一種狹小結構豎井內風管安裝工法的改進應用研究

王子悅，董利國，趙亞勇，吳紹明，劉志強

（北京建工集團有限責任公司，北京 100055）

外法蘭連接是常規風管安裝連接方式，但是在高層建筑豎井內風管安裝中無法直接應用。豎井風管高度基本與建筑物高度同程，豎井內空間狹小，風管緊貼結構井壁，如果從下至上全部采用外法蘭連接，靠主體結構一側的法蘭螺栓無法安裝，同時樓層中間的風管無法與結構井壁固定，施工過程中存在重大安裝難題。

通過《狹小結構豎井內風管安裝工法》，能夠解決豎井內風管無法安裝的問題，但施工工藝流程，過于復雜煩瑣。基于此工法，結合原工法并憑借豐富的現場機電安裝經驗，通過技術創新將原工法進行安裝工藝的技術改進優化，減少施工流程，提升安裝效率。

1 工程概況

中國人民大學教學科研樓（東南區綜合樓）及集體宿舍（留學生宿舍）項目位于海淀區中關村南大街中國人民大學校園內，框架—剪力墻結構，包括教室、實驗室、學生活動用房、宿舍、設備用房、地下車庫，機電設備安裝包括通風空調系統、消防系統、給排水系統以及強弱電系統等功能一體的現代化教育建筑和高級公寓。總建筑面積：102590㎡，其中集體宿舍樓建筑面積36734㎡，建筑高度64.50m，地上建筑面積為30420㎡，地下建筑面積為6314㎡，地下3層，地上共19層，4層至19層為標準層，層高在2.95m，有2道狹小空間的結構井道從4層直至屋面機房層，總高度為59m。

2 原工法原理

2.1 原工法背景

在風管安裝工程施工過程中，外法蘭連接是常規風管安裝連接方式。它具有連接牢固、密閉嚴密、操作簡單等優點。但是，在高層建筑豎井內風管安裝中無法直接應用，原因是豎井風管高度基本與建筑物高度同程，一般都在幾十米以上，豎井內空間狹小，風管緊貼結構井壁，如果從下至上全部采用外法蘭連接，靠主體結構一側的法蘭螺栓無法安裝，同時樓層中間的風管無法與結構井壁固定。

2.2 工法原理

該工法首先是要劃分安裝段，安裝段由若干節風管組成（由層高與管道支架距離決定），安裝時將豎井頂端作為入口，沿井道將安裝段由下至上順序安裝。由此可見，在豎井外完成全部風管法蘭連接作業，僅在豎井內各層支架處完成U型開放固定節的連接，解決了在同一條結構豎井內，布置多條不同功能風管的安裝和獨立密封問題，為提高建筑工程有效使用率創造了條件。

3 工法應用

3.1 應用背景分析

集體宿舍樓豎井內排油煙風管安裝受高程大、作業面狹小等因素的制約，還要考慮系統風管的密封性、施工過程的可操作性，風管自身荷載在結構上的均勻分布性等要求，狹小空間通風管道安裝成為施工的難點問題。在豎向管道施工時，宿舍樓不銹鋼排油煙風管豎井總高程59m以上，豎井洞口狹小、風管截面尺寸大且三排風管并列安裝，使得該豎井內風管安裝存在風管固定支架難以施工、風管與結構相鄰側角鋼法蘭螺栓難以施工的問題。

3.2 工法的優化與應用

3.2.1 工法優化

首先，《狹小公用結構豎井內風管安裝工法》與本工程通風空調系統管道安裝存在問題對應，通過研究原工法的適用情況、技術特征、工藝原理及要點，發現雖然《狹小公用結構豎井內風管安裝工法》能夠解決施工安裝的要求，但是，每段風管分成5節加工制作，其中3節為外法蘭標準常規成品風管，上、下各1節為開放式U型后片+封閉前片+連接、固定支架及密封材料組成的安裝固定節，安裝瑣碎且復雜，安裝效率過低。

通過技術創新，在原工法的基礎上，項目技術人員根據現場施工特征和施工存在問題，對原工法進行優化，即在每層穿樓板豎井洞口處安裝定制的風管固定節即固定節無法蘭，之后根據現場測量加工層間活動節，活動節與固定節之間用方鋼連接，連接方鋼也作為該層風管支架與結構連接，能夠有效解決豎向管井靠墻一側法蘭螺栓緊固及風管支架支設受風管截面尺寸約束的問題。

3.2.2 工程應用

集體宿舍樓工程中采用以樓層為安裝段，根據樓層標準層高2.95m，每段分成3節加工制作，其中1節為外法蘭標準風管，上、下各1節為半開放式U型后片，（一端有法蘭，另一端無法蘭，長度固定便于加工，方便在風管內腔實施連接安裝）+封閉前片+連接、固定支架及密封材料組成的安裝固定節，使得豎井風管安裝后相對密閉性能良好，滿足設計規范要求，且安裝便捷。

同時將固定支架與法蘭進行功能合并，即固定支架兼做風管法蘭。為確保前片安裝的密封性，在前片外側增加30×30×3角鋼框，詳見如圖1、2。

圖1 安裝段

圖2 豎井內支架處管道對接剖析圖

3.3 自攻螺絲強度驗證

風管制作安裝前，為探究U型口部位連接強度，取三組鉚釘連接試件和三組自攻絲（M5.2）連接試件做拉伸試驗，試驗報告結果表明，自攻絲連接強度均值略高于鉚釘連接強度均值。試驗結果消除了風管因豎向長度大、U型節連接強度不足而使風管脫節的顧慮。

4 安裝過程實施要點

安裝過程中，嚴格把控以下幾方面：

（1）風管固定節尺寸與活動節尺寸精確測量，能夠有效降低風管安裝過程中安裝難易度、安裝安全以及確保一次安裝合格率。

（2）U型節部位與連接方鋼之間密封墊料應安裝完好，確保風管的嚴密性。

（3）風管U型節部位與連接方鋼之間自攻絲應連接緊固。

（4）方鋼作為風管固定支架與結構連接應安全可靠。

（5）風管安裝前后要做漏風量測試，保證該系統正常運行。

（6）自攻絲進場驗收、現場連接質量的檢查嚴格按照施工工藝要求。

5 安裝實體效果

通過嚴格控制每道安裝工序，并經現場試驗驗證，最終獲得良好的安裝效果。

6 結語

在本工程中共用結構豎井內風管安裝施工技術的應用取得了滿意的施工效果。它將原先工法的5節風管改為3節風管，同時將原工法的連接件與固定支架合二為一。在安裝難度方面，相對于原工法，本工法切實地解決了狹小空間多風道難安裝、無法安裝的問題；在施工安全方面，應用本工法大大提高了工人在豎井施工的安全系數；在材料制作方面，精確地測量以及安裝前的排布很大程度上減少了材料的浪費，據精確統計，固定支架與法蘭功能合并，法蘭用量減少了約20%；在安裝進度方面，由于應用創新優化在安裝前的測量和排布，法蘭安裝量的減小，以及施工難度的降低都使安裝效率提高約10%，最終實現狹小結構豎井內風管安裝多、快、好、省。