高層建筑豎井內大型管道安裝

譚德海

【摘 要】近年來隨著城市經濟的快速發展，高層建筑大規模興起，為了追求更好的舒適度，中央空調在高層建筑中廣泛使用，為了節省相對的樓層空間，設計院經常把通風空調的管道設計在結構豎井中。結構豎井空間小、高度高，施工人員不變操作，增加了安裝施工難度，從而滿足不了設計要求和使用功能。本文介紹了銀都中心豎井內大型管道安裝的主要內容及控制方法，以確保該工程的質量和安全。

【關鍵詞】高層建筑；管道豎井；管道安裝；管道焊接；管道保溫

高層建筑由于空調水系統豎向管道大部分都集中布置在該管井內，管道數量多、管徑大（最大DN600）、且位置小，而且要做好和土建施工單位的相互配合，導致其施工難度大，如不做好相關控制保證措施將很難保證施工質量及安全，造成不必要的損失。因此豎井內管道安裝的控制至關重要，應引起重視。現結合銀都中心改造項目豎井內冷凍（冷卻）水供回水管道安裝情況做一簡述。

本項目為銀都中心改造工程（新建），建設內容為酒店綜合體，建筑用途為客房、餐飲、辦公、庫房、車庫等。總建筑面積14萬平方米。分為地上和地下兩部分建筑總層數為22層，其中地上18層，地下4層。辦公樓部分樓高38米，酒店部分樓高75米。

一、豎井內管道安裝

對于高層建筑，材料上下運輸困難，管道管井也比較窄，再受各層土建誤差影響，施工難度大，為了避免材料上下運輸及施工面的影響，保證管道安裝質量及進度，豎井內管道安裝采用倒裝法施工。

首先在管道豎井下安裝一臺5T卷揚機，先在各層固定各層管架，根據現場情況及管道在地下一層布置吊裝施工線路，在管井的底部設置立管管墩（根據現場設計管墩施工圖）。在地下一層設立平臺，根據管徑做好立管垂直定位模。三點垂直定位模，并在底部這根立管上端同樣做好固定管架定位模，管道通過定位模自動對中。在底層安裝另一臺卷揚機，運管道到豎井，然后用5T卷揚機提無縫管一節節焊上，一段段提高，直到安裝高度，最后用保溫硬木瓦將管道定位。要做到焊接不影響立管垂直度以及安裝總長度的垂直要求。施工時采取管道接口處三點靠模定位。垂直方向，三個方位上下三點看正。從重錘引線到A1、A2、A3位置，測量距離同時為D值為止，然后定位焊接。如此反復，將管道一段段提高到安裝高度。

管道重量計算公式：

kg/m=（Od-Wt）*Wt*0.02466

注：Od-管道外徑，Wt-管道壁厚

冷卻水管管道DN600，Od=630mm，Wt=10mm，所以每米管重為152.89kg/m

根據設計要求，固定支架放在1層、4層，所以承重按照辦公樓樓高的一半計算，所以根據樓高20m計算，卷揚機最大承重為152.89*20=3057.8kg，根據安全系數的選型選用規格5T的卷揚機。

二、方案實施的安全措施

1.施工前對操作工人進行安全技術交底，豎井內保證照明，避免陰雨天和夜間施工，結構豎井上方做好安全防護及警示牌。

2.本項目結構豎井，施工空間狹小，高度高，采取的安全措施是在樓板一面的兩側墻上設置安全掛鉤，方便操作人員的安全帶系掛，安全帶長度不夠可用麻繩延伸長度。

三、管道焊接

1.管道安裝前，施工班組應先熟悉設計圖紙，同時了解施工現場情況，做好管道安裝前的準備工作，螺旋焊接鋼管在安裝前需作除銹刷漆處理，并將管內的雜物清除干凈，保持內外壁干燥。支吊架均涂紅丹漆，調和漆各兩遍。

2.空調冷凍（冷卻）水系統管道，當管徑大于等于DN80時，采用無縫鋼管焊接連接；當管徑大于等于300時，采用螺旋焊鋼管焊接連接。空調冷凍水系統豎向立管最高點設置排氣裝置，最低點設置排污閥或絲堵。焊接鋼管的彎頭采用沖壓彎頭。冷凍（冷卻）水管的水平管變徑時采用偏心大小頭，上平下變，立管采用同心大小頭，以免管道內部積污和積氣，影響管道的使用。水管的三通均現場制作。

3.管道安裝完畢后，必須清洗管道，清洗時打開旁通閥，關閉所有風機盤管進、出口閥，讓水在主管道內不斷循環，以清除雜質，清洗合格后，關閉旁通閥，打開風機盤管進、出口閥，然后進行水壓試驗，其試驗壓力對管道系統為1.5倍，10分鐘內壓力不得下降，再將壓力降至工作壓力，在60分鐘內壓力不得下降，且外觀檢查無滲漏為合格。

四、管道支架安裝

1.冷卻水雙管固定支架

由于冷卻水立管管徑較大（DN600），負載相當大（在專項冷卻水管道技術交底中做具體型鋼參數確定）。為了保證管道和結構的安全性；支架必須滿足配重要求。

2.固定支架選型

（1）計算管道重量

按設計管道支吊架間距內的管道自重、滿管水重、保溫層重及10%的附加重量（管道連接件等）計算；

根據設計要求，固定支架安裝在1層、4層，計算水重為：

1/4π（DN）2h=1/4*3.14*0.612*20=5.84噸

固定支架為兩根冷卻水管，單個固定支架總承重為：

（5.84+3.06）*2=17.8噸

（2）設計載荷

垂直荷載：考慮制造、安裝等因素，采用支吊架間距的標準荷載乘以1.35的荷載分項系數；

水平荷載：水平荷載按垂直荷載的0.3倍計算；

不考慮風荷載。

（3）橫擔抗彎強度計算

橫擔存在水平推力時抗彎強度按下式計算

橫擔不存在水平推力時抗彎強度按下式計算

式中：rx、ry——截面塑性發展系數

1）承受靜力荷載或間接承受動力荷載時，rx=ry=1.05。

2）直接承受動力荷載時，rx=ry=1。

Mx、My——所驗算截面繞x軸和繞y軸的彎矩（N·mm）

Wx、Wy——所驗算截面對x軸和對y軸的凈截面抵抗矩（mm3）

f——鋼材的抗彎、抗拉強度設計值（N/mm2）

已知管道的基本參數見下表一：

表一：

（4）固定支架槽鋼選型，根據槽鋼重量計算公式：

槽鋼kg/m=0.00785*[hd+2t（b-d）+0.349（r2-r2）]

式中：h為高，b為腿長，d為腰厚，t為平均腿厚，r為內弧半徑，r為端弧半徑

⑴預設采用20號槽鋼，查閱《機械設計手冊》得知基本參數

g=25.77kg/m=0.2577kg/cm，W=191.4cm3（單位長度重g、截面模量W）

⑵查普通槽鋼的容許應力b，Q235型號的碳素鋼結構容許應力b=1400kg/cm3

⑶承受彎矩最大計算

1/8GL2-1/8gL2

（L=208cm，G：計算最大均布荷載，g：同前）

⑷因為M/W=b，所以：

W*b=M=1/8L2（G-g）*b：

G-g=191.4*1400*8/2082=49.549kg/cm

G=49.549+0.2577=49.807kg/cm=4981kg/m

所以管井內四根槽鋼承重為：

4981*2.08*4=41442kg>17800kg，所以槽鋼能滿足承重要求。

（5）膨脹螺栓受力計算

查閱規范16毫米膨脹螺栓最大承受剪力16250N，預設使用16個16毫米膨脹螺栓，（墻上承擔一半的剪力）則總承受剪力為

16250*8*2=260000N=260KN>178KN

所選膨脹螺栓能滿足承重要求。

除立管上的固定支架，其它導向、活動支架可采用常規的雙“U”扁鋼卡或圓鋼抱卡和槽鋼的形式。

五、管道保溫

1.凡空調系統中的冷凍水管、冷凝水管均要保溫，要確實做好保溫層。從運行管理方面，保溫的好壞關系著節能節電的多少；從維修方面，保溫層施工質量差，容易引起管子外壁結露產生大量凝結水，污染天棚與墻壁；同時會造成保溫層自身破壞；更嚴重的是由于凝結水的作用，管外壁腐蝕加劇，管子使用年限縮短。

2.管道保溫應注意的事項如下：

（1）垂直管道的保溫必須結合各層支架作好防止保溫管套下滑脫落工作，在保溫管殼與支、吊支架木墊塊間留10mm左右間隙用泡沫橡塑帶填實粘牢，作溫度變形補償。其填充高度等于該管保溫層厚度，縫外表面用膠帶貼牢密封，以確保工程質量與安全。

（2）水管支架處應墊以木墊，木墊厚度與保溫層厚度相同。木墊應經熱瀝青浸泡處理。

六、結束語

綜上所述，高層建筑空調豎井內大型管道安裝應根據實際情況進行必要的方案論證比選，合理有效的施工方案，不僅能更好的保證質量和安全，而且能加快施工進度，節約成本，達到一定的經濟效益。

【參考文獻】

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[7]《室內管道支架及吊架》 GJBT-630-2003