大型公共建筑高大空間網(wǎng)架內(nèi)一種管線安裝形式

冉旭 楊冰冰

【摘要】在大型公共建筑里大空間網(wǎng)架內(nèi)管線施工一直是個重點和難點，文章從國內(nèi)某機場工程網(wǎng)架層管線安裝施工入手，對大空間網(wǎng)架內(nèi)管線安裝采用的某種方法提供了詳細的論述和介紹，以供閱讀和后續(xù)施工參考。

【關(guān)鍵詞】高大空間;管線安裝; BIM

【中圖分類號】 TU81【文獻標(biāo)志碼】 B

大型公共建筑網(wǎng)架內(nèi)的管線安裝一直是一個重難點，包括支架設(shè)置形式、安裝方式確定、施工的工序以及配合等，都是困擾施工方的點，也正是因為現(xiàn)場的情況不盡相同，難以形成統(tǒng)一的做法或標(biāo)準(zhǔn)，本文從國內(nèi)某機場人手，根據(jù)實際情況總結(jié)出了一種管線安裝方式，解決了支吊架受力點、支吊架間距、安裝方式等問題，管線最終成型美觀、質(zhì)量可靠?，F(xiàn)將管線的安裝方法總結(jié)如下文，如后續(xù)出現(xiàn)類似工程，可供施工方參考。

1工程概況

工程位于成都市簡陽市，建筑面積共計33.7萬 m2，以指廊和大廳的結(jié)構(gòu)縫為邊界分區(qū)，分為 A區(qū)， B區(qū)， C區(qū)， D 區(qū)。本工程主體地上4層（局部有上夾層），地下局部1層。

網(wǎng)架層內(nèi)的施工內(nèi)容主要包括：

（1）水系統(tǒng)（給水及中水系統(tǒng)，消防水系統(tǒng)）管道及支架安裝。

（2）風(fēng)系統(tǒng)（空調(diào)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、排油煙系統(tǒng)）風(fēng)管及支架安裝。

2施工特點及難點

本工程網(wǎng)架層內(nèi)管線施工特點與難點有：

（1）網(wǎng)架中的風(fēng)管直徑最大達1500 mm，如何對其進行加固是制作過程中的一個難點。

（2）針對網(wǎng)架內(nèi)的風(fēng)管，如何在鋼結(jié)構(gòu)上設(shè)置風(fēng)管的支吊架需要全面的考慮，不僅要滿足結(jié)構(gòu)單位的要求，同時要保證風(fēng)管安裝的牢固。

（3）網(wǎng)架層屬于高大空間，管線如何安裝來保證效率和質(zhì)量是一個難點。

（4）風(fēng)管主管安裝完成后，如何做好管線的成品保護也是需要注意的一個重點。

（5）屋面最高處高度為44.85 m，材料吊運、人員施工、材料堆放很困難。

（6）網(wǎng)架上中水管道的支架設(shè)置非常困難。

3施工準(zhǔn)備

（1）收集技術(shù)資料，包括施工組織設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu) BIM模型等。

（2）審核施工圖紙，討論施工方案及施工布置。

（3）編制施工進度計劃、施工方案，準(zhǔn)備施工機具材料。

（4）根據(jù)最新的鋼結(jié)構(gòu) BIM模型，通過 BIM小組深化建立管線及支吊架模型。

（5）根據(jù)已審批的施工組織設(shè)計、專項施工方案和 BIM 模型，向施工班組進行安全以及技術(shù)交底。

（6）大面積施工前先進行樣板施工，確認(rèn)細部做法，確定施工標(biāo)準(zhǔn)。

4網(wǎng)架層內(nèi)風(fēng)管的制作與安裝

4.1風(fēng)管制作

風(fēng)管制作屬于常規(guī)項目，此處不做多余介紹，滿足專業(yè)相關(guān)規(guī)范要求即可，但大口徑圓形風(fēng)管的加固是一個難點。本項目風(fēng)管直徑最大的達小1600 mm且大部分風(fēng)管直徑在小1000 mm以上。

在本工程中，擬根據(jù)風(fēng)管的口徑，用鍍鋅扁鐵圈制成一個圓環(huán)，中間用電焊焊接2根薄壁金屬管垂直連接相互支撐。風(fēng)管在外力的擠壓下，這2根薄壁金屬管與鍍鋅扁鋼外圈將利用相互間的拉力，保持風(fēng)管的正圓形態(tài)，同時也起到了加固的作用。這種內(nèi)加固方式具有一定的獨創(chuàng)性，既解決了大口徑風(fēng)管的加固問題，觀感美觀，還不影響氣流組織。

4.2風(fēng)管安裝

本工程鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架離地高度達20～25 m，直徑達小1000 mm以上的大口徑風(fēng)管在超高空位置的吊裝和連接的難度會大大增大，施工人員安全施工的風(fēng)險將非常大，施工工期也難保證。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)施工流程，將配合鋼結(jié)構(gòu)單位在地面進行網(wǎng)架搭拼時，同步進行網(wǎng)架內(nèi)風(fēng)管系統(tǒng)等機電管線的拼裝，拼裝完成后隨網(wǎng)架整體吊裝提升的方案，網(wǎng)架提升到位后再進行標(biāo)高微調(diào)及撞擊修復(fù)。針對本工程的特殊性，風(fēng)管安裝前通過 B1M對網(wǎng)架層內(nèi)所有管線進行了建模，對碰撞進行了檢測，根據(jù)現(xiàn)場碰撞情況與設(shè)計溝通調(diào)整了管線的路由及部分風(fēng)管的管徑，做到了施工前方案的深化確認(rèn)，避免安裝完成后出現(xiàn)碰撞再進行調(diào)整的問題（圖1）。

4.3風(fēng)管支吊架設(shè)置

4.3.1支吊架的生根方式

在網(wǎng)架大面積拼裝前需提前確認(rèn)風(fēng)管的尺寸、布置位置及支吊架的設(shè)置方式。支吊架的設(shè)置方式與鋼結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)受力有密切關(guān)系。網(wǎng)架在吊裝完成后，其上弦、立柱等鋼結(jié)構(gòu)是受壓的，其下弦和拉桿、懸臂支撐等是受拉的，在這種應(yīng)力狀態(tài)下，最好是不采用電焊，輕者造成永久性變形，嚴(yán)重會產(chǎn)生裂縫。本工程中，航站樓網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，考慮的是將網(wǎng)架層風(fēng)管通過網(wǎng)架焊接球設(shè)置支吊架，現(xiàn)相鄰2個焊接球間距為5～6 m，2個焊接球間距不滿足風(fēng)管支吊架設(shè)置間距（水平安裝風(fēng)管支吊架間距不大于3.0 m[1]），而風(fēng)管支吊架設(shè)置位置就近的網(wǎng)架桿件又無法額外受力設(shè)置風(fēng)管支吊架，故擬采用網(wǎng)架層內(nèi)設(shè)置型鋼轉(zhuǎn)換層，解決風(fēng)管支架受力位置需求及間距要求。

鋼結(jié)構(gòu)每個上弦球下方留有一個100 mm×100 mm的焊接片，焊接片中間有一個小22 mm的孔供各家單位支吊架生根，擬通過此焊接片安裝支架轉(zhuǎn)換梁，連接形式詳見圖2。

根據(jù)設(shè)計對轉(zhuǎn)換梁的受力分析，考慮到風(fēng)管自身重量、保溫層重量、支吊架重量、運行系數(shù)等，對轉(zhuǎn)換梁型號規(guī)格進行了選定，選定了轉(zhuǎn)換梁1：120 mm×120 mm×5 mm規(guī)格的鍍鋅方矩管以及轉(zhuǎn)換梁2：130 mm×130 mm×6 mm規(guī)格的鍍鋅方矩管。

針對節(jié)點大樣圖1（圖2），雖連接簡單牢固，但單開口旋轉(zhuǎn)卸扣市場上并不常見，商家也無存貨，如果需要必須通過定制才行，材料成本價相當(dāng)昂貴。后經(jīng)與設(shè)計溝通，對轉(zhuǎn)換梁與球接點連接的節(jié)點大樣進行了深化，深化后見圖3。

深化后的大樣圖，將單開口旋轉(zhuǎn)卸扣替換成圓鋼煨彎焊接，與型鋼轉(zhuǎn)換梁的連接方式也由抱箍連接轉(zhuǎn)變?yōu)殂@孔通過螺栓連接，這樣不僅讓現(xiàn)場的安裝操作簡單很多，而且材料成本也大大的降低，施工質(zhì)量也有保障，圖集19K112有類似的連接方式[2]，見圖4。

深化過程中發(fā)現(xiàn)了另外一個問題，部分位置風(fēng)管密集，在同一個球節(jié)點位置需要吊裝多根轉(zhuǎn)換梁，如果都按照大樣圖2、圖3的方式設(shè)置，就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換梁高度與風(fēng)管標(biāo)高沖突的情況，針對此種情況，對多根轉(zhuǎn)換梁的連接方式進行了深化，深化后見圖5、圖6。

如圖6所示，通過連接鋼板將多根轉(zhuǎn)換梁連接在一起，連接鋼板底部進行加肋處理，保障了穩(wěn)固性，轉(zhuǎn)換梁均勻設(shè)置，也保障了整體的平穩(wěn)（圖7、圖8）。

4.3.2支吊架的設(shè)置形式

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，結(jié)合 B1M模型分析，擬采取抱箍（圓形風(fēng)管）、卡具、鋼絲繩的組合對風(fēng)管進行固定，支吊架的生根點設(shè)置在網(wǎng)架的型鋼轉(zhuǎn)換層上。對于圓形風(fēng)管，抱箍按風(fēng)管外徑用50 mmx5 mm鍍鋅扁鋼制作，為了便于安裝，抱箍做成兩半，并在上下半圈的抱箍內(nèi)側(cè)貼上橡皮或橡膠墊，以起到防振、防滑的效果，轉(zhuǎn)換梁與風(fēng)管之間通過鋼絲繩及花籃螺栓等連接配件進行連接。支吊架設(shè)置間距應(yīng)滿足相應(yīng)規(guī)范要求（圖9、圖10）。

鋼絲繩與轉(zhuǎn)換梁通過連接件連接，連接件是用扁鋼煨彎制作的2個半矩形的構(gòu)件，連接件兩端帶部分直段，直段鉆孔一端通過螺栓對本體進行連接緊固另一端與鋼絲繩連接，鋼絲繩用繩卡進行緊固。

部分區(qū)域風(fēng)管位于馬道正下方，無法進行轉(zhuǎn)換梁的施工和設(shè)置，根據(jù)現(xiàn)場情況，決定設(shè)置夾具來連接支吊架和馬道型鋼，深化后的夾具制作簡單、安裝方便、成型美觀（圖13）。

風(fēng)管固定支架的設(shè)置是利用網(wǎng)架下弦桿，通過抱箍設(shè)置，成型見圖14。

網(wǎng)架內(nèi)風(fēng)管隨鋼結(jié)構(gòu)整體提升到位后，待屋面結(jié)構(gòu)施工

4.4風(fēng)管保溫及支管附件的安裝完成后，即可開始進行支管、保溫、閥門的安裝施工。本工程大廳內(nèi)保溫及支管的施工，因?qū)痈咻^高、重量重而具有較大的難度，現(xiàn)場采用登高車及在網(wǎng)架內(nèi)鋪設(shè)活動板進行施工的方法。

4.5風(fēng)管的成品保護

風(fēng)管吊裝完成后，由于屋面尚未施工，網(wǎng)架內(nèi)風(fēng)管直接暴露在室外，為避免先行安裝的風(fēng)管及支吊架遭到風(fēng)吹雨淋及積灰而損壞污損，需要對這部分工作內(nèi)容采取防雨、防風(fēng)和防塵的成品保護措施（圖15）。

5網(wǎng)架層水管的預(yù)制安裝

5.1網(wǎng)架層水管預(yù)制安裝

網(wǎng)架層中水管采用熱鍍鋅鋼管，管徑均為 DN100，采用溝槽卡箍連接施工方法。

安裝前使用專用的壓槽機，在管道的一端滾壓出一圈2.5 mm深的溝槽，溝槽的寬度是個定值，不需考慮。將管道的兩端對接后，在管道外邊套上一個專用的橡膠圈，兩邊的搭接要相等。將兩半卡箍扣住橡膠圈，卡箍的凸緣正好卡進管端壓出的溝槽里，擰緊卡箍兩側(cè)的螺栓即可（圖16、圖17）。

（1）管道的端面一定要與管身成90o，無毛刺，管端50 mm范圍內(nèi)光滑整潔。

（2）操作人員一定要掌握壓槽機的使用方法。

（3）為使密封圈易于安裝，可以先在管道的外面涂一薄層洗滌靈液，做為潤滑劑。

（4）管道安裝的順序：彈線定位—固定支架—切割下料—組裝管道—安裝密封圈—卡箍安裝。

（5）因為卡箍連接具有一定的柔性，所以每隔15 m安裝一個固定支架[3]。

5.2網(wǎng)架層水管支架設(shè)置及閥部件安裝

網(wǎng)架層中水管支架考慮采用 Z30×3 mm門字型支架，焊接于網(wǎng)架層檢修通道（馬道）的側(cè)方。支架的間距按規(guī)范設(shè)置。角鋼門字型支架焊接于網(wǎng)架層檢修通道兩側(cè)的工字鋼上;每個焊接點位需保證滿焊，焊接時采用接火盤回收施工過程中產(chǎn)生的焊渣和藥皮;支架設(shè)置既保證受力點結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，施工操作面增加，便于施工人員操作，減少施工安全隱患（圖18、圖19）。

由于網(wǎng)架層凈空較高（凈高12～32 m），在超高空作業(yè)安全防護方面，考慮采用登高車/曲臂車（圖1、圖2）并配備安全帶進行高空作業(yè)施工;挑選年青，無恐高癥的施工人員施工，對施工小組進行專項安全技術(shù)交底并通知安全員專項監(jiān)督;在施工時，施工點位下方半徑10 m 內(nèi)用隔離帶隔離，嚴(yán)禁無關(guān)人員在警戒線范圍內(nèi)活動及作業(yè)。將施工材料（支架，閥部件）用登高車/曲臂車運至網(wǎng)架層馬道上應(yīng)分散整齊擺放，小部件應(yīng)采用封閉式箱子存放并封閉管理;班組每日施工完畢后務(wù)必保證工完場清，清點施工機具確保無遺失。

以免材料、機具掉落傷人。所有管道預(yù)制加工、防腐、支架制作均通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)后在加工廠進行，之后將半成品及閥部件轉(zhuǎn)運至施工點位組裝，從而減少高空作業(yè)量和焊接量，確保施工安全有序進行。

6結(jié)束語

本工程根據(jù)網(wǎng)架層施工的特點，通過 B1M技術(shù)提前建立模型深化管線，調(diào)整碰撞點，在施工前完善了施工方案和圖紙，過程中與網(wǎng)架層鋼結(jié)構(gòu)施工單位密切配合，鋼架拼裝階段在地面完成管線主管段的安裝并隨鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架整體提升，提高了施工效率、降低了高空作業(yè)安全隱患、保證了施工工期。管道工程尤其是大型公共建筑高大空間網(wǎng)架層內(nèi)管道的安裝質(zhì)量與航站樓的健康運行息息相關(guān)，只有嚴(yán)格按照設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求進行各個安裝工序，才能保證航站樓的正常運行。

參考文獻

[1]通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范： GB50243-2016[s].北京：中國計劃出版社，2016.

[2]19K112金屬、非金屬風(fēng)管支吊架（含抗震支吊架）[s].北京：中國計劃出版社，2018.

[3]建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范： GB50242-2002[s].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.