浅埋给排水管道的防冻施工工艺研究

　　浅埋给排水管道的防冻施工工艺研究

　　王虹

　　摘要：冬天，室外气温较低，室内的热量会通过建筑物的围护结构不断向外散失，使室内温度降低，影响建筑物内给排水系统的正常使用，甚至将建筑物内的管道冻裂。所以给排水管道的埋设首先要考虑冬季严寒状态下如何进行防寒和防冻，确定管线埋设的合理深度问题。本文对如何防止冬季因管道或设备内水温降低而造成危害，以及埋设管道的防冻施工工艺进行研究。

　　关键词：浅埋 给排水管道 保温 防冻 电拌热

　　冬季，由于气候过于寒冷，为了减少热量的损耗、节省燃料及防止因气温过低将管道设备冻裂，造成危害，必须对热的和某些冷的管道、设备和管线加保温材料进行保温。因此要敷设相同长度的蒸汽管线保证给水管不被冻坏，对于室外消火栓及阀门井也必须采用相应的保温措施。给排水管线敷设的常规做法一般有直接埋地或架空敷设两种，直接埋地敷设最为常用。架空敷设要考虑管架和保温措施。管材为承插式球墨铸铁管，柔性胶圈密封，胶圈外部用石棉水泥填缝。

　　一、管道防冻保温结构分析及要求

　　通常管道防冻保温结构包括：保温层(绝热层)、防潮层、保护层。保温层材料的选择是决定保温结构的基础，保温结构的拟定也需要有适合的保温材料来保障。选择保温材料，应首先满足保温对象的介质运行工况要求和环境要求。给排水管道保温的诸多问题逐渐引起业内相关专业的关注，如消防给排水管道和排给排水管道多次发生冻裂，由于保温层失效导致的管道表面腐蚀，选用某些阻燃等级低或环保性能差的保温材料，管道电保温能耗偏大等等，这些问题在某种程度上已影响了生产、工作以及生活的正常运行。

　　近年来，保温技术的快速发展和应用，推动了传统保温设计方法、施工技术不断更新和发展。在充分借鉴这些技术的基础上，对浅埋给排水管道的防冻施工工艺进行研究和分析，以期得到一套给排水管道防冻保温的最佳方案。

　　二、给排水管道的安装条件及特点

　　寒冷地区的室外消火栓一般为地下式直通消火栓，型号为SX100，设有100 mm和60 mm栓口各一个，并做保温井口;阀门井的设置一般不采用套筒式，因在寒冷地区阀杆头部常漏水而冻结，影响开启和关闭;给水管线上的给水栓应采用防冻栓，并宜设置于背风向阳处。管线直接埋地敷设施工简单、安装方便、能降低造价，经综合考虑，并参照建设单位意见决定给水管道采用直接埋地敷设。

　　若此时室外气温较低且管道中的水没有及时排空，必将冻坏管道，维修较困难。因此，设计中确定管线埋设深度时要考虑当地管道的常规埋设深度，又要满足《给排水设计手册》要求。另外在设计中还应考虑给水管网的泄水措施，防止管道被冻坏，达到即使系统停车时间较长，给水管道中的水也能很快通过泄水并和排水管道排出，保证给水管道中不留积水。该装置排水采用清净生产废水、生活污水、雨水合流排放系统，选用钢筋棍凝土排水管，接口采用钢丝网水泥砂浆抹带接口，排水管采用120。棍凝土条型基础。清净生产废水、生活污水的排水一般为车间清净洗涤排水和工艺设备冲洗水。

　　考虑平时系统排水量较小，适当增大排水管坡度以减少管线冻结;将主干管起点管底浅埋定为2.0 m，其余支管线或与雨水口连接管底浅埋定为1.1～1 5 m，并考虑在管道浅埋处进行土质置换。对于地下的排水检查井、地下消火栓井、阀门井等构筑物均采用下述保温措施：所有的井盖均采用双层保温井盖，井内填充珍珠岩或碎聚苯乙烯块;井壁周围土质采用置换措施，填充一些炉渣保温，井加一层黄黏土以减少地表水向土壤下方渗透;由于施工期正值冬季，要求不得采用冻土回填。根据建设单位提供的地质报告，该地区土壤深度在0.7～5.1 m为较厚的粉质黏土，层位稳定，属于中压缩土，承载力较高，地质条件较好。

　　三、采取相应的保温技术措施及方案。

　　一般来说，对于防冻保温，风速越大，保温层的导热系数越大，所需要的保温层就越厚。因此在设置常规保温时要尽量采用不燃类A级材料，并要求材料的气密性、水密性都要好，且要求防水、防潮。要在充分分析和计算的基础上对不同给排水管道采取相应的防冻技术措施，一般情况下，对于长时间处于与室外环境温度接近且介质为基本静态流态的给排水管道，须采用节能型的管道电保温方案。在进行导热系数和绝热层计算时，要根据各种具体部位的风速等条件，对不同保温材料在给排水管道和设备保温的导热系数值进行相应的修正。给排水管道防冻保温材料的选用一定要严格按照有安全和环保要求及标准来进行。 做好给排水管道防冻方案是一项系统工程。不仅要在防冻保温材料选择、保温保护层做法、保温施工等方面进行系统分析、计算和落实实施，而且还应在给排水管道系统本身进行严格把关。

　　四、电伴热技术为管道防冻开创了新途径

　　管道防冻电伴热工程，即发热电缆低温伴热系统，是用电能直接转化为热能的新型供暖系统。本工程着重研究和解决了管道防冻系统电加热技术的设计、发热电缆和与之配套元器件在施工安装中存在的一些技术性问题，使保温防冻系统自动控制其温度保持在允许的范围内，实现了对管道的主动性保温防冻。

　　管道保温防冻的目的就是补充由于管道外壳内外温差引起的热散失。要达到管道防冻保温的目的，只需要提供给管路损失的热量，保持管道内流体的热量平衡，就可维持其温度基本不变。发热电缆管道保温防冻系统就是提供给管路损失的热量，维持其温度基本不变。

　　管道电伴热系统由发热电缆供电电源系统、管道防冰冻电缆加热系统和管道电伴热智能控制报警系统三部分组成。每根伴热电缆单元包括温控器、温度传感器、空气开关、交流越限报警隔离变速器、伴热电缆断路监测器、工作状态显示器、故障蜂鸣报警器及变压器等电路，以便观察、控制与调节电伴热工作情况。工作状况下，温度传感器安置在被加热的管道上，可随时测量出其温度。温控器根据事先设定好的温度，与温度传感器测出的温度比较，通过伴热电缆控制箱内的空气开关与交流电流越限报警隔离变速器，及时切断与接通电源，以达到加热防冻目的。

　　综上所述，确定寒冷地区给排水管线的浅埋深度需要综合考虑。既要考虑水量、水温、管材强度、管线交叉、连续或间断使用情况等，又要考虑外部荷载、环境条件及当地的具体情况，并采取相应的防冻防寒措施以保证给排水管线在冬季能正常使用。

　　参考文献：

　　1.卞东萍. 给排水管道防冻保温措施分析. 设备及管道设计2008年

　　2.李艳. 城市给排水系统防冻抗冻技术. 给排水系统的管道设计2010年