浅析高层民用建筑大口径管道安装施工技术

浅析高层民用建筑大口径管道安装施工技术

摘 要

随着我国城市化进程的加快，面对人口、资源、环境的巨大压力，我国在逐年加大对基础建设的投入，大批的高层建筑不断涌现。高层民用建筑管道系统工程越来越多，施工工艺要求越来越严格，施工中的管理工作也越来越重要。

面对高层民用建筑中管道工程的立管垂直落差高、管道压力大、管道自重大等特点，本文以笔者负责施工的一个高层民用建筑科维大厦为例，简单的介绍高层建筑管道工程的大口径管道施工。

关键词：高层建筑；管道吊装；支架制作安装；管道试验

前言

1.大口径管道的安设位置及定义

对于高层建筑的大口径管道，一般为消防喷淋系统、空调水系统的主立管、主干管，分布在机房及立管管井中，作供水、冷却、循环水用；按照一般设计的规定，消防喷淋系统最大管径为DN200，空调水系统立管最大管径可达到DN600。本文所介绍的大口径管道施工是指管径≥DN150的消防干管及空调干管施工。

2.大口径管道施工特点

大口径管道的施工，因管道的直径较大、安装位置的特殊性，存在以下几个特点：

1.安装难度大。设置于立管井内的立管，因管道井的设计尺寸较小，规格型式各异，立管的吊装及安装顺序均要经过详细的施工部署与安排。

2.管道组对焊接工程量大。因管道井布置的要求，需要提前进行管段的预制加工、组对焊接工作量大。

3.支架设置的形式。因立管管段的垂直安装的高差较大，支架设置时不仅要

考虑支架承受管段的重量，同时还应考虑管段内输送流体的重量及流体压力带来的压强。

1.管道安装前的准备工作

1.1技术准备

1.熟悉审核图纸，勘察现场实际情况，与施工图纸仔细核对，发现差异时，及时调整思路。做好与工程总包单位的配合工作，为管道吊装提供条件。

2.向工程总包单位咨询，核实管井周边的次梁是否能够满足管道吊装及管道的荷载要求。

3.技术人员及施工人员仔细勘察，共同研究，确定施工方法，编制合理的施工方案及技术措施；确保不破坏土建结构的强度和损坏结构混凝土的外观质量，并制定相应的安全保护措施。

4.明确施工重点及难点。管道吊装工程的重点是方案选择及机具布置，难点是管道吊装及管道高空对口焊接。制订相应的质量保证措施和质量及安全预防措施。

5.向施工作业人员进行详细的安全交底、技术交底，让每一位施工人员弄清施工方案、技术要求、技术标准和施工方法，将方案落实到施工作业层。

1.2材料准备

1.吊装前需确保所有管井内的管材按计划如数进场，并检查合格、报监理验收后方可允许安装使用。所用材料必须具备质量证明书；焊条必须有质量证明文件和合格证；管道支吊架制作所使用的钢管、钢板、螺栓、槽钢、角钢等型钢材质应符合设计及有关规范、图集的要求。

2.材料进场前，材料部门应提前检验，由供应商提供材料合格证或质量证明文件。合格证或质量证明书等质量证明文件应齐全、有效。经过监理检查验收后，符合要求的材料方可进场，并进行材料报验。否则不得使用，并立即退出现场。

3.其他小型材料如焊条、防锈漆等入库存放。施工现场的焊条贮存场所，应符合国家现行标准《焊条质量管理标准规程》JBT3223-1996的规定，并建立保管、发放制度。

1.3机具准备

1.吊装选用的钢丝绳必须满足管道吊装的使用要求。

2.需塔吊吊运的管道必须小于塔吊最大额定起重量的要求；卷扬机选择根据吊装管道的重量，并结合工地现有机具情况。

3.滑轮选择，满足使用要求。

4.捯链选择，根据所吊装的管道重量选择相应规格的手拉或电动葫芦，作管道小范围提升及对接用。

5.卡环选择，选择使用负荷满足荷载的直行卡环，作连接钢丝绳与吊点、卷扬机之用。

6.所有吊装用机具准备齐全后，均必须仔细进行检查，对有缺陷及质量问题、质量隐患的机具必须进行更换，严禁使用。

1.4人员准备

现场踏勘管井位置及吊装的可行性研究，为确保管道吊装的安全施工，要求大口径管道吊装必须有专业起重工，所有施焊的焊工必须是经考试合格的焊工，并具备上岗证经备案后方能上岗，严禁无证操作。

1.5现场准备

1.清理管井内洞口四周的混凝土碎块、木方、钢筋等杂物，将结构施工时只绑筋未浇筑混凝土的预留洞口四周的混凝土剔凿干净，防止吊装时磕碰坠落而伤人。

2.检查管道井四周防护栏杆是否结实可靠，对存在栏杆松散、防护不到位的，要及时通知工程总包单位进行防护处理。将小的孔洞利用木模板进行掩盖处理，必要将木模板利用胀栓等固定，以防施工中移位。

3.通知工程总包单位，将管井内的钢筋利用气焊从中间切断，并将钢筋折弯，扳到管井四周。严禁将钢筋从管井洞口四周切断。

4.安装现场做好消防准备工作，配备好消防灭火器材。

2.管道吊装

2.1立管编号

图2-1 长度及编号对照表

对于空调循环水立管，为了避免管子连接处的焊缝及金属膨胀节的安装位置出现在楼板处或套管内，将各段管子的长度及吊装顺序进行编号，吊装时必须严格按照编号顺序进行吊装。如图2-1、2-2所示。

图2-2

2.2管道自上而下的吊装

1.空调循环水立管井道设计的管径较大，但管道由下而上直接到屋面的热泵机组，管道吊装采用由屋面塔吊自上而下的吊装方式。

2.管道进场经防锈、油漆处理后，对每根管道的一端采用不小于φ10mm的钢筋焊好吊环，钢筋焊接在管子外侧，钢筋与管子搭接处采取双面焊接，同时，焊接点离管子端口要保持一定距离，以确保管子打坡口时不损坏吊环，吊环加工如图2-3所示：

图2-3 无缝钢管吊环焊接示意图

3.吊装采用从屋面吊下，逐层往上吊装的方式，即按照编号排列的管子由屋面利用塔吊吊至管道安装的第一层。当管子吊环加工好并经检查合格后，方可开始进行吊装，管子通过塔吊从屋面管道井处将管子吊至室内时，管道的临时放置处采取槽钢支架加固，确保管子固定牢固，支架加工及安装方法如下：

支撑支架应与该支架下放置的每根管子管顶相隔一层设置，即每两层管子放置在同一层，以便于管道进行焊接安装时用葫芦吊装施工方便。

图2-4 管道井内无缝钢管放置固定支架安装示意图

2.3管道自下而上的吊装

1.安设在其它井道的消防立管，采用卷扬机吊装，自下而上一次吊装到位的方式进行。

2.选择供水分区、分段楼层的上一层适当位置安设卷扬机，并选择合适的钢

丝绳及辅助材料。

图2-5

3.在井道上方制作卷扬机吊装用滑轮的固定支架。

图2-6 24、37层卷扬机装支架安装示意图

4.消防管道自下而上吊装时，用麻绳系在管子安装好卡箍的一端进行吊运，如下图。

图2-7 管道井内消防管道吊装示意图

5.循环水管吊装时，吊挂葫芦的支撑点牢固可靠，其固定示意图如下。

图2-8 循环水立管吊装支架设置示意图

3.管道焊接

3.1管道对接

管道进入施工楼层后，将上下两个管口进行对接，然后利用红外线保证管道的垂直度。

3.2管道焊接

1.管道焊口的对口质量是影响管道安装质量的关键点，对口质量的好坏直接影响着管道水平度、垂直度及最终的焊接质量，特别是大口径管道，必须严格控制对口质量。焊口对口时严禁采用加热敲打等强行对口的方式，对口时应从对称位置进行对口点焊。

2.焊接采用的焊条应符合下列规定：

（1）焊条的化学成分、机械强度应与母材相同且匹配，兼顾工作条件和工

艺性。

（2）焊条质量应符合现行国家标准《碳钢焊条》的规定。

（3）焊条应干燥。

3.管子焊接前应先修口、清根，管端端面的坡口角度、钝边和间隙应符合下表的规定；不得在对口间隙夹焊帮条或用加热法缩小间隙施焊。

表3-1角度、钝边和间隙数据

厚度T（mm） 坡口名称 坡口形式 坡口尺寸（mm） 备注 间隙 钝边 坡口角度 （°） C P α

3～9 管子对接V型坡口

0～2 0～2 65～75 管壁厚度T＜3mm采用不开坡口处理

9～26 0～3 0～3 55～65

4.对口焊接时应使内壁齐平，采用水平尺在接口内壁周围顺序贴靠，错口的允许偏差应为0.2倍壁厚，且不得大于2mm。

5.对口时环向焊缝的位置应符合下列规定：

（1）环向焊缝距支架净距不应小于100mm。

（2）直管管段两相邻环向焊缝的间距不应大于200mm。

（3）管道任何位置不得有十字形焊缝。

6.不同壁厚的管子对口时，管壁厚度相差不宜大于3mm。不同管径的管子相连时，当两管径相差大于小管管径的15%时，可用渐缩管连接。渐缩管的长度不应小于两管径差值的2倍，且不应小于200mm。

7.管道上开孔应符合下列规定：

（1）不得在干管的环向焊缝处开孔。

（2）管道上任何位置不得开方孔。

（3）不得在短节上或管件上开孔。

8.钢管对口检查合格后，方可进行点焊，点焊时，应符合下列规定：

（1）点焊焊条应采用与接口焊接相同的焊条。

（2）点焊时，应对称施焊，其厚度应与第一层焊接厚度一致。

9.管道对接时，环向焊缝的检验及质量应符合下列规定：

（1）检查前应清除焊缝的渣皮、飞溅物。

（2）应在油渗、水压试验前进行外观检查。

4.支架制作安装

4.1空调水管道支架

4.1.1管道支架的设计和设置

对于机房内管道的冷冻水、冷却水支架应根据现场的实际情况确定支架形式。管道集中区域的水平干管的支架，采用型钢制作支架，以减少支架空间的占用位置，保证机房的整体美观。水平干管的支架的横梁可采用槽钢等形式。

4.1.2管道支架强度校核

支架形式确定后必须进行支架强度校核。校核内容应包括支架横梁型钢的抗弯和抗剪力、支架生根部位膨胀螺栓的抗拉和抗剪力（如为预埋板焊接，应校核焊缝的抗拉和抗弯力），严禁未经力学计算，凭借经验选用支架。

4.1.3管道支架选用后受力点的布置

支架选用后受力点的布置，必须考虑结构及管道的安全，受力点应尽量布置在结构的梁、柱上，避免直接受力于楼板上，同时受力点的受力应尽可能采用受剪切力，避免单纯的受拉力。

支架受力点钢板采用在主体结构施工阶段预埋的形式，若在结构施工阶段未能预埋，则要计算管道受力，选择相应大小的金属膨胀螺栓固定在梁、柱上

4.1.4支架设置的型式

根据标准图集的支架设置型式，结合工程的实际情况，计算支架受力情况，管道支架采用[12槽钢，每两层设置一个；支架必须先做好防腐后才可安装。管道安装及支架加工示意图如下(下图均以φ426管为例，其它管径依此类推)：

（1）循环水管道安装示意图如图4-1所示

图4-1 循环水立管安装示意图

（2）循环水立管支架加工示意图如图4-2所示。

图4-2 循环水立管支架加工示意图

（3）对于底部立管转弯处支架设置需采取补强措施，如图4-3所示。

图4-3 立管转弯处承重支架及补强措施

4.2消防管道支架

1.成排立管固定支架的设置。

对于成排设置的消防管道，采用槽钢或角钢做固定支架，其受力点为预埋钢板，示意图如图4-4所示：

图4-4 镀锌钢管固定承重支架示意图

图4-4 成排消防管道支架示意图

2.单根立管的支架采用∑63*50的不等边角钢端部焊接暗埋于混凝土墙内施工。做法如图4-5所示。

图4-5 单根消防立管安装示意图

3.对于成排横干管的支架设置，采用的是∑12的槽钢固定在剪力墙上，做法如图4-6所示。

图4-6 成排横干管支架示意图

4.管道支、吊架和防晃支架之间的间距符合表4-1要求：

表4-1 管道支、吊架和防晃支架之间的间距

公称直径（mm） 25 32 40 50 70 80 100 125 150

距离（m） 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 6.0 6.5 7.0 8.0

5.管道试验

5.1管道分区试压

1.用于相对的局部区域或楼层管道的试压。

2.空调水管试压应在管道安装完，但未经保温前进行。承压管道在隐蔽前应作好试压。

3.热水采暖系统作水压试验前，应在隔断锅炉和膨胀水箱的条件下进行。

4.空调水管的试验压力应以设计规定为准。

5.空调水管水压结束后，应及时拆洗空调器及风机盘管前的过滤器，通知保温单位进行保温，并做好水压试验有关记录。

6.机房和外管应单独试压。

7.试压时，必须排尽系统内空气，对大系统应多次排气，排尽空气后，缓慢升压，根据压力分级升压，第一次升至50%，检查无异后继续升压，至70%，全面检查无异后升至试验压力，稳压10分钟，再降至设计压力，全面检查，停压30分钟。进行检查，如各接口和阀门均无渗漏，其压力下降在允许范围内为合格。

5.2管道冲洗

5.2.1大口径管道闭式冲洗技术

利用水在管内流动的动力和紊流的涡旋及水对杂物的浮力，使管内杂质在流体中悬浮、移动，从而使杂质随流体带出管外或沉积于除污短管内清除掉。其具体程序为先将储水箱及管网内全部装满水，然后开启冲洗循环水泵，使其从水池中抽水，注入管内，使管内水流动，再排入水池，经过过滤，再抽入管内，从而进行反复的脏水循环，换水后进行反复清水循环，换水后再进行反复净水循环，直至经化验合格，最后放水清理除污短管内杂物。如图5-1：

图5-1 闭式冲洗示意图

5.2.2冲洗操作程序

（1）循环冲洗系统的设置

以空调冷却水主管为例，此系统的冲洗需通过在主体屋面设置储水箱、过滤网、循环水泵、排水口来达到。

（2）冲洗位置选择

以主体屋面冷却塔的空调冷却水系统为例，其冲洗位置选择在主体屋面宽敞处。以便于操作、安装冲洗水泵和水箱及其他设施。

5.2.3循环水系统管道清洗与预膜

（1）向封闭循环水系统投加剥离清洗剂，并加入少量消泡剂，开启循环泵

充分循环12小时后，剥离清洗对系统进行大量排污。

（2）向封闭循环水系统投加有机高分子化学清洗剂及缓蚀剂，并开启循环泵充分循环12-24小时，再向系统投加中和剂进行中和，调整PH值至7左右，然后排污直至浊度小于10，再拆开Y型过滤器滤网进行清洗。

（3）再向封闭循环水系统投加化学镀膜剂，并控制系统的PH值在6~6.5之间，充分循环24~48小时，然后排污直至浊度小于5。

（4）最后向系统投加封闭系统复合水处理剂。调整系统水质的PH值至8-10，可达到日常使用的要求。

6.管道施工安全措施

6.1大口径管道吊运安全措施

1.遵守起重作业“十不吊”的安全原则

（三）导师制的作用

大众化教育背景下本科生导师制的实施是否有必要？调查结果显示，在被调查的我院04、05级93人中，有79%的学生认为实行本科生导师制对于本科生培养教育具有重要的意义，82%的教师认为有利于因材施教和学生的个性发展；有利于教学与科研相结合；有利于充分发挥教师教书育人的主体作用；有利于密切师生关系，增进师生友谊。可见，绝大多数师生对大众化教育背景下实施本科生导师制的认识具有高度的一致性。

（四）结论

通过调查和比较分析，我院本科生导师制在实行过程中仍存在不少有待解决的问题，归纳为以下几点：一是本科生导师制形式化程度较浓厚，活动方式比较单一，师生比例不协调，师生间沟通交流较少，本科生导师制难于真正发挥作用。二是导师制指导内容不够规范。导师对自身职责和工作目标不够明确，部分导师难于做到尽职尽责。三是导师制考评机制缺乏科学性，且与之配套的制度不健全和不完善，这在很大程度上影响了本科生导师制的实施效果及导师的工作积极性。

三、完善本科生导师制的对策和建议

（一）结合实际，加强针对性指导

指导方式应结合我院师资条件、教学科研状况、学生素质、班主任和辅导员制度等实际，选择不同类型。目前，本科生导师制基本上分为综合导师制、年级导师制、英才导师制等不同类型。由于我院班主任和辅导员制度的存在，与综合导师制必然产生职能上的重复，难于协调两种制度的职能，加之生师比问题突出，因而不适宜采用。而英才导师制由于其覆盖面过小，闲置和浪费了导师资源，因而也不适宜采用。相对而言，年级导师制由于主要是针对低年级学生的大学生活适应、学习方法、专业发展和职业规划的指导，可以有效地克服供需不平衡的问题，加之高年级的学生已经具备了较强的自主能力，就不再需要配备导师了，因而比较适宜。同时，为求得导师制的良好效果，应加强指导的针对性和多样性，如利用电话相互联系或网上交流、导师经常下寝室、学生经常登门请教等加强学生与导师间的交流与了解，为导师制的顺利实施奠定基础；导师应根据学生的专业特长、学习兴趣和个性特征，制订并实施具体计划，通过导师论坛、专题讲座、谈心交流、学业辅导等形式，采取集中和个别相结合的方式，开展经常性的、有针对性的教育活动；此外，在指导要求上，既要倡导导师找学生，也要要求学生主动找导师，发挥两方面的积极性，形成良性互动，以增强指导实效。

（二）强化导师队伍，明确导师职责

在进行导师筛选的过程中，挑选专业业务好、政治素质高、责任心强的老师担当本科生的导师是本科生导师制在实施过程中的一个重要环节。近几年，随着我校扩大招生，学生数量急剧增加，但与此相对应的师资队伍建设却严重滞后，最突出的问题就是本科生导师的数量不能适应本科生导师制发展的要求。为此，我们认为一方面应严格控制学生规模，加强师资队伍建设，提高教师工资福利待遇，以稳定导师队伍，激发导师工作的积极性；另一方面可适当招收部分在读研究生来充实导师队伍，使师生比保持在理想状态。此外，应明确导师职责，这既是加强导师工作管理的必要手段。也是衡量和考评导师工作的客观依据。具体而言，本科生导师的职责大概分为以下几项：一是根据人才培养目标和专业培养计划，对学生的专业学习、选课过程给予指导。二是定期组织学习讨论，让学生参与科学研究，培养学生理论联系实际的能力和创新思维能力，引导学生了解学科前沿情况，对学生的发展方向提出建议。三是及时了解学生的思想动态，对学生进行思想品德教育，让学生树立正确的人生观和价值观，促进学生个性健康、充分地发展。

（三）加强制度建设，完善考评体系

一是学院应建立导师培训制度，提供有关信息，使导师懂得如何去导。如为保证导师能有效地指导学生选课，教学管理部门可利用课余时间让导师集中学习学分制的有关管理规定，使导师了解学分制的管理模式、选课过程的操作；学院和各系可组织导师学习，使其了解本专业培养计划，熟悉公共基础课、专业基础课和专业课与选修课等课程的安排情况；学院可为导师提供所指导学生的有关信息，如学习、奖惩、家庭情况，以便于导师因材施教；学工部门应向导师发布毕

业生就业行情及市场信息，以方便导师为学生就业出谋划策。二是完善导师岗位目标责任制和具体考评办法，对导师在任期内的德、能、勤、绩定期进行考核并记入档案，对导师的考核要充分听取学生的意见，要把考核结果与教师年度考核、专业技术职称、职务晋升、岗位聘任和奖酬金结合起来。学校可设立本科生导师奖励基金，对工作突出的优秀导师进行表彰奖励，对不认真履行导师职责、考核不合格的导师加强教育管理，甚至取消其导师资格。三是建立健全监督，采取灵活多样的监督方式，如在学工或教科办设立意见箱，向广大学生做定期导师成果调查，接受学生提出的建议和批评；加强监督网络，拓宽监督渠道，保障言路畅通等。

［参考文献］

［1］李达轩，曾凡东.本科生导师制的探索与实践［N］.光明日报，2003-06-06.

［2］周萍，樊如放.我国本科生导师制实行过程中存在的问题及对策［J］.教学研究，2002（4）.