大口径弧型空调管道施工技术

徐进

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经验公式进行估算：

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，要充分考虑下部管道的荷载，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.