本文简要介绍了高温热水管道直埋敷设技术在我国的发展过程及常态无补偿直埋的含义，通过实例简介常态无补偿直埋敷设的经验及教训。阐述了设计的理论依据，同时总结了该设计方式的优缺点。
一、热力管道直埋技术的发展
热水管道直埋技术是上个世纪八十年代初期从北欧引进我国的，如兴城集中供热工程从丹麦引进（我院设计），同一时期牡丹江集中供热工程从芬兰引进（华北市政设计院设计）。自从复合保温管引进我国以后，我国的热力管道直埋敷设技术才开始步入正轨研究。从广义上讲，2005年以前，工程上常用的直埋技术大致分三种情况。第一种，有补偿直埋敷设；第二种，低温热水管道利用管道自然补偿实现无补偿器直埋敷设；第三种，利用预热施工或设一次性补偿器来实现高温水管道“无补偿”直埋敷设。
上个世纪八十年代初，我国引进聚氨酯复合保温管技术，从此以后我国的热水管道直埋敷设技术研究才开始步入正轨，并始终在不断地从消化吸收外来技术的同时，实践创新并发展我国自主的直埋敷设技术。据我们掌握的信息，在上世纪八十年代中期，就开始有赤峰市一期集中供热工程、开原市集中供热工程、天津市早期城市集中供热工程过河段，都在不同程度上采用了局部无补偿直埋设计（无预热），管段长度在100m～400m之间，介质温度也在110℃以下。到上世纪九十年代初期，盘锦热电厂集中供热工程及本溪集中供热工程，都采用了局部管段120℃高温水的无补偿直埋敷设设计。其中尤其值得一提的是，在1993年本溪集中供热工程中，管道穿越太子河，河床宽近400m，介质温度120℃，管径为DN700，过河段设计采用无补偿直埋敷设技术设计，运行至今仍完好无损。2000年本溪市政要敷设的一根排水管与其相交，必需把此管挖出作局部改造，挖出时观察在可见范围的管道几乎与原来一样，表面锈蚀不足0.2mm，管道改造后，至今又运行九年，仍然未发生任何问题。
2005年，由我院设计的南票集中供热工程全线长18km，管径DN600，供热温度120℃，全线没设一个补偿器，目前已运行五年，情况良好。
一、热力管道直埋技术的发展
热水管道直埋技术是上个世纪八十年代初期从北欧引进我国的，如兴城集中供热工程从丹麦引进（我院设计），同一时期牡丹江集中供热工程从芬兰引进（华北市政设计院设计）。自从复合保温管引进我国以后，我国的热力管道直埋敷设技术才开始步入正轨研究。从广义上讲，2005年以前，工程上常用的直埋技术大致分三种情况。第一种，有补偿直埋敷设；第二种，低温热水管道利用管道自然补偿实现无补偿器直埋敷设；第三种，利用预热施工或设一次性补偿器来实现高温水管道“无补偿”直埋敷设。
上个世纪八十年代初，我国引进聚氨酯复合保温管技术，从此以后我国的热水管道直埋敷设技术研究才开始步入正轨，并始终在不断地从消化吸收外来技术的同时，实践创新并发展我国自主的直埋敷设技术。据我们掌握的信息，在上世纪八十年代中期，就开始有赤峰市一期集中供热工程、开原市集中供热工程、天津市早期城市集中供热工程过河段，都在不同程度上采用了局部无补偿直埋设计（无预热），管段长度在100m～400m之间，介质温度也在110℃以下。到上世纪九十年代初期，盘锦热电厂集中供热工程及本溪集中供热工程，都采用了局部管段120℃高温水的无补偿直埋敷设设计。其中尤其值得一提的是，在1993年本溪集中供热工程中，管道穿越太子河，河床宽近400m，介质温度120℃，管径为DN700，过河段设计采用无补偿直埋敷设技术设计，运行至今仍完好无损。2000年本溪市政要敷设的一根排水管与其相交，必需把此管挖出作局部改造，挖出时观察在可见范围的管道几乎与原来一样，表面锈蚀不足0.2mm，管道改造后，至今又运行九年，仍然未发生任何问题。
2005年，由我院设计的南票集中供热工程全线长18km，管径DN600，供热温度120℃，全线没设一个补偿器，目前已运行五年，情况良好。
二、高温热水管道常态无补偿直埋敷设技术的含义
本文所介绍的常态无补偿直埋敷设技术是指高温热水管道无补偿无预热无其它特殊要求的常态直埋敷设技术（已申报国家发明专利）。高温热水管道目前指的是管道介质工作温度在130℃及以下。
本敷设技术包含以下特点：
1、不采用预热或一次性补偿器的直埋敷设方式，而是真正的无预热，无补偿器，无其它特殊要求的常态无补偿直埋敷设。
2、不采用刻意加大弯头的曲率半径来解决弯头的热胀应力，这尤其对在城市沿街路敷设的管道，施工时相当有利，而且也降低了造价，减少了占地。
3、不采用因特定折角而量身定制的弯管安装方法，定制的弯管价格高，施工周期长，且设计图纸上的角度与现场实际角度往往会发生变化，这会给施工造成很大麻烦。
4、对关键节点的部件不采用特殊钢材，全管线所用钢管的管材包括弯头、三通等异形件，一律采用Q235B钢材。
5、不采用刻意加大埋深的方式来增加管道的稳定性，据我们所知有的工程甚至采用埋深4～6m的方式来增加管道的稳定性，这既增加了施工难度又增加了工程造价。我们采用具体问题具体分析的方式，采用与通常采用的直埋敷设埋深基本相当的常态无补偿直埋敷设。
6、采取措施克服了以往直埋敷设时砼墩内的管道寿命要短于直埋管道寿命的致命弊端。可使砼墩内的管道与普通直埋的管道同等寿命使整个管网中的所有管道恢复到同寿命的常态之中。
鉴于以上六个“常态”特点，此直埋敷设方式称之为常态无补偿直埋敷设技术。
三、高温热水管道常态无补偿直埋敷设设计理论基础
任何一种新的设计技术的突破首先源于设计理论的突破，以往的热网设计理论都是基于钢材的弹性理论限度之内进行，热力管道是按“虎克定律”理论来设计的，温升产生热伸长，热伸长产生摩擦力。然而实际上直埋敷设的热力管道，存在着过渡段与锚固段两种情况，它实质上已经超越了钢材在弹性理论限度，即钢材进入了弹塑性阶段，换句话说：有补偿设计是按钢材的弹性理论设计的，无补偿直埋设计是按钢材的弹塑性理论设计的。这就是现在设计高温热水常态无补偿直埋技术的理论基础。
本文所介绍的常态无补偿直埋敷设技术是指高温热水管道无补偿无预热无其它特殊要求的常态直埋敷设技术（已申报国家发明专利）。高温热水管道目前指的是管道介质工作温度在130℃及以下。
本敷设技术包含以下特点：
1、不采用预热或一次性补偿器的直埋敷设方式，而是真正的无预热，无补偿器，无其它特殊要求的常态无补偿直埋敷设。
2、不采用刻意加大弯头的曲率半径来解决弯头的热胀应力，这尤其对在城市沿街路敷设的管道，施工时相当有利，而且也降低了造价，减少了占地。
3、不采用因特定折角而量身定制的弯管安装方法，定制的弯管价格高，施工周期长，且设计图纸上的角度与现场实际角度往往会发生变化，这会给施工造成很大麻烦。
4、对关键节点的部件不采用特殊钢材，全管线所用钢管的管材包括弯头、三通等异形件，一律采用Q235B钢材。
5、不采用刻意加大埋深的方式来增加管道的稳定性，据我们所知有的工程甚至采用埋深4～6m的方式来增加管道的稳定性，这既增加了施工难度又增加了工程造价。我们采用具体问题具体分析的方式，采用与通常采用的直埋敷设埋深基本相当的常态无补偿直埋敷设。
6、采取措施克服了以往直埋敷设时砼墩内的管道寿命要短于直埋管道寿命的致命弊端。可使砼墩内的管道与普通直埋的管道同等寿命使整个管网中的所有管道恢复到同寿命的常态之中。
鉴于以上六个“常态”特点，此直埋敷设方式称之为常态无补偿直埋敷设技术。
三、高温热水管道常态无补偿直埋敷设设计理论基础
任何一种新的设计技术的突破首先源于设计理论的突破，以往的热网设计理论都是基于钢材的弹性理论限度之内进行，热力管道是按“虎克定律”理论来设计的，温升产生热伸长，热伸长产生摩擦力。然而实际上直埋敷设的热力管道，存在着过渡段与锚固段两种情况，它实质上已经超越了钢材在弹性理论限度，即钢材进入了弹塑性阶段，换句话说：有补偿设计是按钢材的弹性理论设计的，无补偿直埋设计是按钢材的弹塑性理论设计的。这就是现在设计高温热水常态无补偿直埋技术的理论基础。
四、实践中的经验教训
采用无补偿直埋的管道内部存在巨大的应力，所以，处理好这些应力使管道不被损坏是首要任务。这些管道上所使用的附件，也必须考虑此问题。不按设计要求随意订货，极易造成事故，已有不止一次的事故教训。
严格地说，高温水无补偿直埋管道在施工时，并没有比一般管道施工有更高的要求，除个别特殊做法要求以外，一律按普通施工一样要求。只是要求的更严，要求执行的更准确。普通管道敷设有时执行起来可能出现偏差，但在使用时却不一定能显现出问题。但对于高温水无补偿设计的管道而言，如果有偏差，就可能会出现较严重后果，所以要更严格地执行标准。
无补偿直埋技术除了在管壁内产生巨大应力之外，在管道的节点处理上也必须严格按设计要求进行。在盘锦热电厂热网工程运行中，有一个三通处二次产生扭折断裂，破坏面在管道周围形成锯齿状断裂，可想此破坏力之巨大（DN450的管道）。后来，甲方与设计院共同在现场研究，发现此点没有按设计要求处理。按设计要求修改后，至今没有再出过问题。
在管道的弯头或三通处，必须进行应力计算或验算其应力是否符合要求，要有一定的保护措施我们认为这是常态无补偿直埋敷设管网设计必需考虑的，也是管网安全运行的重要前提，不可忽视。
五、常态无补偿直埋敷设的难点及经济性
我院采用此技术如上所述，是经过二十多年通过大量工程实践逐步探索总结完善形成的。到目前我院已形成了一整套较为成熟的常态无补偿直埋敷设设计方法。
热力管道常态无补偿直埋敷设设计时必须考虑在现有的条件下（管网的走向条件及路障条件）除满足管道流体功能要求外还要满足管道各类构件所承受应力的要求及管道运行时的稳定性要求。由于现场条件千差万别，有些内容在图纸上无法完全反映，管道的实际施工一旦偏离设计时，还必需保证管网安全运行，这就要求设计人员不仅要熟练掌握管道应力分析及应力变化趋向分析的能力，还要具有相当的实际工程经验，否则难以做到管网安全可靠运行。
常态无补偿直埋设计的优点大致归纳为以下几点：
（1）由于减少或不采用补偿器，降低了管网的阻力，约能减少管网阻力的30%，有利于节能运行。
（2）对管网有可能做到无维修或大大减少维修的工作量。
（3）由于没有了补偿器，也大大地减少了热网故障发生率。
（4）由于大量减少了固定墩，降低了管道对城市道路资源的占有量，这对大城市也是很重要的优点之一。
（5）施工进度加快，缩短了工程周期。
（6）降低工程总造价。由于管网大小及管网跨越障碍程度不同，一般能节省工程总投资的12％～15％。
（7）减少管网热损失。与有补偿直埋敷设管道相比可减少3/5～4/5的管网热量损失。有实测数据每公里管道内介质温降为小于0.2℃。
采用无补偿直埋的管道内部存在巨大的应力，所以，处理好这些应力使管道不被损坏是首要任务。这些管道上所使用的附件，也必须考虑此问题。不按设计要求随意订货，极易造成事故，已有不止一次的事故教训。
严格地说，高温水无补偿直埋管道在施工时，并没有比一般管道施工有更高的要求，除个别特殊做法要求以外，一律按普通施工一样要求。只是要求的更严，要求执行的更准确。普通管道敷设有时执行起来可能出现偏差，但在使用时却不一定能显现出问题。但对于高温水无补偿设计的管道而言，如果有偏差，就可能会出现较严重后果，所以要更严格地执行标准。
无补偿直埋技术除了在管壁内产生巨大应力之外，在管道的节点处理上也必须严格按设计要求进行。在盘锦热电厂热网工程运行中，有一个三通处二次产生扭折断裂，破坏面在管道周围形成锯齿状断裂，可想此破坏力之巨大（DN450的管道）。后来，甲方与设计院共同在现场研究，发现此点没有按设计要求处理。按设计要求修改后，至今没有再出过问题。
在管道的弯头或三通处，必须进行应力计算或验算其应力是否符合要求，要有一定的保护措施我们认为这是常态无补偿直埋敷设管网设计必需考虑的，也是管网安全运行的重要前提，不可忽视。
五、常态无补偿直埋敷设的难点及经济性
我院采用此技术如上所述，是经过二十多年通过大量工程实践逐步探索总结完善形成的。到目前我院已形成了一整套较为成熟的常态无补偿直埋敷设设计方法。
热力管道常态无补偿直埋敷设设计时必须考虑在现有的条件下（管网的走向条件及路障条件）除满足管道流体功能要求外还要满足管道各类构件所承受应力的要求及管道运行时的稳定性要求。由于现场条件千差万别，有些内容在图纸上无法完全反映，管道的实际施工一旦偏离设计时，还必需保证管网安全运行，这就要求设计人员不仅要熟练掌握管道应力分析及应力变化趋向分析的能力，还要具有相当的实际工程经验，否则难以做到管网安全可靠运行。
常态无补偿直埋设计的优点大致归纳为以下几点：
（1）由于减少或不采用补偿器，降低了管网的阻力，约能减少管网阻力的30%，有利于节能运行。
（2）对管网有可能做到无维修或大大减少维修的工作量。
（3）由于没有了补偿器，也大大地减少了热网故障发生率。
（4）由于大量减少了固定墩，降低了管道对城市道路资源的占有量，这对大城市也是很重要的优点之一。
（5）施工进度加快，缩短了工程周期。
（6）降低工程总造价。由于管网大小及管网跨越障碍程度不同，一般能节省工程总投资的12％～15％。
（7）减少管网热损失。与有补偿直埋敷设管道相比可减少3/5～4/5的管网热量损失。有实测数据每公里管道内介质温降为小于0.2℃。
六、常态无补偿直埋工程实例
常态无补偿直埋技术是经过长期工程实践（初步实验始于上世纪八十年代未），在工程实践中直埋敷设的管道热膨胀量是不符合“虎克定律”的。在“实践是检验真理的唯一标准”思想的指导下，逐渐的实践总结再实践，逐步发展到如今我院在常态无补偿直埋敷设技术方面有一套较完整成熟的方法。到目前为止，我院所作的此类工程，无一例出过大小事故，无一例使用后甲方不加赞许，无一例采用此技术实施后，甲方再实施同类工程时不要求再用此技术。鉴于上述理由，我院极力主张将此技术推广到所有高温热水管道直埋敷设工程上，它将会产生很大的经济效益、节能效益及社会效益。---辽宁省城乡建设规划设计院 黄寿山 刘 枫
常态无补偿直埋技术是经过长期工程实践（初步实验始于上世纪八十年代未），在工程实践中直埋敷设的管道热膨胀量是不符合“虎克定律”的。在“实践是检验真理的唯一标准”思想的指导下，逐渐的实践总结再实践，逐步发展到如今我院在常态无补偿直埋敷设技术方面有一套较完整成熟的方法。到目前为止，我院所作的此类工程，无一例出过大小事故，无一例使用后甲方不加赞许，无一例采用此技术实施后，甲方再实施同类工程时不要求再用此技术。鉴于上述理由，我院极力主张将此技术推广到所有高温热水管道直埋敷设工程上，它将会产生很大的经济效益、节能效益及社会效益。---辽宁省城乡建设规划设计院 黄寿山 刘 枫
