大口径弧型空调管道施工技术

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  【摘要】大型航站楼工程的中央空调系统组成均较为庞大,空调水系统多数由大楼外的能源中心集中制冷,经室外埋地管网和室内地下管廊输送至航站楼各末端机房。而管廊为航站楼的主管线通道,管道施工具有管道口径大、管线较多、管廊整体呈弧形结构,管道连接呈角度、内部空间狭长、吊装运输难度大、管道要求预安装二次镀锌等特点,本文综合以上特点进行了阐述。
  【关键词】  航站楼 管廊 空调 大口径 弧形 钢管 施工
  1 施工技术
  1.1 施工流程
  1.2 预留预埋
  因空调水管口径较大,其支吊架采用前期预埋钢板、后期焊接固定的形式其中固定支架钢板直接埋设在结构板面,活动支座钢板需埋设于混凝土支墩顶面。
  1.3 测量放线
  组织专业技术人员对管廊内结构标高和建筑尺寸进行测量复核,确定各测量点存在的误差,做好记录。因本工程结构为弧型管廊,安装时需先绘制管道双线图,对各管段进行统一编号,以便二次安装时能够准确进行管道配对。同时需确定法兰焊接的具体位置,以及焊接时的偏转角度,确保安装完成后整体呈弧型状。
  1.4 支架制作安装
  支架制作及安装流程如图1.4-1所示:
  1.4.1 支架选型
  如DN1000空调水管支架,其横梁只承担1根空调水管。
  (1)垂直荷载计算
  初选16槽钢,Wx=116.8cm3,按10m间距,安全系数考虑为1.35进行计算,其荷载如表2.3.1-1所示:
  (2)横梁选用:
  以支架右侧为例进行计算,初选16b#槽钢:Wx=116.8cm3( 查型钢截面特性表),
  根据国标(80k132)计算横梁截面抵抗弯矩Wx=(Mx+M槽钢)/0.85f
  Mx1=0.25*F1*(L1+L2)=12059*9*1.575*0.25=42734N.M
  M槽钢1=2*1.35*19.752*10*1575*1575/8/106=165.4N.M,横梁采用Q235,f=215N/mm2(钢结构设计详GB50017-2003 表3.4.1-1)
  Wx1= (Mx1+M槽钢1)/0.85f=(42734+165.4)/185=231cm3<116.8 *2=233.6cm3
  因此可选定双层对焊16b#槽钢。
  1.4.2支架制作
  支架尺寸以综合布置确定的各管道标高为基础,放样下料时考虑现场测量中预埋钢板、结构偏差等因素。支架制作应满足以下要求:
  (1)下料应采用砂轮切割机,不得使用氧乙炔切割。
  (2)用台钻钻孔,不得使用氧乙炔焰吹割孔。
  (3)切割过程中造成的毛刺等,要及时用锉刀清除。
  支架制作完成后进行防腐处理。
  1.4.3 支架安装
  支架安装分两种情况处理:
  (1)对于前期有预埋钢板的区域,采用焊接方式,支持将支架焊接固定在预埋钢板上;
  (2)对于前期未预埋钢板的区域,采用膨胀螺柱的方式,先在地面、侧墙和顶板梁上固定钢板,再将支架焊接在钢板上。
  管廊支架采用槽钢对焊形式,以DN1000管道支架为例,如图1.4.3-1中虚线所示。
  滑动支架的滑动面应清洁、平整,滑托与滑槽两侧间应留有3~5mm的间隙,其安装位置应从支承面中心向管道位移反方向偏移1/2位移值。对于不影响管道运输安装的支架,应在管道安装前完成安装。
  1.5 管道运输吊装
  综合考虑运输、吊装、施工空间等现场作业条件,管道场外运输采用货车,管材运输至现场吊装孔附近后,采用汽车吊进行管材卸货,堆放在吊装孔周边。卸货完成后,再利用汽车吊将管材从吊装孔下吊至管廊内。管廊内管道水平运输大口径管道采用自制炮车运输。管廊内安装时的垂直吊装采用葫芦。其余管配件,采用人工运输的方式。
  1.5.1 货车的选用
  大口径管道长度多为12米/根,考虑公路运输安装,选用28吨货车(长12.5米*宽2.4米*高2.7米,实际载重量为28吨)。
  1.5.2 汽车吊的选用
  DN1000的螺旋焊接钢管,其长度为12米/根,经计算其单根重量约为3吨。
  吊装荷载:Q=K1(G+ξ1+ξ2)
  式中:K1:动载系数1.1;G:管道重量;ξ1:索具重量0.05;ξ2:钩头重量0.4。
  各吊装孔周边均为空地,吊车起吊位置距离吊装孔中心最远距离为12米,吊装孔进行垂直运输时,采用单根管道起吊,货车装卸管道时,除DN1000的管道外,其余管道可采用2根或多根吊装,但总重量不超过3吨。经计算,最大吊装荷载为Q=1.1*(3+0.05+0.4)=3.8吨。初步选择25吨汽车吊。下表为常用25吨汽车吊的相关参数:
  表中表示25吨汽车吊在各作业半径及吊臂长度下的起吊荷载(吨)。根据现场起吊半径12米,臂长20.85米,此时吊车起吊荷载为4.1吨,因此所选用的25吨汽车吊能够满足吊装需求。
  1.5.3 钢绳的选用
  钢丝绳的选用根据管道重量的计算,吊装方法采用绳索兜底平吊法时,吊绳与管子的夹角不宜过小,一般夹角应大于45°为宜。钢丝绳的选用应根据其有效破断拉力Pp来确定,若钢丝绳的有效破段拉力Pp小于钢丝绳破断拉力总和∑P,那么钢丝绳就可以选用。在施工现场中,钢丝绳的有效破断拉力可由下面的經验公式进行估算:
  Cd2=Pp(式中:C—取55倍),则在最大吊装荷载时,钢丝绳的直径为:d=(Pp/C)1/2=(3/55)1/2=24mm 。   1.5.4 自制炮车
  管廊内各专业管道由吊装孔吊运至管廊端头后,大口径管道采用炮车进行水平运输,小口径管道及其它重量较轻的管材采用人工运输的方式,水平运输。
  炮车根据管廊内实际尺寸自制,炮车制作时需综合考虑管廊底板支架的混凝土支墩的高度和DN1000钢管的运输重量。制作的炮车轮轴应高于支墩高度,确保炮车可以从支墩上面通过。
  1.5.5 葫芦的选用
  管廊内管道垂直运输采用电动葫芦,同时配备手动葫芦,用于运输过程的小角度牵引和吊装的安全固定。
  单根管道吊装时在管道两侧分别设置1个电动和手动葫芦(其中电动葫芦用于管道垂直提升,手动葫芦用于垂直提升到安装标高后,管道的稳定及小角度的水平牵引)。单根管道最大荷载为3吨,吊装高度为6米以内,选用5吨葫芦。葫芦的吊点设置在管廊顶部梁体上,采用膨胀螺栓固定吊耳的形式。
  1.6 管道预安装
  管道吊装运输至管廊内安装位置后,根据放线定位进行管道焊接法兰配对。选好法兰装在相连接的两个管端,将法兰套在管端后要注意两边法兰螺栓孔是否一致,先点焊一点,校正垂直度,最后将法兰与管子焊接牢固。平焊法兰的内外两面都必须与管子焊接。管端不可与法兰密封面平齐,要根据管壁厚留出余量。
  由于管廊为弧形结构,管道为DN1000螺旋焊接钢管直管,单根长度为12米,若采用常规的管道与法兰呈90度直角的连接形式,不能满足弧形结构安装需求。经计算,法兰与管道呈约89.3度偏转角度进行连接(即管道插入法兰呈一定偏转角),可满足管廊弧形结构定位要求(如图2.5-1所示),偏转方向水平偏向圆弧内侧,最终管道连接后为偏转角度约179度的多线段形式。
  为了满足本工程大量管道的焊接工艺要求,对常用的两种焊接工艺:手工电弧焊和CO2气体保护焊作对比分析,通过对比分析做出选择,最终确定大口径管道采用C02气体保护焊进行法兰焊接。
  法兰与管道焊接完成后,进行螺栓穿孔,穿入螺栓的方向必须一致,拧紧法兰需使用合适的扳手,分2-3次进行。拧紧的顺序应对称、均匀地进行拧紧。螺栓长度以拧紧后伸出长度不大于螺栓直径的一半,且不少于两个螺纹。
  法兰连接完成后,为便于拆卸外运镀锌后对准确各管段位置,根据双线图编号进行法兰打码,如图2.5-4所示。
  1.7 管道拆除外运镀锌
  管道预安装完成,经监理验收合格后,方可拆卸外运镀锌。管道拆卸时从吊装孔区域向管廊内进行,吊装运输方式与前述相同。管道吊至管廊外后,由货车统一运至镀锌厂进行镀锌。
  1.8 管道正式安装
  镀锌完成后的管道,运至施工现场经监理验收合格后,从吊装孔吊入管廊,经炮车运输至各安装位置后,用葫芦吊至支架上,最终进行法兰螺栓连接。
  汽车吊从吊装孔下料时,需根据管段编号,按照从管廊根部到端部的顺序,依次下料,以免造成管廊内进行多次运输。需要特别注意吊装中管道与建筑结构碰撞。管廊内水平运输时,在炮车与管道接触位置铺设0.5mm厚橡胶垫。
  法兰孔配对准确,安装时,先上两颗对称的螺栓,待管道调整完毕后,再把所有螺栓拧紧,螺栓应对应逐步均匀拧紧。对于管径较小的管道,法兰螺栓孔较少,可采用手动扳手;对于大管径管道,法兰螺栓数量多且规格较大,可采用电动扳手。
  2 施工质量控制
  为保证大口径空调水管安装质量,施工过程中从以下几方面进行质量控制。
  2.1原材料质量控制
  对进场各类原材料(螺旋焊接钢管、法兰、型钢、螺栓等)进行严格检查,自检合格后及时进行材料报验,经监理验收合格后方可使用。
  2.2施工过程控制
  (1)做好测量放线工作,严格控制测量精度。由具有丰富经验工长绘制图纸,由管道技术人员现场放线,多次放线进行记录和复核。
  (2)根据测量结果,准确进行支架放样制作。
  (3)焊接质量控制
  选派我单位具有丰富操作经验的熟练焊工参与本工程管道焊接。焊接前对焊缝杂物进行清理,焊缝均匀完整。焊接完成后,对焊缝进行打磨处理,对飞溅的焊渣全部清理干净后才可外运镀锌。镀锌完成的管道进入现场需对镀锌层厚度、均匀性进行仔细检查测量,不合格的不能进行正式安装,须返回镀锌厂重新进行镀锌处理。
  (4)加强日常巡查、监督管理。
  3 施工安全控制
  针对本工程施工的特殊环境,需要制定相应安全保障措施。
  3.1吊装运输安全保障
  由于本工程空调水管采用预安装镀锌后再安装的方式,增加了吊装作业量,同一管道需经过多次吊装(预安装、拆除、正式安装)。因此吊装安全是重中之重。
  (1)起重机械要有超载、变幅和力矩限制器,吊钩要有保险装置。根据本工程的特点,将选用不同的起重设备。起重机要取得当地建筑安全部门核发的准用证或备案证,经相关部门验收合格后,方准使用。
  (2)起重人员必须经安全技术培训,劳动部门考核合格,并取得起重特种作业操作证,方可操作;指挥人员不能干涉起重操作人员对操作机构的选择,指挥人员对所指定的起重机械,必须熟悉其技术性能后方可指挥。
  (3)吊装用的钢丝绳、锁具、吊具都应符合标准。损坏程度超过报废标准要及时更换。严禁对吊钩进行补焊。锚固点应经认真的受力分析,设置合理。管廊内吊点利用上层支架,在支架计算时,要充分考慮下部管道的荷载,并保留安全裕量。
  (4)在预留孔处吊装时,做好临边防护,需要拆除防护的,及时拆除及时恢复,不留安全隐患。
  3.2施工用电及焊接安全保障
  搭设临时电源时,电线应架空,过道需用钢管保护,不得私拉乱接。临时用电搭设,用电机具设备接线,须由专业电工进行操作,且必须持证上岗。所有电动机具所用前都应仔细检查,避免因机具损坏造成安全事帮。
  本工程需要动火作业的工作多,如电弧焊、二氧化碳保护焊、气焊、气割等。项目将根据施工现场实际情况,制定相应的防火措施,避免现场施工发生火灾事故。
  (1)动火作业须申请动火证,现场焊接时清除周围易燃物,配备足够的灭火器,并设专人监护,工作转移时须确认火种已经熄灭。
  (2)高空焊接作业时,焊接周围和下方应采取防火措施,并有专人监护。操作人员使用标准的防火安全带。
  (3)吊装孔下严禁进行焊接作业。
  4 结语
  目前大口径弧形空调水管安装技术对于大型工程,特别是航站楼工程具有重要意义,主要体现在弧形管道、狭小空间内如何保证质量和安全的条件下进行安装,值得大家参考和借鉴。
  参考文献
  [1]GB50243-2002, 通风与空调工程施工质量验收规范.
  [2]GB50783-2011, 通风与空调工程施工规范.
  [3]GB50242-2002, 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范.
  [4]GB50235-2010, 工业金属管道工程施工规范.
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