CN113863346A - 一种直埋蒸汽管道沉箱结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直埋蒸汽管道沉箱结构及施工方法，包括自地上竖直向下延伸至地下的井体，埋于地下且穿过井体的蒸汽管道。其中，所述井体为钢板焊接而成；所述蒸汽管道包括工作管和依次设置在其外部的复合保温层、惰性气体保护层、聚氨酯发泡层和外护套；所述蒸汽管道穿过井体部分的补偿段包括直管部和弯管部；所述蒸汽管道埋于地下部分的地埋段上设有内滚动管托组件；所述补偿段所述波纹补偿器与补偿段连接处及补偿段另一端与地埋段连接处均设有防水隔热组件。本发明可有效避免保温层受潮和钢材被腐蚀，方便检查，易处理补偿器故障，减小了摩擦系数，增大了补偿距离，解决了直埋管因内外压力不同发生变形的问题。

Description

一种直埋蒸汽管道沉箱结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种直埋蒸汽管道沉箱结构及施工方法。

背景技术

蒸汽管道的敷设方式有两种，架空敷设和直埋敷设。架空敷设是主要的敷设方式，但在繁华的城市或不适合采用架空敷设的地区则采用直埋敷设。随着我国城市化建设的快速发展，尤其是一些重要城市，已出台禁止蒸汽管道及其他市政/工业管道建设在地面上的相关政策，故直埋蒸汽管道建设技术的重要性逐年增加，也因此对直埋蒸汽管道所涉及的难点进行不断创新研究，尤为重要。

其中，直埋敷设蒸汽管道伸长和收缩量的消化吸收是目前研究的热点问题之一。目前，直埋敷设的蒸汽管道通过设置波纹管补偿器，用以消化吸收因蒸汽温度变化引起蒸汽管道的伸长和收缩量。然而，由于频繁的伸缩，波纹管金属易发生疲劳或开裂，因此波纹管补偿器属于易损件，需定期检修。通常通过检修井对直埋敷设蒸汽管道的波纹管补偿器进行检修，由于检修井容易存在地下水渗透或雨水进入的情况，会导致工作管保温层受潮；且若波纹管补偿器在制造过程中存在缺陷，其在短期内不会暴露，但长期运行频繁伸缩则会加速其损坏或泄露，这种情况很难及时发现，也会容易造成地下水、雨水或工作管输送的介质渗透入保温层，使其受潮。一旦出现上述问题，如果不及时处理，高温潮湿的工况会导致工作管的聚氨酯发泡层迅速老化失效失去保温效果，进而致使整个工作管网的保温层失效，甚至引起更严重的后果。

另外，由于受到波纹管补偿器结构的限制，其补偿量极其有限，蒸汽管道相邻的固定点间需要设置多个波纹管补偿器才能达到补偿需求，这大大增加了检查和维修的工作量和难度，也不利于故障的排除和处理。因此，急需有效的措施以解决上述存在的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种直埋蒸汽管道沉箱结构及施工方法，除了将检修井改进成沉箱结构增加其防水性，对埋蒸汽管道进入检修井内密封结构也进行了改进提高其防水隔热性能，同时改进蒸汽管道的结构及固定支承方式，增加蒸汽管道本身的防水隔热性能，并增加补偿距离，减少波纹管补偿器的使用。具体技术方案如下：

首先，本发明提供一种直埋蒸汽管道沉箱结构，包括自地上竖直向下延伸至地下的井体，埋于地下且穿过井体的蒸汽管道。其中，所述井体为钢板焊接成沉箱，其顶盖采用密封式防水人孔，且井体的底部一侧设有积水井；所述蒸汽管道包括工作管和依次设置在其外部的复合保温层、惰性气体保护层、聚氨酯发泡层和外护套；所述蒸汽管道穿过井体部分的补偿段上设有一对旋转补偿器，且其一端与地埋段的连接处设有波纹补偿器；所述蒸汽管道埋于地下部分的地埋段上设有内滚动管托组件，用于对工作管形成滚动支撑；所述补偿段包括直管部和弯管部，所述直管部与弯管部之间及与地埋段之间均通过法兰连接；所述波纹补偿器与补偿段连接处及补偿段另一端与地埋段连接处均设有防水隔热组件，用于隔绝雨水灌入地埋段。

前述的直埋蒸汽管道沉箱结构，所述内滚动管托组件包括支承环托和支承套托。

所述支承环托为多个，其间隔设置在工作管的地埋段上，包括内支承环，外支承环，和设置在内、外支承环之间的环支承滚轮；所述环支承滚轮，包括滚轮本体，滚轮轴及滚轮支承座，滚轮本体通过滚轮轴设置在滚轮支承座上；所述内支承环套设在所述工作管上，所述外支承环套设在所述复合保温层外周，所述滚轮本体通过滚轮支承座安装在工作管正下方的外支承环上，并与工作管之间形成滚动接触；所述滚轮支承座与外支承环之间设有隔热体。

所述支承套托设于两支承环托之间用于减小工作管滚动摩擦，其包括支承套骨架和支承套滚轮；所述支承套骨架位于工作管与复合保温层之间并套设在工作管上；所述支承套滚轮通过支承套滚轮轴设置在工作管正下方的支承套骨架上并与工作管滚动接触；所述支承套骨架优选为圆筒形钢丝网；所述支承套滚轮为多个，优选为间隔距离1米设置一个；所述支承套滚轮轴的外圆面设有减摩涂层；所述减磨涂层为纳米陶瓷涂层。

前述的直埋蒸汽管道沉箱结构，所述防水隔热组件设置在波纹补偿器的不锈钢波纹管内侧和地埋段与补偿段连接端的外护套内侧，其包括位于不锈钢波纹管或地埋段端口的封口圈板、远离不锈钢波纹管或地埋段端口的限位挡块、和贴合在工作管外部复合保温层上的隔热瓦块承托板；且所述封口圈板、限位挡块、隔热瓦块承托板和不锈钢波纹管的外壁或地埋段外护套共同形成防水隔热腔，所述防水隔热腔内填充隔热填充物。

优选的，所述封口圈板和限位挡块均双层套环状结构，其分别包括靠近工作管的内封口圈板和限位挡块，远离工作管的内外封口圈板和外限位挡块；且所述外封口圈板的外缘与不锈钢波纹管端口的外壁或地埋段的外护套外壁平齐，所述内封口圈板内缘抵在复合保温层上；所述隔热填充物的容重为1100kg/m3，且其在350℃温度下的导热系数为0.15w/（m.k），抗压强度≥6.0MPa。

前述的直埋蒸汽管道沉箱结构，所述复合保温层为一层或多层，其为软质保温材料和包覆在其上的反射铝箔复合而成，且复合保温层为多层的情况下所述反射铝箔的耐热性自内向外依次降低。

前述的直埋蒸汽管道沉箱结构，所述惰性气体保护层为双层钢管夹心设计，其包括内钢制套管、外内钢制套管和填充在内、外内钢制套管之间的惰性气体；所述内、外内钢制套管之间还均匀分布设置木头支架，用于维持惰性气体层的厚度；所述惰性气体为氩气，其厚度不超过20mm。

前述的直埋蒸汽管道沉箱结构，所述蒸汽管道的地埋段上还设有固定组件，所述固定组件包括设置在地埋段远离井体两端的端部固定架和间隔分布在地埋段上的中间固定架。所述中间固定架包括设置在蒸汽管道两侧且垂直于地表的两竖直固定板和位于蒸汽管道底部并连接两竖直固定板的弧形托板；所述竖直固定板下端插入蒸汽管道下方的回填土层中，插入深度不小于200mm；所述竖直固定板上端呈倒L型向外弯折，且弯折部分位于蒸汽管道上方地表之下的回填土黏土层中；所述弧形托板优选为U型钢板，其下部的弧形内面与蒸汽管道的底部外型面一致，其两侧固定设置在蒸汽管道两侧的直固定板上；所述弧形托板与蒸汽管道之间还设有厚度为40～50mm的耐高温玻璃棉垫层。

另外，前述的直埋蒸汽管道沉箱结构，所述井体的内壁、外壁及蒸汽管道的外护套外侧和固定组件上均涂刷有厚度为1.2mm的聚脲防腐涂层；所述蒸汽管道的外护套与井体相接处通过焊接密封，且井体钢板的厚度比蒸汽管道外护套的壁厚大3～5mm；所述波纹管补偿器为外压轴向型补偿器，其不锈钢波纹管的材质为奥氏体不锈钢，不锈钢波纹管与蒸汽管道地埋段的外护套之间通过氩弧焊方式焊接连接。

其次，本发明还提供一种直埋蒸汽管道沉箱结构的施工方法，包括如下步骤：

S1、施工准备：预制权利要求1至9中所述的直埋蒸汽管道及沉箱、防水隔热组件和固定组件，并运至施工现场；

S2、吊装预装：按照直埋蒸汽管道的敷设路线开挖沟槽及沉箱井坑；严格按管段设计拼装次序将直埋敷设蒸汽管道铺设于沟槽内，沉箱下沉至井坑；蒸汽管道的补偿段，放置于沉箱内；然后放置固定组件，其中固定组件的中间固定架的放置位置与内滚动管托组件的支承环托位置一一对应；

S3、焊接安装：将相邻的工作管段焊接；穿过井壁的蒸汽管道的外护套与沉箱相接处也进行焊接密封，并喷涂聚脲防腐涂层，用于防水防腐；蒸汽管道的补偿段与波纹补偿器连接处及另一端与蒸汽管道的地埋段连接处安装防水隔热组件；

S4、检查补口：对各焊接处及安装防水隔热组件处进行检查，并进行防腐保温补口；

S5、管道试压：安装好的管道，按照要求进行吹洗及试压操作，以稳压30分钟，无泄露为合格；

S6、沟槽回填：清理沟槽及沉箱井坑内的杂物及集水，然后按照要求夯填至设计标高；所述夯填为分层夯填，分层厚度控制在300mm内，回填土压实系数不低于0.94。

本发明方法的有益效果：

本发明井体采用钢板焊接成沉箱结构，表面喷涂聚脲防腐，可有效防止地下水的渗透；井体顶盖采用密封性好的密封式防水人孔结构，可显著防止雨水进入；补偿段与地埋段之间设防水隔热组件，可完全隔绝雨水灌入地埋管，有效避免保温层受潮和钢材被腐蚀；井体底部还设集水井，可将少量的雨水聚集定期抽出，充分保证补偿段的运行环境安全。

本发明蒸汽管道设有惰性气体保护层，不仅利于绝热保温，还能有效防止蒸汽管道的外护套钢管因内外压力不同发生变形进而影响工作管的使用问题。同时本发明蒸汽管道采用内滚动管托组件，改变了工作管与管托的支承方式，进一步减小了摩擦系数，增大了补偿距离，减少检修井及补偿节的设置，有利于整个管道的维护检查，并易于排查处理补偿器故障，节省维护时间及成本。

本发明蒸汽管道安装，除了端部固定架，并采用中间固定架，对环支撑管托进行外固定，进一步防止管道变形，保证沉箱内的补偿段的补偿作用及效果，延长蒸汽管道的使用寿命。

本发明施工方法，管道预制，保证管体质量，减小现场焊接量，保证安装质量；回填采用分层回填，避免管道后期沉降，进一步保证地埋敷设管道的运行安全。

附图说明

图1为本发明直埋蒸汽管道沉箱结构示意图；

图2为本发的蒸汽管道结构示意图；

图3为本发的内滚动管托组件的支承环托结构示意图；

图4为本发的内滚动管托组件的支承套托纵向结构剖视图；

图5为本发的内滚动管托组件的支承套托横向结构剖视图；

图6为本发的防水隔热组件结构示意图；

图7为本发的固定组件的中间固定架结构示意图。

图中：

A、井体；A1、密封式防水人孔；A2、积水井；

B、蒸汽管道；B1、补偿段；B11、直管部；B12、弯管部；B2、地埋段；

1、工作管；2、复合保温层；3、惰性气体保护层；4、聚氨酯发泡层；5、外护套；6、旋转补偿器；7、波纹补偿器；8、内滚动管托组件；81、支承环托；811、内支承环；812、外支承环；813、环支承滚轮；814、隔热体；82、支承套托；821、支承套骨架；822、支承套滚轮；7、不锈钢波纹管；9、防水隔热组件；91、封口圈板；911、内封口圈板；912、外封口圈板；92、限位挡块；921、内限位挡块；922、外限位挡块；93、隔热瓦块承托板；94、隔热填充物；10、固定组件；101、端部固定架；102、中间固定架；1021、竖直固定板；1022、弧形托板；1023、耐高温垫层。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明较佳实施例，而不是全部的实施例，亦并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用所揭示的技术内容加以变更或改型等同变化。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

实施例1

本实施例是一种直埋蒸汽管道沉箱结构，如图1至图7所示，包括自地上竖直向下延伸至地下的井体A，埋于地下且穿过井体A的蒸汽管道B；所述井体A为钢板焊接成沉箱，其顶盖采用密封式防水人孔A1，且井体A的底部一侧设有积水井A2；所述蒸汽管道B包括工作管1和依次设置在其外部的复合保温层2、惰性气体保护层3、聚氨酯发泡层4和外护套5；所述蒸汽管道B穿过井体A部分的补偿段B1上设有一对旋转补偿器6，且其一端与地埋段B2的连接处设有波纹补偿器7；所述蒸汽管道B埋于地下部分的地埋段B2上设有内滚动管托组件8，用于对工作管1形成滚动支撑。所述补偿段B1包括直管部B11和弯管部B12，所述直管部B11与弯管部B12之间及与地埋段B2之间均通过法兰连接；当工作钢管1受热膨胀时，与工作钢管1相连的弯管部B12向井体A内移动，所述直管部B11以所述法兰为轴旋转以达到吸收工作钢管膨胀量的目的，且直管部B11越长补偿量越大，相比于常用于直埋管道的波纹管补偿器，造价更低，补偿量更大。所述波纹补偿器7与补偿段B1连接处及补偿段B1另一端与地埋段B2连接处均设有防水隔热组件9，用于隔绝雨水灌入地埋段B2。

本实施例中，所述内滚动管托组件8包括支承环托81和支承套托82。其中，所述支承环托81为多个，其间隔设置在工作管1的地埋段B2上，包括内支承环811，外支承环812，和设置在内、外支承环之间的环支承滚轮813；所述环支承滚轮813包括滚轮本体，滚轮轴及滚轮支承座，滚轮本体通过滚轮轴设置在滚轮支承座上；所述内支承环811套设在所述工作管1上，所述外支承环812套设在所述复合保温层2外周，所述滚轮本体通过滚轮支承座安装在工作管1正下方的外支承环812上，并与工作管1之间形成滚动接触；所述滚轮支承座与外支承环812之间设有隔热体814，用于隔绝工作管热量通过环支承滚轮向外传导。所述支承套托82设于两支承环托81之间用于减小工作管1滚动摩擦，其包括支承套骨架821和支承套滚轮822；所述支承套骨架821位于工作管1与复合保温层2之间并套设在工作管1上；所述支承套滚轮822通过支承套滚轮轴设置在工作管1正下方的支承套骨架821上并与工作管1滚动接触；所述支承套骨架821优选为圆筒形钢丝网；所述支承套滚轮822为多个，其一般选择为间隔距离1米设置一个；所述支承套滚轮轴的外圆面设有纳米陶瓷涂层作为减摩涂层，减少摩擦，延长其使用寿命。

本实施例中，所述防水隔热组件9设置在波纹补偿器7的不锈钢波纹管71内侧和地埋段B2与补偿段B1连接端的外护套5内侧，其包括位于不锈钢波纹管71或地埋段B2端口的封口圈板91、远离不锈钢波纹管71或地埋段B2端口的限位挡块92、和贴合在工作管1外部复合保温层2上的隔热瓦块承托板93；所述封口圈板91、限位挡块92、隔热瓦块承托板93和不锈钢波纹管71的外壁或地埋段B2的外护套5共同形成防水隔热腔，所述防水隔热腔内填充隔热填充物94。具体地，所述封口圈板91和限位挡块92均为双层套环状结构，其分别包括靠近工作管1的内封口圈板911和内限位挡块921，远离工作管1的外封口圈板912和外限位挡块922；且所述外封口圈板912的外缘与不锈钢波纹管71端口的外壁或地埋段B2的外护套5的外壁平齐，所述内封口圈板911的内缘抵在复合保温层2上；所述隔热填充物94的容重优选为1100kg/m3，且要求其在350℃温度下的导热系数为0.15w/m.k，抗压强度≥6.0MPa，本实施例中的隔热填充物为选用江苏龙英管道新材料有限公司生产的8B4系列浇注料产品。

作为优选的实施方案的，本实施例中所述工作管1外的复合保温层2可为一层或多层，其为软质保温材料和包覆在其上的反射铝箔复合而成；当复合保温层2的厚度超过40mm时，为多层叠加设置，且相邻的软质保温材料层之间的反射铝箔自内向外耐热性依次降低，例如设置为耐超高温反射层、耐高温反射层和耐中温反射层。

作为优选的实施方案的，本实施例中所述惰性气体保护层3为双层钢管夹心设计，其包括内钢制套管、外内钢制套管和填充在内、外内钢制套管之间的惰性气体；所述内、外内钢制套管之间还均匀分布设置木头支架，用于维持惰性气体层的厚度；所述惰性气体为氩气，其厚度不超过20mm。所述惰性气体层通过抽真空后注入氩气形成，氩气的密度是空气密度的1.4倍，在常温下与其他物质均不起化学反应，且高温下不溶于各种介质中，相对于一般保温结构能够有效解决蒸汽直埋管道内外压力不同导致外护套管变形的问题。

另外，本实施所述的直埋蒸汽管道沉箱结构，所述蒸汽管道B的地埋段B2上还设有固定组件10，该固定组件10除了设置在地埋段B2远离井体A两端的端部固定架101，即为地埋固定节，还包括间隔分布在地埋段B2上的中间固定架102。所述中间固定架102包括设置在蒸汽管道B两侧且垂直于地表的两竖直固定板1021和位于蒸汽管道B底部并连接两竖直固定板1021的弧形托板1022。优选的，所述竖直固定板1021的下端插入蒸汽管道B下方的回填土层中，插入深度不小于200mm；所述竖直固定板1021的上端呈倒L型向外弯折，且弯折部分位于蒸汽管道B上方地表之下的回填土黏土层中；所述弧形托板1022为U型钢板，其下部的弧形内面与蒸汽管道B的底部外型面一致，其两侧固定设置在蒸汽管道B两侧的竖直固定板1021上；所述弧形托板1022与蒸汽管道B之间还设置有厚度为40～50mm的耐高温玻璃棉垫层1023。

此外，本实施所述的直埋蒸汽管道沉箱结构，所述井体A的内壁、外壁，蒸汽管道B外护套的外壁和固定组件10外表面均涂刷有厚度为1.2mm的聚脲防腐涂层；所述蒸汽管道B的外护套5与井体A相接处通过焊接密封，且井体A钢板的厚度比蒸汽管道B外护套5的壁厚大3～5mm；所述波纹补偿器7为外压轴向型补偿器，其不锈钢波纹管71的材质为奥氏体不锈钢，且该不锈钢波纹管71与蒸汽管道B地埋段B2的外护套5之间通过氩弧焊方式焊接连接。

实施例2

本实施例是一种实施例1中所述的直埋蒸汽管道沉箱结构的施工方法，包括如下步骤：

S1、施工准备：首先预制实施例1中所述的直埋蒸汽管道及沉箱、防水隔热组件和固定组件，并运至施工现场；

S2、吊装预装：按照直埋蒸汽管道的敷设路线开挖沟槽及沉箱井坑；然后严格按管段设计拼装次序卡上的次序将直埋敷设蒸汽管道铺设于沟槽内，并将沉箱下沉至井坑，蒸汽管道的补偿段，放置于沉箱内。然后放置固定组件，其中，中间固定架的放置位置与支承环托的位置一一对应。

S3、焊接安装：将相邻的工作管段焊接；穿过井壁的蒸汽管道的外护套与沉箱相接处也进行焊接密封，并喷涂聚脲防腐涂层，用于防水防腐；蒸汽管道的补偿段与波纹补偿器连接处及另一端与蒸汽管道的地埋段连接处安装防水隔热组件。

S4、检查补口：对各焊接处及安装防水隔热组件处进行检查焊口检查及气密性检查，并进行防腐保温补口。

S5、管道试压：安装好的管道，按照要求进行吹洗及试压操作，以稳压30分钟，无泄露为合格。

S6、沟槽回填：最后清理沟槽及沉箱井坑内的模板、木杆、钢管等杂物，并不得有集水集水，然后按照要求进行回填并夯实至设计标高。

所使用的回填土有机质含量不得超出规范要求，土颗粒径不得大于10mm，要保证有最佳的含水率。将符合要求的土质用机械配以人工分层夯填，分层厚度控制在300mm范围内（虚填），然后采用机械夯（蛙式打夯机）配以人工夯实，直至达到设计标高为止。当回填夯实出现橡皮土时，如面积不大可用碎石局部填夯，或将其全部挖出，重新换土等方法处理后，方可进行下道工序的施工作业。人工打夯时要夯过膝，一夯压半夯，夯实遍数不少于4遍为宜，在夯实过程中发现局部有较大的土块时，应将其砸碎或将其及时清除。土方回填不得采用耕土，淤泥和有机物含量大于等于5%的土，回填土压实系数不得低于0.94。

本发明井体采用钢板焊接成沉箱结构，表面喷涂聚脲防腐，可有效防止地下水的渗透；井体顶盖采用密封性好的密封式防水人孔结构，可显著防止雨水进入；补偿段与地埋段之间设防水隔热组件，可完全隔绝雨水灌入地埋管，有效避免保温层受潮和钢材被腐蚀；井体底部还设集水井，可将少量的雨水聚集定期抽出，充分保证补偿段的运行环境安全。

本发明蒸汽管道设有惰性气体保护层，不仅利于绝热保温，还能有效防止蒸汽管道的外护套钢管因内外压力不同发生变形进而影响工作管的使用问题。同时本发明蒸汽管道采用内滚动管托组件，改变了工作管与管托的支承方式，进一步减小了摩擦系数，增大了补偿距离，减少检修井及补偿节的设置，有利于整个管道的维护检查，并易于排查处理补偿器故障，节省维护时间及成本。

本发明蒸汽管道安装，除了端部固定架，并采用中间固定架，对环支撑管托进行外固定，进一步防止管道变形，保证沉箱内的补偿段的补偿作用及效果，延长蒸汽管道的使用寿命。

本发明施工方法，管道预制，保证管体质量，减小现场焊接量，保证安装质量；回填采用分层回填，避免管道后期沉降，进一步保证地埋敷设管道的运行安全。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种直埋蒸汽管道沉箱结构，包括自地上竖直向下延伸至地下的井体（A），埋于地下且穿过井体（A）的蒸汽管道（B）；其特征在于：

所述井体（A）为钢板焊接成沉箱，其顶盖采用密封式防水人孔（A1），且井体（A）的底部一侧设有积水井（A2）；

所述蒸汽管道（B）包括工作管（1）和依次设置在其外部的复合保温层（2）、惰性气体保护层（3）、聚氨酯发泡层（4）和外护套（5）；

所述蒸汽管道（B）穿过井体（A）部分的补偿段（B1）上设有一对旋转补偿器（6），且其一端与地埋段（B2）的连接处设有波纹补偿器（7）；

所述蒸汽管道（B）埋于地下部分的地埋段（B2）上设有内滚动管托组件（8），用于对工作管（1）形成滚动支撑；

所述补偿段（B1）包括直管部（B11）和弯管部（B12），所述直管部（B11）与弯管部（B12）之间及与地埋段（B2）之间均通过法兰连接；

所述波纹补偿器（7）与补偿段（B1）连接处及补偿段（B1）另一端与地埋段（B2）连接处均设有防水隔热组件（9），用于隔绝雨水灌入地埋段（B2）。

2.根据权利要求1所述的直埋蒸汽管道沉箱结构，其特征在于：

所述内滚动管托组件（8）包括支承环托（81）；

所述支承环托（81）为多个，其间隔设置在工作管（1）的地埋段（B2）上，包括内支承环（811），外支承环（812），和设置在内、外支承环之间的环支承滚轮（813）；

所述环支承滚轮（813），包括滚轮本体，滚轮轴及滚轮支承座，滚轮本体通过滚轮轴设置在滚轮支承座上；

所述内支承环（811）套设在所述工作管（1）上，所述外支承环（812）套设在所述复合保温层（2）外周，所述滚轮本体通过滚轮支承座安装在工作管（1）正下方的外支承环（812）上，并与工作管（1）之间形成滚动接触；

所述滚轮支承座与外支承环（812）之间设有隔热体（814）。

3.根据权利要求2所述的直埋蒸汽管道沉箱结构，其特征在于：

所述内滚动管托组件（8）还包括支承套托（82）；

所述支承套托（82）设于两支承环托（81）之间用于减小工作管（1）滚动摩擦，其包括支承套骨架（821）和支承套滚轮（822）；

所述支承套骨架（821）位于工作管（1）与复合保温层（2）之间并套设在工作管（1）上；所述支承套滚轮（822）通过支承套滚轮轴设置在工作管（1）正下方的支承套骨架（821）上并与工作管（1）滚动接触；

所述支承套骨架（821）为圆筒形钢丝网；

所述支承套滚轮（822）为多个，其间隔距离1米设置一个；

所述支承套滚轮轴的外圆面设有减摩涂层；

所述减磨涂层为纳米陶瓷涂层。

4.根据权利要求1所述的直埋蒸汽管道沉箱结构，其特征在于：

所述防水隔热组件（9）设置在波纹补偿器（7）的不锈钢波纹管（71）内侧和地埋段（B2）与补偿段（B1）连接端的外护套（5）内侧，其包括

位于不锈钢波纹管（71）或地埋段（B2）端口的封口圈板（91）、

远离不锈钢波纹管（71）或地埋段（B2）端口的限位挡块（92）、

和贴合在工作管（1）外部复合保温层（2）上的隔热瓦块承托板（93）；

所述封口圈板（91）、限位挡块（92）、隔热瓦块承托板（93）和不锈钢波纹管（71）的外壁或地埋段（B2）的外护套（5）共同形成防水隔热腔，

所述防水隔热腔内填充隔热填充物（94）。

5.根据权利要求4所述的直埋蒸汽管道沉箱结构，其特征在于：

所述封口圈板（91）和限位挡块（92）均为双层套环状结构，其分别包括

靠近工作管（1）的内封口圈板（911）和内限位挡块（921），

远离工作管（1）的外封口圈板（912）和外限位挡块（922）；

且所述外封口圈板（912）的外缘与不锈钢波纹管（71）端口的外壁或地埋段（B2）的外护套（5）的外壁平齐，

所述内封口圈板（911）的内缘抵在复合保温层（2）上；

所述隔热填充物（94）的容重为1100kg/m3，且其在350℃温度下的导热系数为0.15w/m.k，抗压强度≥6.0MPa。

6.根据权利要求1所述的直埋蒸汽管道沉箱结构，其特征在于：

所述复合保温层（2）为一层或多层，

其为软质保温材料和包覆在其上的反射铝箔复合而成，

且复合保温层（2）为多层的情况下所述反射铝箔的耐热性自内向外依次降低。

7.根据权利要求1所述的直埋蒸汽管道沉箱结构，其特征在于：

所述惰性气体保护层（3）为双层钢管夹心设计，其包括

内钢制套管、外内钢制套管和填充在内、外内钢制套管之间的惰性气体；

所述内、外内钢制套管之间还均匀分布设置木头支架，用于维持惰性气体层的厚度；

所述惰性气体为氩气，其厚度不超过20mm。

8.根据权利要求1所述的直埋蒸汽管道沉箱结构，其特征在于：

所述蒸汽管道（B）的地埋段（B2）上还设有固定组件（10），

所述固定组件（10）包括设置在地埋段（B2）远离井体（A）两端的端部固定架（101）和间隔分布在地埋段（B2）上的中间固定架（102）；

所述中间固定架（102）包括设置在蒸汽管道（B）两侧且垂直于地表的两竖直固定板（1021）和位于蒸汽管道（B）底部并连接两竖直固定板（1021）的弧形托板（1022）；

所述竖直固定板（1021）的下端插入蒸汽管道（B）下方的回填土层中，插入深度不小于200mm；

所述竖直固定板（1021）的上端呈倒L型向外弯折，且弯折部分位于蒸汽管道（B）上方地表之下的回填土黏土层中；

所述弧形托板（1022）为U型钢板，其下部的弧形内面与蒸汽管道（B）的底部外型面一致，其两侧固定设置在蒸汽管道（B）两侧的竖直固定板（1021）上；

所述弧形托板（1022）与蒸汽管道（B）之间还设置有厚度为40～50mm的耐高温玻璃棉垫层（1023）。

9.根据权利要求1所述的直埋蒸汽管道沉箱结构，其特征在于：

所述井体（A）的内壁、外壁，蒸汽管道（B）外护套的外壁和固定组件（10）外表面均涂刷有厚度为1.2mm的聚脲防腐涂层；

所述蒸汽管道（B）的外护套（5）与井体（A）相接处通过焊接密封，且井体（A）钢板的厚度比蒸汽管道（B）外护套（5）的壁厚大3～5mm；

所述波纹补偿器（7）为外压轴向型补偿器，其不锈钢波纹管（71）的材质为奥氏体不锈钢，且该不锈钢波纹管（71）与蒸汽管道（B）地埋段（B2）的外护套（5）之间通过氩弧焊方式焊接连接。

10.一种直埋蒸汽管道沉箱结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、施工准备：预制权利要求1至9中所述的直埋蒸汽管道及沉箱、防水隔热组件和固定组件，并运至施工现场；

S2、吊装预装：按照直埋蒸汽管道的敷设路线开挖沟槽及沉箱井坑；严格按管段设计拼装次序将直埋敷设蒸汽管道铺设于沟槽内，沉箱下沉至井坑；蒸汽管道的补偿段，放置于沉箱内；然后放置固定组件，其中固定组件的中间固定架的放置位置与内滚动管托组件的支承环托位置一一对应；

S3、焊接安装：将相邻的工作管段焊接；穿过井壁的蒸汽管道的外护套与沉箱相接处也进行焊接密封，并喷涂聚脲防腐涂层，用于防水防腐；蒸汽管道的补偿段与波纹补偿器连接处及另一端与蒸汽管道的地埋段连接处安装防水隔热组件；

S4、检查补口：对各焊接处及安装防水隔热组件处进行检查，并进行防腐保温补口；

S5、管道试压：安装好的管道，按照要求进行吹洗及试压操作，以稳压30分钟，无泄露为合格；

S6、沟槽回填：清理沟槽及沉箱井坑内的杂物及集水，然后按照要求夯填至设计标高；所述夯填为分层夯填，分层厚度控制在300mm内，回填土压实系数不低于0.94。

Images