淺埋給排水管道的防凍施工工藝研究

　　王虹

　　摘要：冬天，室外氣溫較低，室內的熱量會通過建筑物的圍護結構不斷向外散失，使室內溫度降低，影響建筑物內給排水系統的正常使用，甚至將建筑物內的管道凍裂。所以給排水管道的埋設首先要考慮冬季嚴寒狀態下如何進行防寒和防凍，確定管線埋設的合理深度問題。本文對如何防止冬季因管道或設備內水溫降低而造成危害，以及埋設管道的防凍施工工藝進行研究。

　　關鍵詞：淺埋 給排水管道 保溫 防凍 電拌熱

　　冬季，由于氣候過于寒冷，為了減少熱量的損耗、節省燃料及防止因氣溫過低將管道設備凍裂，造成危害，必須對熱的和某些冷的管道、設備和管線加保溫材料進行保溫。因此要敷設相同長度的蒸汽管線保證給水管不被凍壞，對于室外消火栓及閥門井也必須采用相應的保溫措施。給排水管線敷設的常規做法一般有直接埋地或架空敷設兩種，直接埋地敷設最為常用。架空敷設要考慮管架和保溫措施。管材為承插式球墨鑄鐵管，柔性膠圈密封，膠圈外部用石棉水泥填縫。

　　一、管道防凍保溫結構分析及要求

　　通常管道防凍保溫結構包括：保溫層(絕熱層)、防潮層、保護層。保溫層材料的選擇是決定保溫結構的基礎，保溫結構的擬定也需要有適合的保溫材料來保障。選擇保溫材料，應首先滿足保溫對象的介質運行工況要求和環境要求。給排水管道保溫的諸多問題逐漸引起業內相關專業的關注，如消防給排水管道和排給排水管道多次發生凍裂，由于保溫層失效導致的管道表面腐蝕，選用某些阻燃等級低或環保性能差的保溫材料，管道電保溫能耗偏大等等，這些問題在某種程度上已影響了生產、工作以及生活的正常運行。

　　近年來，保溫技術的快速發展和應用，推動了傳統保溫設計方法、施工技術不斷更新和發展。在充分借鑒這些技術的基礎上，對淺埋給排水管道的防凍施工工藝進行研究和分析，以期得到一套給排水管道防凍保溫的最佳方案。

　　二、給排水管道的安裝條件及特點

　　寒冷地區的室外消火栓一般為地下式直通消火栓，型號為SX100，設有100 mm和60 mm栓口各一個，并做保溫井口;閥門井的設置一般不采用套筒式，因在寒冷地區閥桿頭部常漏水而凍結，影響開啟和關閉;給水管線上的給水栓應采用防凍栓，并宜設置于背風向陽處。管線直接埋地敷設施工簡單、安裝方便、能降低造價，經綜合考慮，并參照建設單位意見決定給水管道采用直接埋地敷設。

　　若此時室外氣溫較低且管道中的水沒有及時排空，必將凍壞管道，維修較困難。因此，設計中確定管線埋設深度時要考慮當地管道的常規埋設深度，又要滿足《給排水設計手冊》要求。另外在設計中還應考慮給水管網的泄水措施，防止管道被凍壞，達到即使系統停車時間較長，給水管道中的水也能很快通過泄水并和排水管道排出，保證給水管道中不留積水。該裝置排水采用清凈生產廢水、生活污水、雨水合流排放系統，選用鋼筋棍凝土排水管，接口采用鋼絲網水泥砂漿抹帶接口，排水管采用120。棍凝土條型基礎。清凈生產廢水、生活污水的排水一般為車間清凈洗滌排水和工藝設備沖洗水。

　　考慮平時系統排水量較小，適當增大排水管坡度以減少管線凍結;將主干管起點管底淺埋定為2.0 m，其余支管線或與雨水口連接管底淺埋定為1.1～1 5 m，并考慮在管道淺埋處進行土質置換。對于地下的排水檢查井、地下消火栓井、閥門井等構筑物均采用下述保溫措施：所有的井蓋均采用雙層保溫井蓋，井內填充珍珠巖或碎聚苯乙烯塊;井壁周圍土質采用置換措施，填充一些爐渣保溫，井加一層黃黏土以減少地表水向土壤下方滲透;由于施工期正值冬季，要求不得采用凍土回填。根據建設單位提供的地質報告，該地區土壤深度在0.7～5.1 m為較厚的粉質黏土，層位穩定，屬于中壓縮土，承載力較高，地質條件較好。

　　三、采取相應的保溫技術措施及方案。

　　一般來說，對于防凍保溫，風速越大，保溫層的導熱系數越大，所需要的保溫層就越厚。因此在設置常規保溫時要盡量采用不燃類A級材料，并要求材料的氣密性、水密性都要好，且要求防水、防潮。要在充分分析和計算的基礎上對不同給排水管道采取相應的防凍技術措施，一般情況下，對于長時間處于與室外環境溫度接近且介質為基本靜態流態的給排水管道，須采用節能型的管道電保溫方案。在進行導熱系數和絕熱層計算時，要根據各種具體部位的風速等條件，對不同保溫材料在給排水管道和設備保溫的導熱系數值進行相應的修正。給排水管道防凍保溫材料的選用一定要嚴格按照有安全和環保要求及標準來進行。 做好給排水管道防凍方案是一項系統工程。不僅要在防凍保溫材料選擇、保溫保護層做法、保溫施工等方面進行系統分析、計算和落實實施，而且還應在給排水管道系統本身進行嚴格把關。

　　四、電伴熱技術為管道防凍開創了新途徑

　　管道防凍電伴熱工程，即發熱電纜低溫伴熱系統，是用電能直接轉化為熱能的新型供暖系統。本工程著重研究和解決了管道防凍系統電加熱技術的設計、發熱電纜和與之配套元器件在施工安裝中存在的一些技術性問題，使保溫防凍系統自動控制其溫度保持在允許的范圍內，實現了對管道的主動性保溫防凍。

　　管道保溫防凍的目的就是補充由于管道外殼內外溫差引起的熱散失。要達到管道防凍保溫的目的，只需要提供給管路損失的熱量，保持管道內流體的熱量平衡，就可維持其溫度基本不變。發熱電纜管道保溫防凍系統就是提供給管路損失的熱量，維持其溫度基本不變。

　　管道電伴熱系統由發熱電纜供電電源系統、管道防冰凍電纜加熱系統和管道電伴熱智能控制報警系統三部分組成。每根伴熱電纜單元包括溫控器、溫度傳感器、空氣開關、交流越限報警隔離變速器、伴熱電纜斷路監測器、工作狀態顯示器、故障蜂鳴報警器及變壓器等電路，以便觀察、控制與調節電伴熱工作情況。工作狀況下，溫度傳感器安置在被加熱的管道上，可隨時測量出其溫度。溫控器根據事先設定好的溫度，與溫度傳感器測出的溫度比較，通過伴熱電纜控制箱內的空氣開關與交流電流越限報警隔離變速器，及時切斷與接通電源，以達到加熱防凍目的。

　　綜上所述，確定寒冷地區給排水管線的淺埋深度需要綜合考慮。既要考慮水量、水溫、管材強度、管線交叉、連續或間斷使用情況等，又要考慮外部荷載、環境條件及當地的具體情況，并采取相應的防凍防寒措施以保證給排水管線在冬季能正常使用。

　　參考文獻：

　　1.卞東萍. 給排水管道防凍保溫措施分析. 設備及管道設計2008年

　　2.李艷. 城市給排水系統防凍抗凍技術. 給排水系統的管道設計2010年