0929 二稿高层建筑管道井内直线倒装管道施工工法.docx

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0929二稿高层建筑管道井内直线倒装管道施工工法

高层建筑管道井内直线倒装法安装管道施工工法

JHGF006-2011

内蒙古巨华集团大华建筑安装有限公司

刘松涛王存厚张文俊高俊

1.前言

随着建筑设计向空间利用的偏重及设备管道的增加、管径的加大，特别是在大型民用建筑的集中空调系统中的冷却水管道，造成有的建筑管道井及设备间等的面积被压缩、减小，在受到管道井空间、管道的数量、管径的大小、管隙间距离等方面的限制以及施工成本、技术力量、施工安全等的影响，给现场施工方面造成一定的难度，需要综合考虑上述因素，制定切实可行的施工方法，在确保施工安全和施工质量的前提下，能提高工作效率，降低成本，简单易行的施工方法是最佳的选择。

呼和浩特市房地产交易中心市场工程主塔楼的空调水系统管道井为2300*1000,地下室层高5.95m，一层层高6.0m，二层至十八层层高均为4.0m，管道井内为双排布设2根DN400、2根DN300壁厚为12的螺旋焊管，4根DN250壁厚为10的螺旋焊管,管隙间距离为170，管道井全高80.55m；施工位置特别狭小，管道重量较重。

且管道井墙壁已经砌筑完成，各种机具布置困难，工作面狭小，垂直度校核、调整难度相当大。

常规的施工方法为从下往上逐步加工组装的正装法，即管道从低往高逐节安装，管道的焊接操作位置逐节抬高。

采用正装法施工，必然受到管道竖井空间狭窄、焊接位置受限、楼层高度小、管道焊口过多等条件的限制，增加了安装施工及质量控制的难度。

鉴于此我们研制出直线倒装法安装管道的施工方法，该施工方法具有安全、优质、施工速度快和工时利用率高等优点，克服了传统施工方法中的诸多缺点，减少了管道的切割再组装以及频繁吊送管道的安全隐患，不但增加了技术积累，保证了施工安全质量及施工进度，而且还取得了良好的经济效益。

2.工法特点

2.1与常规施工方法相比，管道的吊运、组装、涂装等作业均可在一个操作面上进行，最大限度的减少了施工人员人数的要求，提高了工作效率，确保了施工质量；

2.2圆柱形管道的垂直吊运，尤其是对其的捆绑方式要求必须牢靠，直线倒装法对于管道的吊运只需一次，不必频繁吊运，减少了因操作过程中的捆绑不牢造成的管道滑脱现象，也节约了反复捆绑、吊运的时间，从而缩短工期；

2.3工艺可靠，吊装设备简单，均可自行设计制作，投入少，成本低，材料、机具通用性强。

3.适用范围

本工法适用于高层建筑物管道井内管径较大管道的安装。

4.工艺原理

高层建筑管道井内直线倒装法安装管道的施工原理是管道从上向下逐节倒装安装，管道连接的所有焊口均在同一个位置焊接，每焊接好一节管道后，就向上提起一节高度，在其下部再安装下一节管道，如此循环，直到整个垂直管道安装完毕。

如图4所示。

根据现场施工条件也可利用“滑轮组+卷扬机吊装”的工艺替换倒链组织快速施工。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程（见图5.1）

5.2操作要点

5.2.1施工准备

熟悉和了解卷扬机的起吊高度、起吊重量、运距等技术参数和管道的设计情况；详细勘察施工现场，测量计算管隙、管长、管重等，对其适用条件、成本、实施难度等进行综合分析并讨论和比较，初步制定吊装方案。

1、安装准备及材料检验

安装之前，根据建筑的楼层高度，进行管段的划分，加工后的管道能在该层从水平状态吊装到竖直状态，一般大型民用建筑的首层建筑层高高于其他层的建筑高度，所以常规按照建筑物首层的层高进行划分。

同时划分管道还应考虑管道出厂的长度。

如建筑物首层层高6m，其他层层高4m，管道出厂长度为12m，则安装时管道应按照6m划分，然后再焊接。

由于大直径管道均为钢板卷焊管道，其管道直径偏差远远大于无缝钢管，为避免管道安装过程中，错边量过大，影响焊接质量和管道的平直度，因此在管道进场后，应进行严格的材料检验。

2、机具准备

1）根据施工方案的要求，准备规定的机具，其技术参数应符合设计要求。

机具在安装前，应进行检查、保养、维修。

2）制作顶部及底部管道吊装支架的材料与力学计算书选择的材料应一致，如果需要替换，必须经设计人员同意，方可使用。

图5.2.1倒装法吊装设置示意图

施工准备

材料报验

进场检验

吊装支架、吊架制作安装就位

底层水平管道安装就位

管道分段切割、防腐、刷漆及切割管段标示

第1节管道运输

主倒链吊装第1节，临时固定

副倒链吊装第2节

第1节与第2节对接、焊接

垂直度测试

焊接

焊接检验

垂直度复验

启动主倒链吊装第1、2节

启动副吊链

吊装第3节

重复前述步骤到最后一步

底部水平管道和竖向管道焊接

顶端水平管道和竖向管道焊接

管道导向支架及固定支架安装

试压刷漆

管道安装完毕

图5.1工艺流程图

3、作业面施工准备

清理吊装区域的所有障碍物，对周边安全防护进行检查和整改，并设置吊装警戒区。

4、技术和安全交底

对涉及管道焊接、安装作业的各工种施工人员进行技术和安全交底，交底的内容要全面并贯彻落实。

5.2.2力学计算

1、吊装总荷载计算

施工前需计算整个管道及拟分段单个管道的吊装荷载。

当全部管道安装焊接后，其总载荷为W1，钢丝绳、卸扣、倒链重量约W2。

W1一π×ф×δ×H×ρ

ф：

管道直径（m）

δ：

壁厚（m）

H：

吊装管道长度（m）

ρ：

钢管密度，可取7800kg／m。

W2=200kg≈2000kN

因此吊装总重量为W=W1+W2。

例：

呼和浩特市房地产交易中心市场工程，管道为ф400mm×12mm螺旋焊接钢管，吊装管道长度为86米，

W1一π×ф×δ×H×ρ=3.14×0.400×0.012×80.55×7800=9469.58kg≈94695.8kN

W=W1+W2=94695.8+2000=96695.8kN

2、钢丝绳受力计算及选用

查阅吊装用主绳选用ф24—6×37+1型钢丝绳，公称抗拉强度为1850kN／mm2的双股钢丝绳，当安全系数K=5时，其承载力为78000kN，双股时其总承载力为：

P=2×78000=156000kN>96695.8kN满足要求。

3、卡环选用

根据钢丝绳受力情况，查五金手册选用。

按上述计算，选用16#卡环，其许用负荷为160KN>

100KN：

横销螺纹M64。

可以满足要求。

4、吊装吊耳设计及强度验算

根据总荷载设计吊装吊耳如图5.2.2-4

1）焊缝强度验算

σf=N/hΘLw≤f

式中：

σf——角焊缝的应力（N/mm²）

N——作用在吊耳板上的压力（N）

hΘ——角焊缝的有效厚度（mm）

hΘ——0.7hf

hf为较小焊角尺寸

Lw——角焊缝计算长度（mm）对每条焊缝取实际长度减去10mm

f——角焊缝的强度设计值，取160N/mm²

吊耳板强度：

按最危险截面考虑计算

σ=Q计/2dδ=D²+d²/D²-d²≤[σ]

式中：

σ——吊耳板的最大应力（N/mm²）

Q计——设备的计算重量（N），

应为1.1*Q（设备重量），

d、D——分别为吊耳孔内外圆直径（mm），

δ——吊耳板厚度（mm）

[σ]——考虑安全系数取许用应力160N/mm²

5、横梁的计算及选材；

由于顶层工字钢牛腿支架承重较大，需要进行校核，计算简图如5.2.2-5所示

图5.2.2-1计算简图

1﹚中间钢梁校核

中间悬挂倒链的工字钢按照两头绞支进行考虑，按公式计算：

σ=M/W=（PL/2）/L÷W≤[σ]

式中：

σ——支架的最大应力（N/mm²）

M——支架的最大弯矩（N·m）

W——支架的抵抗矩（mm³）

P——管道的计算重量（N）

L——支架长度（mm）

[σ]——许应用力，取160N/mm²

2﹚悬臂梁校核

为超定静计算，为简化计算，可向更安全的趋势进行简化，如下式：

σ=M’/W’=（P’L’/2）/L’÷W’≤[σ]

（利用吊链吊装结构图）

（利用卷扬机+滑轮吊装结构图）

图5.2.2-2吊耳结构图

5.2.3顶部及底部管道吊装支架设计、制作、安装

倒装法安装管道的支架设置主要包括顶部总吊装支架设置和底部单管段吊装支架两部分。

顶部吊装支架根据现场结构情况确定，管道竖井紧靠剪力墙，支架采用双牛腿支架，吊耳焊接在牛腿支架的横梁上，支架承担全部立管的荷载。

底部支架设置在二层，只负责单个管段的荷载，荷载较小，采用单悬臂支架，为了单个管段吊起后与上部管道对口不受影响，下部管道支架采用活动形式。

预安装管段吊起后，即撤除吊装倒链，如图5.2.2所示。

5.2.4竖向管道底层支架的安装

底层水平轨道安装至弯头位置，并用支架固定后，进行竖向管道底层支架安装，用膨胀螺栓固定在基础上。

竖向管道底层支架在各层的竖向支架没有安装到位之前，承担整个竖向管道的荷载。

竖向管道底层支架一般采用钢管支架，支架形式如图5.2.3所示。

5.2.5管道切割、焊接

由于管道直径较大，且为焊接钢管，这样会使切割后的钢管对接存在偏差，因此，切割管道之前在切割处做十字标识，焊接时调整十字标识对口，可减少因切割引起的对接偏差。

对口点焊完毕后应进行平直度检验，符合规范要求后方可进行焊接。

5.2.6管道支架固定

竖向管道焊接完毕后，为确保管道整体受力均匀，应在竖向管道顶部垂直点增设固定支架及滑动限位支架。

固定支架采用两根10号槽钢背靠背焊接，该支架的上端焊接在钢板上，然后此钢板再与墙体采用膨胀螺栓连接，或与预埋钢板相焊接。

该支架的下端和管道连接时应增焊加强板。

滑动限位支架采用40扁钢制作，采用常规滑动支架形式，每三层设置一个滑动限位支架，支架不得设置在焊口上，距焊口的距离不得小于300mm。

5.2.6施工应用注意事项

1﹚安装前必须校核管道荷载及建筑结构的承载力，在确保建筑结构安全的条件下方可使用倒装法，特别是底部和顶部支架的设置，在确保结构的承载力的条件下，满足系统投入使用后传送介质的动荷载和静荷载的要求。

2﹚吊装机具的选用，特别是顶层主吊装机具应根据管道的总体荷载及现场条件，如条件较好，也可选用卷扬机作为主吊装机具，效率及安全性更具提高。

3﹚顶层牛腿支架的选用，根据现场条件，如管道井出屋面，可在屋面上直接搭设横梁进行吊装，替代顶梁的设置，简单易行，同时安全可靠性更具提高。

4﹚在管道灌水后，应对管道支架进行复查，必须确保管道的位移及变形在规范允许的范围之内。

5.2.7验收

验收标准和要求执行相关通风管道施工及验收规范《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243—2002及设计要求。

顶层吊装支架平面图

底层吊装支架平面图

图5.2.6吊装支架设置图

图5.2.6竖向管道底层支架

6.材料与设备

6.1材料

6.1.1

DN400、DN300壁厚为12的螺旋焊管，DN250壁厚为10的螺旋焊管

6.1.2

钢板，膨胀螺栓，工字钢，

6.2设备、工具

钢丝绳，卡环，倒链，焊机，切割机，活动架，线坠，夜间施工所需照明器具等。

7.质量控制

7.1建立由项目经理负责,各工种共同参加的质量保证体系,坚持做到“谁施工谁负责质量”的原则。

用质量保证体系来控制整个产品生产全过程。

施工管理人员和施工人员应认真学习施工规范,熟悉图纸,必须严格按照施工图、施工验收规范及规程施工。

严格按照施工方案所规定的工艺顺序和质量要求施工,未经有关部门同意,不得擅自修改。

7.2施工中出现的各类技术问题,必须会同设计单位、建设单位及有关人员协商解决,并有具体的处理措施报有关部门批准,否则不允许擅自施工。

7.3加强原材料和设备的质量管理工作,所有材料和设备必须要有合格证或质保书,并做好收集、汇总、保管等工作。

不论是国内还是国外的、甲供还是乙供的设备和材料,坚持不合格产品不施工的原则。

7.4严格执行自检,互检,专检的“三检制”,对重要部位设质量控制点,上道工序未经检验合格,下道工序不得施工。

7.5技监部门认真做好质量评定工作,严格按《建筑安装工程质量检验评定标准》进行评定验收。

7.6在施工现场建立质量管理领导小组,定期对现场进行质量检查,并做好记录。

7.7实行班前质量交底制度,各工种施工员在布置任务时,应强调施工的质量要求,并在施工日记上备案,确保按图施工和符合施工规范要求。

8.安全措施

8.1工作完毕或遇突然停电时，应立即拉开闸刀，并采取措施将重物放至地面。

8.2电箱内电气设备应完整无缺,设有专用的漏电保护开关,一只漏电开关控制一只插座。

8.3所有移动电具都应在漏电保护开关的保护之中,电线无破损,插头插座应完整,严禁不用插头而直接插入插座内。

8.4各类电动机械应勤保养,及时注油和清洗,严禁带病运转,在使用时如遇中途停电或暂时离开,必须关闭电门或拔出插头。

各类施工机械及电气设备必须符合安全规程,非专业人员不得随意操作。

8.5使用切割机时,首先检查防护罩是否完整,后部严禁有易燃易爆物,切割机不得代替砂轮磨物,严禁用切割机切割麻丝和木块。

8.6管道焊接时,操作人员必须持有特种操作证,电焊工应遵守焊接、气割安全技术中各项规定,并且要开具动火证,有监护人员和配备灭火器。

氧气乙块瓶应按照标准距离安放,严禁在阳光下暴晒,严禁靠近易燃易爆物,施工完毕后,应及时将明火熄灭,待烘热物件冷却后确认不会复燃,再离开现场。

8.7吊装管道所用的索具要牢固，吊装时应加溜绳稳住，与电线应保持安全距离。

8.8晚间施工作业要设置足够的照明灯具。

8.9严禁酒后进场施工,严禁带病作业。

严禁穿拖鞋、硬底鞋、短袖衫、短裤进场施工。

8.10油漆施工现场通风应良好,严禁明火靠近,现场要配备足够的灭火器，待表面挥发、风干结面后再离开现场。

9.环保措施

9.1认真执行《建设工程文明施工若干规定》,教育和督促全体职工牢记“方便人民生活,有利生产发展”的宗旨,遵纪守法,文明施工。

9.2挂牌施工,主动接受地方政府及甲方的监督,自觉实施整改措施。

9.3所有临时设施搭建规范整齐,施工区域围护美观牢固,施工材料要分类码放整齐,场地内设置明显的消防安全等标志牌。

9.4施工完工后,做到工完场清。

9.5节约用水、用电,积极配合有关部门保护好施工区域管线,建筑构造。

10.效益分析

该工法颠覆了的传统的管道安装方法，解决了浪费劳力、工期长、安全隐患较大等工程问题，在施工过程中有效地利用了机械化设备，比传统工法施工的工期提前9天，节省了将近一半的工期，且劳力也节省到原计划的2/3，有效地缓解了的劳力资源。

而且施工成本低，不需租用大型吊装设备进行吊装，且安装机具简单，投资成本小；施工方便施工质量可保证，基本不受现场条件的限制；创造显著的经济效益和社会效益，与其它工艺比较，共节约施工人工费用12万元。

一般工程都采用传统的管道安装技术，有时甚至会出现无法施工的状态，此工法有效地解决了传统工法许多无法解决的难题，具有良好的发展前景。

11.应用实例

11.1工程概况.

呼和浩特市房地产交易中心市场工程为框剪结构，地下一层，地上十八层，总建筑面积59966.88㎡，主塔楼的空调水系统管道井为2300*1000,地下室层高5.95m，一层层高6.0m，二层至十八层层高均为4.0m，管道井内为双排布设2根DN400、2根DN300壁厚为12的螺旋焊管，4根DN250壁厚为10的螺旋焊管,管隙间距离为170，管道井全高80.55m；施工位置特别狭小，管道重量较重。

11.2施工情况

经过与建设单位和监理单位协商，采用此工艺进行施工，工程在研究和实践验证中进行。

整个施工过程由建设单位、监理单位、施工单位全程监督，并现场试验，严格控制各项工艺指标，圆满的完成了工程任务，而且正因为采用了本工艺施工使工期提前9天，劳力节约了2/3。

11.3工程评价

工程建设中，各项监控指标均在允许范围内，管道、构筑物均正常使用，周围环境得到良好保护.并且取得了良好的经济效益。