高地下水位地区直埋供热管道设备检查室的防渗优化方法研究

高地下水位地区直埋供热管道设备检查室的防渗优化方法研究
发布时间：2023-02-21T03:47:51.627Z 来源：《福光技术》2023年2期作者：杨梦洁1 高茂洲2 [导读] 近年来，供热直埋管道因其施工周期短、工程造价低、防腐、绝缘性能好、使用寿命长、运行维修费用较低等显著的优点被广泛应用于长距离供热工程。

中冶西北工程技术有限公司内蒙古包头市 014010
摘要：基于银川市某集中供热实际工程，针对供热管网投运时高地下水渗入直埋供热管道设备检查室造成“冒白汽”的现象，分别从地下水渗入原因、目前常用解决方法、直埋供热管道设备检查室防渗处理、建设工程时注意事项等方面进行简单的介绍和讨论，采用复合式衬砌防水层工艺，制得“一体套袖”整体结构，普及性强，可适用于各种形式的管道井。

关键词：高地下水位，供热管道井，防渗优化，复合式衬砌防水层
1、前言
近年来，供热直埋管道因其施工周期短、工程造价低、防腐、绝缘性能好、使用寿命长、运行维修费用较低等显著的优点被广泛应用于长距离供热工程。

当供热管网路由敷设于较高地下水地区时，因井室内外高差的存在，高地下水通过管道穿井室处缝隙漏水的问题尤为严重。

全年室外气温不同，直埋供热管道内介质温度会随初寒期、严寒期、末寒期所需供热量动态调整，这就造成了管道热胀冷缩频繁轴向位移，这也从一定程度上增加了井室防水处理的难度。

柔性防水密封节成本高，在实际施工过程中，供热直埋管道井较少采用此设备。

采用传统沥青油麻封堵方式的井室在高地下水位的工况条件下，常存在供暖期内被淹井的问题。

管道及设备（阀门、补偿器、流量计）长时间被水浸泡，造成设备锈蚀，保温层碳化，易产生水汽蒸煮，增加能源损耗的同时，又一次加速了设备腐蚀的速度，进而发生故障，影响供热系统的安全运行。

因此，对高地下水位地区的直埋供热管道设备检查室防水优化迫在眉睫。

2、地下水渗入原因：
直埋保温管道穿越小室套管时，通常采用刚性套管或柔性套管两种处理方式。

理论上，这两种装置均有防水的作用，但受供热管道运行条件的影响，造成地下水不同程度的渗入井室内。

地下水渗入原因如下：1）供热管道敷设环境为中砂层包裹，实际工程施工过程中，回填夯实强度是否能达到设计要求不能保障，故管道在施工单位安装后，存在下沉的可能。

管道的下沉会造成井壁套管于供热管道接触处产生间隙，影响密封效果，引起渗水现象的产生。

2）成品直埋预制保温管的保温材料采用聚氨酯，外护层采用聚乙烯保护层。

这两种材质的表面强度较差，在管道的热位移运动下受力挤压或伸长，受力大时便会被撕裂，引发漏水现象。

3）供热管道一年内所处的运行工况各不相同，供暖期内初末寒期和极寒期也会存在较大差异。

温度的变换引发管道位移量的变化，管道来回的伸缩、挤压也会对接头处密封面产生破坏影响，引发漏水现象。

4）管道和套管安装时的不同心，也会影响套管水封造成漏水。

3、直埋供热管道设备检查室防渗处理：
针对上述漏水原因进行分析，高地下水位地区直埋供热管道设备检查室的防渗优化关键点在于接头处理、设备与管体衔接处及管道穿井壁衔接处。

（一）接头处理
对于接头处理问题，当前可使用强度与管道材质相当或稍高的聚乙烯热熔套接头。

同时，应着重检查焊接过程中的各项强度指标、材料性能状况，以保证管道焊接质量保障管道使用寿命；
（二）设备与管体衔接处处理
对于设备与管体衔接（补偿器、阀门、固定墩等位置处）处理问题，在供热井壁处可增设柔性连接套管设备。

一体化的管件内设补偿装置，解决漏水问题的同时，也可有效吸收管道位移量的需求，达到衔接处保护的作用。

（三）管道穿井壁衔接处处理
对于管道穿井壁衔接处，通常采用刚性套管或柔性套管两种处理方式。

刚性防水套管是在钢管外套加用钢板做的环形翼环，用于一般管道穿墙，多装于混凝土墙内，对墙体的防水有利；如果只考虑管道穿墙，不考虑后续墙体两面的防水性能和管道的位移变形，则可选用刚性防水套管。

柔性防水套管除了外部翼环，内部还有档圈，用于有相对位移的管路，如供热管道穿墙，如要考虑墙体两面的防水性能，则选用柔性防水套管。

因供热管道冬季供热温度较高，考虑到井室安全性，建议采用密封性较好的柔性防水套管，但因为造价过高，实际投运效果又不佳，故落实切实可行且价格适中的装置较为迫切。

4、复合式衬砌防水层工艺，“一体套袖”整体结构简述：
结合工程实际运行情况，采用复合式衬砌防水层工艺，制得“一体套袖”整体结构，普及性强，可适用于各种形式的管道井；此法较采用柔性防水密封节防水的工艺而言满足工程经济性原则，工艺简单降低了85%的工程投资；不仅如此，此法的运用可降低地下水的渗入风险，保护管道外护壳、保温材料、供热工作钢管及井内相关供热设备设施（阀门、补偿器、流量计等），降低了热耗损失，有效改善供热管网停运检修的频率，增强了管网运行的安全性；此外，位于市区内的阀门井通过此方式的保护，地下水与高温热网无接触，不会产生高温蒸汽，一定程度上提高了市区内行车交通的安全性。

如图1所示，通过在地下井本体的内井壁上柔性防水装置，使管道、管道井及孔洞处形成“一体套袖”整体结构，达到对高地下水位地区直埋供热管道井防水优化的目的。

包括井内复合式衬砌防水层、柔性防水结构及卡箍。

所述的井内复合式衬砌防水层采用的结构形式为：先在井壁上垫一块热塑性圆垫圈，垫上金属垫片，用射钉将其与井壁锚固；随后，将柔性防水结构与热塑性圆垫圈热熔形成统一整体。

地下井本体内的柔性防水结构采用上述方法与地下井本体的井壁固定后，预留部分柔性防水结构于井外，用于柔性防水结构与管道衔接；卡箍用于将柔性防水结构固定在管道上。

通过热塑性环形垫圈、金属垫片、射钉，增加了柔性防水结构与地下井本体的井壁连接的稳固性。

柔性防水结构是由防水卷材或橡胶制成的环形结构，例如由三元乙丙橡胶制成的环形结构。

柔性防水结构在130℃下可长期使用，有效的满足了不同使用条件的供热管道工况，可适用于各种形式的长输供热管道井。

环形垫圈为热塑性环形垫圈，且环形垫圈与柔性防水结构热熔连接。

其热熔空隙内填充有厌水型封堵密封颗粒，为防水防渗提供了双重保障。

热塑性环形垫圈通过射钉固定在管道穿孔的孔壁上管道穿孔对应墙体的内侧，且热塑性环形垫圈和射钉之间设有金属垫片。

柔性防水结构套设在管道上的部分伸入至墙体外侧区域内，且伸入至墙体外侧区域的长度不应小于500mm，便于吸收管道轴向位移量，减少管道频繁位移对柔性防水结构的破坏影响。

另外柔性防水材料位于墙体外侧的端部通过卡箍与管道固定连接。

柔性防水结构与水接触的一侧涂敷有密封脂层，进一步增强了结构的密封性能。

5、建设工程时注意事项：
（一）合适的材料，合适的搭接工艺，提高质量把控标准
在建设工程初期，严把质量关是关键。

在现有生产条件下，应结合实际工况，选择符合要求或略高于投运要求的的设备、管件。

结合实际运行工况需求，对保温材料耐热性、密实度、均匀性给予重视。

适当采用新技术、新工艺例如喷涂缠绕式直埋供热管道，提高施工过程中的质量把控标准，助力打造精品工程。

图1所示为本实用新型：“一体套袖”复合式衬砌防水层结构示意图。

图中标号：1、地层；2、混凝土井壁；3、防水卷材或三元乙丙橡胶；4、热塑性圆垫圈；5、金属垫片；6、射钉；7、卡箍；8、供热管道。

（二）提高预制保温管检测要求
结合当前先进检测技术，对预制保温管在长期机械性能、长期热老化性能等方面进行综合检测，确保其质量可靠。

另一方面，重视施工质量，重点检测相对脆弱的补口位置。

在管道运行期间，定期开展非开挖检测工作，确保薄弱环节的可靠运行。

（三）严格控制运行温度
在实际投运过程中，严格遵守低于管网设计最大压力及最大温度运行，避免因超温超压造成的管网爆管及聚氨酯保温层被加速炭化的情况发生。

同时，增加监控力度，在第一时间发现解决运行问题，避免出现运行事故的发生。

（四）优化设计，规划合理管网路由
供热管道的设计使用寿命为30年，但实际投运的管网实际寿命确常常打了折扣。

研究表明，除管道自身质量及施工质量等原因外，如管道敷设在地下水位过高或河流周边，管道长期被地下水浸泡也会对其使用寿命造成不可逆的破坏。

故在设计初期，设计应合理优化规划的管网路由，结合地勘勘察的水文地质情况，设计最优管道敷设路由，必要时采用架空方式。

同时，在阀门井室中，管道阀门保温不容忽略，这样的处理，同样可避免因漏水造成的安全隐患。

（五）多部门协同处理或采用适当措施处理渗入井内地下水
采用水泵抽排地下水，适当增加运维人力投入，保障供热井室安全。

如条件具备的情况下，建议多部门协同处理，增设联管系统，及时将渗入井室地下水排入给排水处理系统，从疏通排放角度处理地下水渗入问题。

6、结束语
基于银川市某集中供热实际工程，针对供热管网投运时高地下水渗入直埋供热管道设备检查室造成“冒白汽”的现象，采用复合式衬砌防水层工艺，制得“一体套袖”整体结构，普及性强，可适用于各种形式的管道井。

同时，建设工程时采用多手段，如：材料和工艺的选取、提高检测要求、严控运行温度、多部门协调，为高地下水位地区直埋供热管道设备检查室的防渗提供双重保障。

参考文献：
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