密集肋梁區(qū)管道穿梁技術(shù)應(yīng)用探索與實(shí)踐

王毅 趙小春 康學(xué)亮 劉亮 陽明政

中國建筑第八工程局有限公司 四川 成都 610000

引言

隨著BIM綜合管線優(yōu)化技術(shù)在全專業(yè)、全過程、多方位的應(yīng)用，綜合管線進(jìn)行合理布局和優(yōu)化，綜合管線在空間分布更有層次感、合理性。管道穿梁技術(shù)的應(yīng)用，也助推BIM技術(shù)在機(jī)電綜合管線在管線綜合布置更協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，綜合管線體現(xiàn)整體大氣、細(xì)部精美的優(yōu)質(zhì)效果，本文在管道穿梁的技術(shù)原理、管道穿梁施工技術(shù)工藝、施工過程控制注意事項等方面進(jìn)行研討，解決復(fù)雜管線在有限凈高空間合理安裝的難題。

1 管道穿梁技術(shù)原理及施工流程

1.1 管道穿梁技術(shù)原理

1.1.1 管道穿梁位置的精確定位，須借助BIM管線綜合優(yōu)化技術(shù)，在各專業(yè)管線綜合排布優(yōu)化并經(jīng)設(shè)計院確認(rèn)后，再根據(jù)專業(yè)CAD二維圖紙，根據(jù)管道的規(guī)格及其他做法，合理確定套管型號，在管道穿越樓板結(jié)構(gòu)梁處標(biāo)準(zhǔn)套管的位置和標(biāo)高，繪制管道穿梁套管綜合布置圖，同時對套管進(jìn)行編號和規(guī)格說明，確保圖紙簡潔、清晰，同時便于后期施工過程檢查和跟蹤、管控。

1.1.2 管道穿梁套管的定位，不能依據(jù)梁柱的相對位置進(jìn)行測量放樣，必須采用紅外激光儀進(jìn)行通線測量，套管中心一致，確保管線安裝后順直，同時套管與管道居中布置。

1.1.3 梁體模板安裝后套管預(yù)就位即可進(jìn)行，套管梁側(cè)設(shè)置輔助懸掛鋼筋，對套管兩端可靠臨時封堵及初步固定，待結(jié)構(gòu)鋼筋加固措施及安裝后，再次微調(diào)整套管安裝位置和標(biāo)高，調(diào)整后，將套管及附加鋼筋和結(jié)構(gòu)鋼筋可靠綁扎或焊接，避免在混凝土澆筑振搗時位移或變形，實(shí)現(xiàn)套管的精確安裝[1]。

2 管道穿梁技術(shù)施工操作要點(diǎn)

2.1 BIM制作安裝系統(tǒng)模型

BIM依據(jù)其強(qiáng)大的三維建模功能，在土建的結(jié)構(gòu)上，正式施工之前深化構(gòu)建安裝系統(tǒng)的管道模型，前期進(jìn)行管道碰撞試驗，檢查出設(shè)計上存在的問題，及時與設(shè)計和業(yè)主溝通解決。將實(shí)體工廠虛擬建造和展示，提前展示穿梁綜合管線布置合理和品質(zhì)效果。

提前準(zhǔn)確直觀地確認(rèn)管線穿梁的坐標(biāo)，數(shù)量，規(guī)格，長度，材質(zhì)等信息，統(tǒng)計出管道穿梁的工作進(jìn)度表，確定工作量，提前做好施工準(zhǔn)備。

2.2 BIM繪制結(jié)構(gòu)梁預(yù)埋套管定位圖

2.2.1 繪制依據(jù)。超過梁截面1/8或管道規(guī)格大于DN100管道套管和位置須經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計師校核并考慮加強(qiáng)措施后，重新出具套管預(yù)埋結(jié)構(gòu)圖，同時為保證結(jié)構(gòu)梁體的結(jié)構(gòu)安全，要求套管與梁體邊緣尺寸不小于100mm；DN150以下的給水管道（結(jié)構(gòu)梁高度不小于700mm）套管凈間距不得小于500mm，并宜布置在梁凈跨1/3處，預(yù)留洞距柱邊不得小于1.5倍梁高。

2.2.2 BIM技術(shù)應(yīng)用。建筑、結(jié)構(gòu)的BIM模型建模及調(diào)整、優(yōu)化后，再根據(jù)各類型管道的綜合布置和走向，同時考慮各區(qū)域的綜合凈高要求、管道穿梁區(qū)域和技術(shù)要求，同時考慮管道安裝的綜合感觀效果，結(jié)合管道、閥門、保溫等實(shí)體工程安裝及檢修空間，對既有管線進(jìn)行初步排布；待結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)核管線范圍內(nèi)的穿越梁體的結(jié)構(gòu)不滿足安全要求后，將對梁體進(jìn)行加固或變更，確保管線穿梁不影響結(jié)構(gòu)使用和安全功能。

2.3 BIM可視化交底

在制作出安裝系統(tǒng)模型與預(yù)埋套管定位圖之后，即可進(jìn)行可視化交底。

2.3.1 交底人員必須包括土建管理人員、現(xiàn)場施工員、安裝施工員、現(xiàn)場施工班組，增加預(yù)埋與土建鋼筋模板的契合度。

2.3.2 交底內(nèi)容必須涵蓋每層建筑梁預(yù)留預(yù)埋圖紙解讀，套管預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.3 交底套管制作的工藝及注意事項。

2.4 梁內(nèi)套管編號與制作

2.4.1 套管制作。

（1）套管制作：熟悉套管預(yù)埋圖及結(jié)構(gòu)梁圖，根據(jù)梁內(nèi)套管尺寸，并在圖紙上標(biāo)記清楚，安裝所標(biāo)記的尺寸下料并做好標(biāo)記，給排水套管的長度應(yīng)該根據(jù)墻體的厚度，設(shè)置成與墻體寬度一致。

（2）套管成品保護(hù)：將切割好的套管內(nèi)壁清理干凈，刷底漆及防銹漆各一道，待油漆干透之后往套管內(nèi)填滿塑料泡沫并用膠布封堵嚴(yán)密，避免混凝土澆搗過程中進(jìn)入套管內(nèi)造成堵塞。

2.4.2 套管編號。為確保套管安裝時，規(guī)格、位置和標(biāo)高準(zhǔn)確，在管線穿梁BIM模型優(yōu)化得到設(shè)計院簽認(rèn)后，根據(jù)管道的類型和系統(tǒng)，將加工套管進(jìn)行編號，同時在套管標(biāo)牌上注明套管的系統(tǒng)、位置、規(guī)格、長度、安裝高度，避免套管錯用或亂用。

2.5 定位放線

2.5.1 標(biāo)記：根據(jù)施工圖紙以及BIM深化圖紙，用油漆在需要安裝套管的梁邊模板上對稱做好標(biāo)記，并用十字標(biāo)記標(biāo)出管道的中心線（嚴(yán)格控制管道中心線的位置，放線時要嚴(yán)格參照BIM圖紙，結(jié)合現(xiàn)場情況保證中心線在規(guī)定的范圍值內(nèi)，使用經(jīng)緯儀嚴(yán)格測量水平軸線，管中心線高度由卷尺根據(jù)模板底部標(biāo)高確定）。

2.5.2 定位：每個套管有四個定位支架，定位支架與套管連接采用焊接，焊縫長度30mm。定位支架掛鉤彎曲半徑為20mm。定位支架與結(jié)構(gòu)梁主筋固定采用綁扎絲鎖緊。套管安裝前，用膠布封閉套管，并在結(jié)構(gòu)梁側(cè)模標(biāo)識定位線：通過激光水平儀在土建單位模板安裝完成后，鋼筋敷設(shè)前，進(jìn)行穿梁套管的測量定位，其中每個套管水平限位點(diǎn)4處，均勻布設(shè)，標(biāo)高限位點(diǎn)2處，對稱布置。

2.6 套管安裝

結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行鋼筋綁扎階段：由于此時結(jié)構(gòu)梁鋼筋還凌空架設(shè)梁模板上方，特制的套管可以通過定位支架的掛鉤快速固定在結(jié)構(gòu)梁的主鋼筋的指定位置上（初步定位），并用綁扎絲臨時固定，并對套管處結(jié)構(gòu)鋼筋按照設(shè)計要求進(jìn)行加固。

結(jié)構(gòu)梁鋼筋放入梁模后的階段：通過定位支架掛鉤與主筋的水平位移，快速調(diào)整套管水平位置；通過調(diào)整定位支架的相互夾角大小，快速調(diào)整套管的垂直位置。徹底解決結(jié)構(gòu)梁內(nèi)鋼筋過密導(dǎo)致套管安裝困難及定位調(diào)整困難的問題，所有調(diào)整均在結(jié)構(gòu)梁外側(cè)就可以操作。

2.7 套管技術(shù)復(fù)核

設(shè)置專人對套管的安裝進(jìn)行巡檢，在安裝完成后，土建澆筑前，仔細(xì)檢查穿梁套管的安裝是否符合技術(shù)規(guī)范，安裝點(diǎn)位及尺寸中心線是否滿足放線要求，檢查有無漏裝現(xiàn)象，現(xiàn)場運(yùn)用BIM深化點(diǎn)在圖紙，與現(xiàn)場校對。

2.8 混凝土澆筑時看護(hù)

混凝土澆筑時，安排施工員盯倉，防止出現(xiàn)跑模的情況，影響預(yù)埋管道的成型效果。在靠近預(yù)留套管位置時，振搗棒應(yīng)當(dāng)采用小規(guī)格的棒體進(jìn)行振搗，避免與預(yù)埋件直接接觸，破壞預(yù)埋件的結(jié)構(gòu)。

2.9 管道安裝

穿梁管道安裝涉及給排水管的穿梁、電氣管道的穿梁、此處以給水管道安裝為例講解。

2.9.1 支架選用和安裝。管道支架的型式、規(guī)格必須在BIM模型評審確認(rèn)后，同時經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測量數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行二次深化設(shè)計；管道支架采用在加工廠模塊化生產(chǎn)，支架加工和細(xì)部做法必須按工序交底和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

為防止管線施工中的“碰撞”問題，支架在安裝前必須實(shí)體測量，同時掛水平線進(jìn)行安裝，確保支架順直及水平高度、坡度滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

支吊架的間距及設(shè)置位置要符合設(shè)計及規(guī)范要求。同時在管道彎頭、三通、管線末端、上下翻彎處的500mm位置，按規(guī)范增設(shè)固定支吊架，管道支、吊、托架的作法和使用材料參閱《管道支吊架安裝標(biāo)準(zhǔn)圖集》。

管道安裝時，因梁間距離小于管道成品加工尺寸（管道長度一般為4m），根據(jù)實(shí)際操作需要，合理規(guī)劃管道加工尺寸，同時為便于管道在套管內(nèi)滑移到位，可在套管500m處設(shè)置管道滑移吊架，與套管共同形成一個運(yùn)輸管道的臨時運(yùn)輸通道，將管道水平運(yùn)輸?shù)街付ú课唬缓笤侔惭b管件等配件。管道安裝時，注意管道接頭離套管300mm以外，同時支吊架在梁間中間位置布置為宜[2]。

2.9.2 管道安裝。超前進(jìn)行施工策劃，合理確定管道安裝順序和位置。管道安裝一般須跟隨土建拆模總體進(jìn)度安排統(tǒng)籌安排，合理穿插，按時先主管、再支管，同時預(yù)留駁接位置；以免出現(xiàn)段與段之間連接困難和影響管路整體性能。

2.10 封堵成型

①在管道安裝前，提前將套管內(nèi)雜物清理，同時做好防銹措施。管道安裝要居中布置，不能直接放在套管底部作為支撐點(diǎn)，須設(shè)置專用支吊架進(jìn)行坡度調(diào)整和管道固定。②在管道封堵前，先用與混凝土同比例的水泥漿體濕潤套管內(nèi)壁，再用細(xì)石混凝土（摻12%USA膨脹劑）填充至套管的中間1/3部位，并在管道的上下左右振搗密實(shí)，同時確保封堵嚴(yán)密，避免漿液污染梁體結(jié)構(gòu)物或管道。③第二次封堵從墻的外側(cè)進(jìn)行，方法同第一次封堵方法一致。④第三次從墻的內(nèi)側(cè)進(jìn)行封堵。⑤創(chuàng)優(yōu)工程中須設(shè)置裝飾環(huán)，對套管進(jìn)行裝飾性收邊收口。

3 施工過程控制注意事項

3.1 BIM模型

3.1.1 模型的建立與交底過程中使用的數(shù)據(jù)必須是經(jīng)設(shè)計方，業(yè)主確認(rèn)無誤的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，避免因為前期數(shù)據(jù)錯誤影響整個后期現(xiàn)場施工的進(jìn)行。

3.1.2 BIM深化設(shè)計師必須為專職人員，并且要求駐現(xiàn)場，配合指導(dǎo)施工，及時發(fā)現(xiàn)錯誤并改正，提升安裝的效率。

3.1.3 用BIM進(jìn)行可視化交底，需要隨時準(zhǔn)備好模型漫游視頻，方便現(xiàn)場結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行施工，這樣可以提高生產(chǎn)效率，并且降低錯誤率。

3.2 測量放線

3.2.1 本專項方案里，測量放線尺寸數(shù)據(jù)在BIM模型里面已經(jīng)體現(xiàn)出了，放線時要求現(xiàn)場放線結(jié)合模型同時進(jìn)行。由于是管道穿梁專項方案，所有的放線都在梁上，要結(jié)合實(shí)際滿足管道過梁的規(guī)范要求，一旦發(fā)現(xiàn)有偏差項，及時向技術(shù)部門反映，做出調(diào)整。

3.2.2 套管安裝后，需要用水平儀復(fù)測套管的水平度，是否滿足設(shè)計要求，保證后期管道安裝的順利進(jìn)行。

3.3 管道安裝前準(zhǔn)備

3.3.1 材料準(zhǔn)備。現(xiàn)場材料驗收，鍍鋅鋼管的管壁厚度、橢圓度等允許偏差應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。卡箍連接件規(guī)格數(shù)量符合要求，無明顯的損傷等缺陷并應(yīng)附有質(zhì)量證明材料。

3.3.2 機(jī)具準(zhǔn)備。扳手、游標(biāo)卡尺、水平儀、水平尺、卷尺、潤滑劑（無特殊要求時可用肥皂水或洗潔精替代）、木榔頭、砂紙、銼刀、切割機(jī)、壓槽機(jī)、臺鉆、電焊機(jī)、沖擊鉆、防銹漆、砂輪機(jī)（大口徑管道）、梯子或腳手架等。

3.3.3 人員準(zhǔn)備。根據(jù)施工總體進(jìn)度部署，合理安排技能工和普通工的配置比例，確保各工序質(zhì)量可控，同時合理做好工序銜接和配合安排。作業(yè)前必須實(shí)行樣板引路和首件驗收制，從源頭控制和提高人員的工序質(zhì)量意識[3]。

4 結(jié)束語

管道穿梁技術(shù)在凈高要求高及管線復(fù)雜的綜合區(qū)域的推廣應(yīng)用，為管線合理優(yōu)化提供安裝有效時間和減低與土建總包配合難度，同時作為技術(shù)創(chuàng)新和創(chuàng)效的有力措施，在優(yōu)設(shè)計、強(qiáng)品質(zhì)、促工期的前提下，保障快速建造工程高效履約，質(zhì)量優(yōu)質(zhì)，經(jīng)濟(jì)和社會效益明顯，為高效建造的機(jī)電管線施工配合和專業(yè)協(xié)調(diào)提供很好的借鑒和參考。