倍。强度试验压力为设计压力的1.5倍，稳压10min压降不超过0.05MPa，然后降至设计压力稳压30min检查无渗漏无变形为合格。严密性试验在强度试验合格后进行，试验压力为设计压力的1.25倍且不小于0.6MPa，一级管网稳压1h压降不超过0.05MPa，二级管网稳压30min压降不超过0.05MPa，管道各处无渗漏为合格。开式设备只做满水试验以无渗漏为合格。试压介质用洁净水，水温不低于5°C，试压过程中发现渗漏不得带压处理，必须先卸压再修补，修补后重新试验。

管道试压合格后投入运行前要进行清洗，清除管内焊渣、铁锈、泥沙等杂物。热水管道用水力冲洗，冲洗顺序先主管后支管，水流速不低于1.0m/s，排水要引入可靠排水点，连续冲洗直到出口水色和透明度与入口目测一致为合格。蒸汽管道用蒸汽吹扫，吹扫前暖管及时疏水，吹扫压力不大于管道设计压力，流速不低于30m/s，每次吹扫时间15到20min，间隔吹扫不少于3次，靶板检查无铁锈脏物为合格。冲洗合格后不得再进行影响管内清洁的作业，及时填写记录。

下面转到燃气管道部分。第五块说燃气管道的敷设。城镇燃气管道按设计压力分为七级：低压P≤0.01MPa，中压B 0.01

燃气管道不得从建筑物和大型构筑物的下面穿越，不得在堆积易燃易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越。地下燃气管道与建筑物、构筑物基础和相邻管道之间的水平和垂直净距必须满足规范要求，例如与给水管水平净距不小于0.5m，与排水管不小于1.0m，与建筑物基础低压管不小于0.7m、中压管不小于1.5m。燃气管道穿越铁路和高速公路应加套管，套管内径比燃气管道大100mm以上，套管两端用防腐防水材料密封，套管端部伸出边坡坡脚外不小于2.0m。穿越河流可采用河底穿越或随桥架设，河底穿越时管道埋深在河床冲刷线以下不小于1.0m，随桥架设需采取安全防护措施并征得桥梁管理部门同意。

管材主要用钢管和聚乙烯即PE管。高压和次高压管道必须用钢管，中压和低压可用钢管或PE管。钢管焊缝要进行100%无损探伤，射线探伤不低于Ⅱ级合格。PE管连接采用热熔连接或电熔连接，不同级别和熔体质量流动速率差值大的管材必须用电熔连接，PE管与金属管连接用钢塑过渡接头。PE管运输安装中不得暴晒、不得抛摔划伤，管沟底无尖锐硬物，管顶以上300mm内回填砂土或良好土壤不得含石块砖块，警示带敷设在管顶上方300到500mm处，地面设标志桩和标志砖。

第六块说阀门安装和吹扫试压。燃气阀门是管网的重要控制设备，常用球阀、闸阀、截止阀、蝶阀和安全阀。阀门进场后逐个进行强度和严密性试验：强度试验压力为公称压力的1.5倍，持续时间不少于5min无渗漏；严密性试验压力为公称压力的1.1倍，持续时间不少于1min无渗漏，试验合格后排除积水关闭阀门封闭出入口。阀门安装前核对型号规格和流向标记，法兰螺栓对称均匀拧紧，阀门与管道连接时不得强力对口，吊装阀门时吊索不得系在手轮或阀杆上。地下阀门要设阀门井，井室防水、有足够操作空间，井盖有明显的"燃气"标识。安全阀每年至少校验一次，整定压力为管道最高工作压力的1.05到1.10倍。

管道安装完成后应分段吹扫。钢管公称直径≥100mm用清管球清扫，球径与管道内径匹配；球墨铸铁管、PE管和公称直径小于100mm的钢管用气体吹扫。吹扫介质用压缩空气，严禁用氧气和可燃气体。吹扫压力不大于0.3MPa，吹扫顺序先主管后支管，每次吹扫长度不超过500m，过长分段吹扫。吹扫口设在开阔地带并加固，出口前方不得站人，吹扫中用锤击管道焊缝和弯头处帮助震落杂物，反复吹扫直到出口白纸或白布上无铁锈和脏物为合格。

吹扫合格后进行压力试验。强度试验一般用压缩空气做气压试验：设计压力P≤0.8MPa时试验压力为1.5P，P>0.8MPa时为1.15P，稳压1h用肥皂水检查接口全部无渗漏，压力降不超过允许值为合格。严密性试验在强度试验合格后进行：设计压力P<0.01MPa时试验压力为20kPa，0.01MPa≤P≤0.8MPa时为1.15P，P>0.8MPa时为1.15P。稳压持续时间根据管径确定一般不少于24h，每小时记录一次压力和温度，修正压力降不超过133Pa为合格。试压用压力表精度不低于0.4级，量程为试验压力1.5到2倍，不少于2块。

第七块说带气接线和安全运行。带气接线是将新建管道与正在运行的燃气管道连通的作业，属于高危作业必须编制专项方案，经审批后由专业队伍施工，作业人员经过培训持证上岗。作业前对作业管段进行降压，管内压力保持在50到800Pa之间，压力过高可能导致燃气大量泄漏，过低则空气可能渗入形成爆炸性混合气体。作业时设置放散管排放燃气，放散管高出地面2.5m以上且远离火源，作业区域用可燃气体检测仪连续监测，浓度低于爆炸下限的20%方可作业。使用防爆工具即铜制或镀铜工具，严禁铁器敲击产生火花，作业人员穿防静电工作服和防静电鞋，严禁携带手机、打火机等火种。接线方式有降压接线法和不停输接线法即带压开孔，不停输接线用专用开孔机在管道上开孔连接支管，不影响原有管道供气。接线完成后用燃气置换支管内的空气，取样检测含氧量小于2%为置换合格，然后升压检查接口用肥皂水检漏无渗漏。

安全运行管理方面：建立巡线制度，高压和次高压管道每日至少巡查一次，中低压管道每周不少于一次，巡线检查管道上方有无施工占压、地面沉降、异味、植被异常等情况。定期进行管道泄漏检测，使用地面钻孔检测或激光遥测等技术。阀门井、凝水缸等附属设施定期维护，阀门定期开关操作保持灵活。对使用年限较长的管道进行评估，腐蚀严重的及时更换。制定应急预案，配备抢修队伍和设备，发现泄漏立即关阀、放散、警戒，疏散群众，严禁明火和开关电器，抢修作业由专业人员进行。燃气管道安全保护范围内禁止爆破、采石、取土和修筑建筑物，施工前必须查明地下管线，人工开挖确认。

来，看这道综合题。某城市供热管网工程DN500钢管聚氨酯预制保温管直埋敷设，长1.8km，设计供回水温度130到70°C设计压力1.6MPa，设方形补偿器3组。事件一：沟槽开挖后管顶距地面0.7m，槽底直接放管，管道周围回填原土含碎石，接头处焊接后直接覆土。事件二：方形补偿器水平安装，两侧设固定支架，中间设滑动支架，未进行预拉伸。事件三：强度试验压力2.0MPa，发现焊缝渗漏立即带压补焊，重新试压合格；严密性试验压力1.8MPa稳压30min压降0.08MPa判定合格。事件四：热力冲洗时流速0.5m/s，冲洗2h后排水颜色仍偏黄即结束。

问题一：事件一有五个不妥。管顶埋深0.7m在车行道下应不小于1.0m、非车行道下不小于0.8m；槽底应铺100mm砂垫层找平；管道周围应填砂至管顶以上200到300mm不得直接回填含碎石原土；接头焊接后应先做无损探伤合格再进行接头发泡保温和热缩带密封，不得直接覆土；回填原土含碎石可能破坏保温管外护层和保温层。

问题二：事件二支架设置和预拉伸有问题。方形补偿器两侧第一个支架应为滑动支架而非固定支架，补偿器两侧弯头外侧设导向支架，中间设固定支架；方形补偿器必须进行预拉伸即冷拉，冷拉值为设计热伸长量的50%，冷拉焊口选在距弯头弯曲起点2到2.5m处；冷拉前两端固定支架必须牢固，焊口完成后方可拆除冷拉工具。

问题三：事件三试压有四个问题。强度试验压力2.0MPa为1.5倍设计压力1.6×1.5=2.4MPa，2.0MPa不够；发现渗漏不得带压补焊，必须先卸压再修补，修补后重新试验；严密性试验压力1.8MPa为1.25倍设计压力1.6×1.25=2.0MPa且不小于0.6MPa，1.8MPa不够；稳压30min压降0.08MPa对于一级管网应稳压1h压降不超过0.05MPa，时间不够且压降超标不应判合格。

问题四：事件四冲洗流速0.5m/s不够，水力冲洗流速应不低于1.0m/s；冲洗2h排水仍偏黄说明杂物未冲净，应连续冲洗直到出口水色和透明度与入口目测一致为合格；冲洗顺序应先主管后支管；排水应引入可靠排水点不得随意排放。

再看一道燃气管道的题。某城市中压A燃气管道DN300钢管设计压力0.4MPa，长3.2km，穿越城市道路和一条小河。事件一：管道埋深在车行道下0.7m、人行道下0.5m，穿越高速公路未加套管，与给水管水平净距0.3m。事件二：管道焊缝进行了50%射线探伤，PE支管热熔连接时环境温度2°C。事件三：竣工后用压缩空气吹扫，吹扫压力0.5MPa，然后强度试验压力0.5MPa稳压30min检查无渗漏，严密性试验压力0.46MPa稳压2h压降不明显判合格。事件四：带气接线作业时管内压力30Pa，使用铁质工具敲击，作业人员未穿防静电服。

问题一：事件一四个不妥。车行道下埋深0.7m应不小于0.9m；人行道下0.5m应不小于0.6m；穿越高速公路必须加套管，套管内径比管道大100mm以上两端密封，伸出边坡坡脚不小于2.0m；与给水管水平净距0.3m中压管应不小于0.5m。

问题二：事件二两个问题。中压A燃气钢管焊缝应进行100%无损探伤而非50%，射线探伤不低于Ⅱ级合格；PE管热熔连接环境温度低于5°C不宜进行，2°C时低温焊接质量无法保证，应采取保温措施或暂停施工。

问题三：事件三四个问题。吹扫压力0.5MPa超过0.3MPa可能损坏管道，应不大于0.3MPa；强度试验压力0.5MPa不对，设计压力0.4MPa≤0.8MPa，试验压力应为1.5×0.4=0.6MPa；严密性试验压力0.46MPa即1.15×0.4=0.46MPa正确，但稳压时间仅2h不够，应不少于24h并做温度修正；强度试验稳压30min时间偏短应稳压1h。

问题四：事件四三个严重隐患。管内压力30Pa低于50Pa，空气可能渗入管内形成爆炸性混合气体，应将压力控制在50到800Pa之间；使用铁质工具敲击会产生火花，必须使用防爆铜制或镀铜工具；作业人员未穿防静电服和防静电鞋，静电放电可能引燃燃气；此外应连续监测燃气浓度低于爆炸下限20%，设放散管高出地面2.5m以上，编制专项方案并经审批。

这一讲最后帮大家串一遍。供热管道敷设方式记住通行管沟净高≥1.8m通道≥0.7m，直埋车行道≥1.0m非车行道≥0.8m管周填砂。补偿器是核心：方形补偿器冷拉50%热伸长量，两侧滑动支架中间固定支架；波纹管补偿器设导向支架内衬筒顺流向。保温工程重点在接头先探伤后发泡热缩带密封。试压强度1.5倍设计压力严密性1.25倍且不小于0.6MPa，一级管网严密性稳压1h压降≤0.05MPa。水力冲洗流速≥1.0m/s蒸汽吹扫先暖管。燃气管道埋深车行道≥0.9m非车行道≥0.6m，钢管焊缝100%探伤，PE管低温5°C以下不焊接。吹扫压力≤0.3MPa，强度试验P≤0.8MPa时1.5P、P>0.8MPa时1.15P，严密性稳压不少于24h。带气接线压力50到800Pa，防爆工具、防静电服、放散管、氧含量<2%。

下一讲讲城市综合管廊与市政公用设施施工，包括综合管廊的明挖、预制拼装和盾构施工，防水工程，消防通风供电监控等附属设施，以及生活垃圾填埋场和污水处理厂构筑物施工。综合管廊是近几年热点，案例题分值逐年上升，做好预习，第16讲见。