管廊施工方案

管廊施工方案编制依据本工程建筑体规模庞大，建筑物内机电管线数量多、尺寸大，本工程设计有地下管廊,主要为航站楼内各种设备主管道敷设提供专用空间,同时保证投入使用后的日常维护、修理的便利性。管廊来集中布置管道，我们把三维BIM技术运用到管廊深化设计及施工中，管廊BIM应用图如图1.0.1所示。但由于管廊内空间有限、管线排布密集、支架多、管道就位效率低、焊接等难度大，我们计划本工程管廊管道采用管道传送器安装管廊管道的方法安装，并运用管道自动焊机设备进行大口径焊接管道（≥DN300）焊接作业，较好的解决了上述相关问题。管廊内管道系统类型、管道类型及连接方式如下表所示：序号系统类型管道类型连接方式1室内消火栓系统缩合式衬塑钢管DN<65采用丝接连接，DN≥65采用沟槽连接2喷淋给水管系统缩合式衬塑钢管DN<65采用丝接连接，DN≥66采用沟槽连接3高空水炮灭火系统缩合式衬塑钢管DN<65采用丝接连接，DN≥67采用沟槽连接4室内给水系统干管缩合式衬塑钢管DN<65采用丝接连接，DN≥68采用沟槽连接5中水管道干管缩合式衬塑钢管DN<65采用丝接连接，DN≥69采用沟槽连接6水排水系统HDPE排水管热熔连接7压力排水系统衬塑钢管沟槽式连接8气体灭火系统内外热镀锌无缝钢管DN＜80采用螺纹连接；DN≥80采用法兰连接9采暖系统干管焊接钢管DN＜32采用螺纹连接；DN≥DN32采用焊接或法兰连接10空调系统干管无缝钢管采用焊接或法兰连接同时经过对系统机电管廊内管道尺寸进行复核，吊装孔可以满足机电管道吊装需求。现提供具体施工方案：管廊的深化设计方案运用特点（1）适用性强，适用本项目管廊内全部管线施工。（2)机电管线运输效率大幅提高，管线落位精准。(3)施工简便，提高施工质量，增快施工进度。(4）管道对接平稳，提高焊接效率及焊缝质量。（5）综合管线排布合理，便于运行维护，节约安装空间。工艺原理本方案运用三维BIM技术，并通过在管廊支架上安装“管道传送器”，并采用倒链将管道吊运至传送器上，管道沿“管道传送器”的传动轮逐根顺序推入管廊，直到整个管线安装完毕，同时该方案运用管道自动焊机设备进行大口径焊接管道焊接作业。从而实现管道准确、高效及优质的就位及安装目标。工艺流程操作要点施工准备（1）技术资料收集整理收集整理管线安装位置的结构图纸、建筑图纸、机电图纸。利用全面掌握各种管道的技术资料，包括净重量、满水重、保温重、运行重量、管径等相关资料。三维BIM技术，结合相应图纸及现场条件对管廊深化设计并建立模型。安装管道传送器的相关技术资料，包括载荷范围、外形尺寸、适用范围、使用环境要求等。利用焊机设备进行大口径焊接管道的施工准备，包括安装环境、管道加工及供配电要求等。（2）资源准备根据项目的工程量和总体计划，合理安排劳动力。根据管线及空间布局，配置施工机具。管廊支架深化设计。主要内容包括平面位置设计、三维BIM建模及支架强度校核计算。管道及桥架管廊平面位置设计。管道管廊内和桥架管廊内管线位置重新调整与综合排布，其目的为提高管廊利用率，便于使用及检修，降低运行不安全因素。其原则为：小管线、非金属管线布置在管廊上部空间；非金属管道尽量不要求冷热管道布置于同一支架横梁上；同系统管道布置在一个横梁上。由于管廊内各专业管线为共用支架体系，支架校核应按最不利状况校核，对于有冷、热膨胀和收缩的管线应考虑冷热膨胀收缩产生的推力来校核支架。支架体系校核点应要包括：支架横梁抗弯、立柱抗弯校核、焊缝校核，由于立柱和焊缝受力较小，一般不校核，但是对于有热位移的管道应对固定支架的横梁和立柱进行校核。（3）管道支架荷载计算按设计管道支架间距的管道自重、满管水重、保温防腐层重三项之和计算荷载（最好考虑10%附加重量）。支架承担的荷载为：两相邻支架间距中心之间的各管道荷载，当支架等间距时，等于两支架之间的荷载。根据静力平衡求得管道支架的反支力R1、R2。管道支架示意图见图4.2.2-1，管道支架计算简图见图4.2.2-2。管道支架示意图管道支架计算简图管道支架剪力图根据静力平衡方程：∑MB=0∑MA=0求得：R1R2。根据∑Y=0，求得剪力方程Q(X)，从而可知|Qmax|。管道支架横梁抗弯计算根据弯矩方程求得：∑M=0求得剪力方程M(X)，从而可知|Mmax|。管道支架弯矩图管道支架横梁抗弯应力校核①正应力校核:σmax=Mmax/W其中:Mmax——最大弯矩W——材料抗弯截面系数（可查）σ——材料许用正应力只要σmax﹤[σ]即满足正应力强度条件。②剪应力校核:τmax=QmaxSzmax/Izb其中:Qmax——最大剪力Szmax——中性轴最大径矩Iz——中轴惯性矩Qmax——最大剪应力W——材料抗弯截面系数τ——材料许用剪应力（Iz/Szmax可查）只要τmax﹤[τ]，即满足剪应力强度条件。（4）管道补偿校核计算地下管廊包括水暖管廊、电气管廊及采暖地沟，总建筑面积6910.91平方米。管廊内主要管道为空调机组加热(表冷)供回水管、风机盘管加热(表冷)供回水管、新风加热供回水管、散热器供暖供回水管、地热供暖供回水管等相关管道。暖通系统中，为了保证水管能安全、可靠地安装和运行，往往需要设置固定支架、活动支架和膨胀补偿器。随着建筑规模的增加，管径也随之增大，这就使得其固定支架所承受的垂直推力也越来越大，有时甚至达几百kN。这对建筑的结构，至少对局部结构设计是一个不可忽视的因素。由于环境空气的温度及管内介质温度对管壁的影响，造成管道本身的伸缩，即管道的热胀冷缩。管道的热胀与冷缩在受到两个固定点的限制时,对直线管系,可能产生相当大应力和推力，造成管材和固定支架的破坏。所以空调水管道的伸缩量应考虑补偿，正确计算固定支架的受力，合理选择、安装补偿器就显得十分重要。我公司在管廊的深化设计过程中，对管道的补偿进行严格校核计算，示例如下：散热器供暖干管（PC-AC/AD、PC-31/36）制作管廊管道传送器管道传送器的作用是减少和降低管道在管廊支架横梁上水平推动的摩擦力,因此可以在管廊内首先把所有支架横梁安装后,再进行管道安装,从而克服了传统先上管后焊接支架横梁工艺的工效低,高位焊接质量差的缺点。管道传送器由横梁、传动轮、固定拉杆、锁紧螺栓、固定角板、固定板组成，其中传动轮、固定角板、固定板为活动单位，横梁两侧钻有多个固定孔，用以调节传动轮间距并采用销钉固定，满足不同管径管道的传送。本装置适用的管径范围为φ100mm-φ600mm。1、横梁2、传动轮3、固定角板4、固定板5、销钉6、固定拉杆7、锁紧螺钉管道传送器构造图管道传送器安装示意图管道传送器各元件设计以下以工程实际应用为例对各部件进行简要说明。管道传送器横梁设计管道横梁采用8号槽钢，适用管径为φ100mm-φ600mm范围内。管道传送器横梁示意图传动轮设计传动轮由橡胶轮体及底部支撑轮架组成。（使用相关软件计算或通过参照类似工程选定）。管道传送器轮示意图及工程实际应用图固定角板固定角钢采用45*70*5角钢制作而成。其作用为支撑轮子，使其与管道相切。管道传送器固定角板示意图固定板固定板采用6.3号槽钢，与固定角钢、轮焊接在一起组成一个活动单元。管道传送器固定钢板示意图销钉管道传送器固定钢板示意图固定拉杆管道传送器固定钢板示意图管道传送器固定钢板示意图支架预制（1）根据标准图集选择合适的支架形式，根据设计需要量集中加工管道支架。（2)按设计要求制作支架，其组装尺寸偏差不得大于3mm。(3)放样和下料时，根据管架的加工工艺要求预留相应的切割和加工余量。(4)用机械切断钢板、型钢，切断后清除毛刺。机械剪切切口质量应符合下列要求：(5)剪切线与下料线偏差不大于2mm；(6)断口处表面无裂纹，缺棱不大于1mm；(7)型钢端面剪切斜度不大于2mm。(8)采用手工、半自动切割时，应清除熔渣和飞溅物，其切割质量应符合下列要求：(9）手工切割的切割线与下料线的偏差不大于2mm，半自动切割不大于1.5mm；（10）切口端面不垂直度不大于工件厚度的10%，且不大于2mm。（11）根据加工图画出管道传送器的安装位置。（12）用钻床或手电钻加工支、吊架的螺栓孔。（13）用扁钢弯制管道支架的卡环（或U型卡），圆弧部分应光滑、均匀，尺寸应与管子外径相符。（14）对支架底板的工作面进行平整处理。（15）滑动或滚动支架的滑道加工后，应采取保护措施，防止划伤或碰损。（16）管道支架焊接后，对焊缝附近的飞溅物进行清理。（17）焊接后，进行外观检查，不得有漏焊、欠焊、裂纹、烧穿、咬边等缺陷。（18）对制作合格的支、吊架，涂刷防锈漆与标记，并妥善保管。支架施工（1)放线首先确认主体结构轴线及各面中心线。以中心线为基础，按照图纸尺寸将管道位置标示出来。根据管道支架间距要求排布支架，并根据支架形式将支架位置确认。(2)钻孔支架根部吊环、垫板的开孔应采用机械钻孔工艺，不能用割炬割制。根据支架位置的划线钻孔（根据膨胀螺栓选择最合适的钻孔孔径）。(3)安装固定板首先应进行受力计算，选择合适的膨胀螺栓或者是顶板打透眼的方式安装固定板。固定板厚度应根据承重选择，制作固定板时要打磨好边角，并做好防腐。固定板安装时尽量安装在梁、柱上，膨胀螺栓埋设时应与结构面垂直，生根牢固。(4)安装支架安装时支架要根据管子位置，找正标高中心及水平中心。安装时保证支架尽量最大面积接触到固定板，全长度满焊不得小于4mm。焊接完成后及时对焊接部位进行防腐。管道传送器的安装(1)清理支架上杂物，认真检查支架平整度。(2)根据图纸选择合适的管道传送器元件。(3)横梁及支杆采用焊接方式连接。(4)通过螺栓将装置固定在管廊的横梁上。(5)轮支撑与固定角板采用焊接方式连接。（6）轮支撑与轮子之间采用销钉连接。（7)固定角板连带轮子整体部件嵌套在装置横梁上，采用销钉固定。(8)根据管线及布局通过调节横梁上销钉位置满足工程需要。管道安装管道通过吊装孔运至管廊层，采用倒链将管道吊运至管道传送器进行运输。管道吊装与推进:管道吊装及推进示例图(单位:mm)说明测量尺寸，将管道传送器固定在支架上，去掉吊运处支架过梁，管道移到两道过梁之间，挂上倒链1，调整管道水平位置，收紧倒链1，先提起管道一端。挂上倒链2，同时收紧倒链1、2，使管道慢慢向左上方移动。并慢慢转至水平位置。提供水平推力将管道沿传送器向前推进。保持管道水平向左边移动，进行管道组对、焊接。（1）管道焊接在进行焊接作业前，根据管道焊接施工工艺流程完成各项准备工作：1)管道切割：采用氧乙炔焰或等离子切割，切割后必须打磨除去影响焊接质量的坡口表面层，并将凹凸不平处打磨平整，如局部有缺口，应进行补焊，然后打磨平整，直至发出金属光泽；2)管道坡口加工：进行对焊时，必须进行适当的开口处理或者倒角处理，通过远距离确保充分地焊接穿透。坡口根据钢管壁厚采用“V”型或“I”型坡口。3)对口及平直度检验；为保证管道安装的平直度和坡度、管道焊接前使用对口器进行对口。4)定位焊：管道对好口后进行点焊，点焊与第一层焊接厚度一致，但不超过管壁厚的70%，其焊缝根部必须焊透，点焊位置均匀对称。定位焊预热温度高于正式施焊预热温度。在对管道平直度进行调整完成后使用人工焊接对环焊缝进行打底。(2)CO2气体保护焊机安装1)安装环境：应放在无阳光直射、防雨、湿度小、灰尘少的室内，周围空气温度范围为0℃-40℃；地面倾斜度应不超过15°；焊接工位不应有风，如果有风，需遮挡；焊机距墙壁200mm以上，焊机间距离100mm以上。2)供电及配电要求波形应为标准的正弦波，有效值380V±10%，频率50Hz/60Hz；三相电压的不平衡度≤5%。焊机型号NBC-500额定输入电压AC380V(3P)电源容量（KVA）电网≥38发电机≥50输入保护保险50断路器63电缆（mm2）输入≥6输出780接地≥61.焊机2.气瓶3.减压阀4.送丝装置5.焊枪6.焊接件CO2气体保护焊机示意图3)自动焊机安装过程工具准备必要进行焊接的工具是焊接电源盒送丝机装置；必要HK-11W的行走及控制用焊接变压器或稳压电源（DC24V）；必要CO2自动焊接用焊枪；必要焊接用CO2气罐；必要的其他作业的基本工具。4)机器安装焊接的工件较大，将装好磁铁的钢带平附在管壁之上，确定好位置，让磁铁紧紧吸附在管壁上，钢带的标准长度为2米，如果有几条钢带，将钢带接好安装完成后再装主机；将主机从包装盒内取出，首先检查手柄螺丝是否有松动现象，以防止在提携机器时因重量分布不均匀而摔坏机器。双手托住前后手柄，将主机轻放吸附在管壁上，确认四组导轮均与焊接线对齐后，调节好导向轮的距离。5）摆动器安装将移动座等部件安装好了之后，将摆动器取出，松开夹持器蝴蝶螺丝，将摆动器安装在连接器上。然后选择焊接模式。6）自动焊机运行选择焊丝直径开关；选择焊丝种类，实芯焊丝或药芯焊丝；打开电源配电盘开关----ON；打开焊接电源开关----ON（焊机的自保回