結合案例談城中村排水立管安裝施工方法的比選

付海軍，孟振虎，蔡志標

（中國水利水電第十四工程局有限公司，昆明650041）

1 引言

目前，全國消除黑臭水體已經進入關鍵階段[1]，追根溯源厘清黑臭源頭顯得尤為重要。雨污分流對黑臭河涌“基本消除黑臭”起著重要作用[2]，然而國內外的多數傳統老城區內依舊在使用合流制排水體制[3]，因此，對建筑立管進行改造具有重要意義。但是由于建筑排水立管的復雜性、施工環境的多樣性、高空作業的危險性，導致立管改造工程難以實施。本文通過結合龍湖村、慶豐村、凰崗村雨水立管新建及改造項目對城中村排水立管安裝施工方法進行介紹。

2 項目概況

廣州市白云區城中村的建筑排水立管改造工程，項目新建DN100mm 雨水立管358km，改造立管26km。施工地區多為自建房，房屋密集，樓宇間距不到2m。現狀如圖1 所示。

3 立管的安裝方法及主要特點

3.1 安裝方法及特點

圖1 城中村排水立管現狀圖

立管的安裝方法主要有座板式單人吊具法、吊籃法和排架法3 種，其中，座板式單人吊橋法通過使用可沿立管上下移動的無動力載人工具進行立管新建、改造[4]；吊籃法使用吊籃、提升機、鋼絲繩及安全鎖等設備載人對立管進行改造[5]；排架法通過在建筑外圍搭設腳手架等輔助性施工工具，協助立管施工[6]。

根據本工程施工經驗，總結各施工方法優缺點：（1）座板式單人吊具法：優點是工具簡單、準備時間短、工作效率高、操作靈活、安全性較高；缺點是不適用于高空作業。（2）吊籃法：優點是簡便、占地面積小、實用、安全、施工工期短、安裝效率高；缺點是電能消耗、受建筑物外墻影響較大。（3）排架法：優點是最為穩定、安全性高、裝拆方便、適用范圍廣；缺點是經濟成本最高、工期最長。

3.2 安裝流程

座板式單人吊具法施工流程為：確定錨固點→固定主繩、安全繩和輔助繩→打結→反復試驗→板邊固定，整個安裝過程需嚴格按GB 23525—2009《座板式單人吊具懸吊作業安全技術規范》的要求完成。

吊籃法施工流程為：安裝懸吊系統→安裝鋼絲繩→組裝懸吊平臺→安裝安全鎖→設置獨立救生繩→安裝電氣箱→通電、檢查→施工。

腳手架安裝流程為：立桿→小、大橫桿→連墻桿→斜拉桿→擱柵→防護欄桿→腳手片→安全網→施工。

4 重要參數選取

4.1 座板式單人吊具法

由于城中村施工環境復雜，為了確保施工安全，必須選擇穩固、合適的掛點位置。錨固點計算如下：

式中，F1為工作繩吊裝人所需的拉力，N，取3 273N；G人為人的重力，N；G柱為水箱塔重，N，按民用單戶人家最小水箱體積（1.5m3）計算；a 為柱子與固定端工作繩之間的夾角，取值范圍為 0°～90°。

滿足F2＞F1時，該點可以作為固定點，錨固點同時需要滿足座板式單人吊具的總載質量不大于165kg。

4.2 吊籃法

鋼絲繩是吊籃施工中的主要構件，鋼絲繩的承重荷載是保證施工過程穩定性和安全性的關鍵。

4.2.1 荷載計算

永久荷載：本項目架體自重Gk=4.21kN

風荷載：Qwk=WkF

式中，Qwk為吊籃的風荷載標準值，kN，取1.18kN；Wk為風荷載標準值，kN/m2，取 0.5kN/m2；F 為吊籃受風面積，m2，取 2.36m2。

4.2.2 鋼絲繩承載力計算

豎向荷載：Q1=（Gk+Qk）/2

水平荷載：Q2=Qwk/2

式中，Q1為吊籃動力鋼絲繩豎向荷載，kN，取5.52kN；Gk為吊籃及鋼絲繩自重，kN，取 4.73kN；Qk為施工活荷載，kN，取6.3kN；Q2為吊籃動力鋼絲繩水平荷載，kN，取 0.59kN；Qwk為吊籃的風荷載，取1.18kN；QD為動力鋼絲繩所受拉力，kN，取49.96kN；K 為安全系數，K≥9。

經過計算，施工采用的鋼絲繩符合GB 19155—2017 標準的安全要求。

4.3 排架法

排架法施工中主要依靠腳手架承重和運輸，設計需要合理，既能達到管道安裝高度，又要滿足構件的穩定性和安全性。

4.3.1 抗彎強度及撓度計算

小橫桿和大橫桿在施工前均需先對抗彎強度和撓度進行計算：

均布荷載最大彎矩：Mmax=0.08ql2

集中荷載最大彎矩：Mpmax=0.15pl

均布荷載最大撓度：Vmax=0.677×ql4/100EI

集中荷載最大撓度：Vpmax=1.146×pl3/100EI

式中，q 為荷載，kN/m，取 3.511kN/m；l 為橫桿長度，m，取 1.2m。項目設計及計算以搭設腳手架高度為42m；p 為集中荷載；E為桿件的彈性模量；I 為截面慣性矩。

4.3.2 最大搭設高度

排架的搭設需要考慮風荷載的影響，最大搭設高度計算公式為：

式中，φ 為軸心受壓立桿的穩定系數，取0.19；A 為立桿凈截面面積，m2；σ 為鋼管立桿受壓強度（N/mm2）；NG2K為構配件自重標準值產生的軸向力，kN，取3.026kN；NQk為活荷載，kN，取4.725kN；Mwk為計算立桿段由風荷載標準值產生的彎矩，kN·m；gk為每米立桿承受的結構自重，kN/m，取0.125kN/m；

經計算，排架的搭設高度是42m。

5 結語

本立管改造工程實現了共計約4.9×104m3/d 的生活污水的有效截污。從實踐經驗分析：座板式單人吊具法適用于建筑擁擠、外墻不規則、道路狹窄的城中村；吊籃法及排架法主要適用于城中村寬巷道及新建小區建筑物較規則的施工條件。