高大空間大口徑管道吊裝方法創(chuàng)新

熊林 張軍 寥祥龍

【摘要】文章結(jié)合成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站區(qū)供冷供熱站綜合安裝工程，個(gè)紹該工程在設(shè)備區(qū)7.2 m 鋼梁層上大口徑管道的吊裝、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中，采用5 t軌道式電動(dòng)葫蘆的吊裝工藝和方法，本吊裝工藝和方法安全、經(jīng)濟(jì)、高效地完成7.2 m鋼梁層大口徑管道的吊裝、運(yùn)輸、安裝，完美解決了大管徑管道在高空且窄小空間內(nèi)的吊裝和運(yùn)輸，在安全、質(zhì)量、進(jìn)度等方面均達(dá)到工程建設(shè)各方的要求。

【關(guān)鍵詞】高大空間;大口徑管道;軌道吊裝;吊裝技術(shù)

【中圖分類號(hào)】 TU758.15??????????? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 B

1工程概況

成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓供冷供熱站工程，位于 T1航站樓西北側(cè)，包括設(shè)備區(qū)和辦公區(qū)，總建筑面積27500 m2，其中設(shè)備區(qū)建筑面積21558 m2，主要為 T1、T2航站樓、交通換乘中心 GTC、地鐵站、航空城的商業(yè)部分等提供冷源和熱源（圖1）。

本站設(shè)備區(qū)7.2 m層設(shè)計(jì)為鋼梁層，主要用于空調(diào)供回水、冷卻水主管安裝（圖2）。本工程需將1445 m 管徑從 DN350-DN1800的各型冷熱管道安裝至7.2 m高的縷空鋼梁層上（表1）。管徑大、管路復(fù)雜、數(shù)量多、高空作業(yè)且吊裝空間窄小，使得工期、質(zhì)量和安全管控難度非常大。因此，對(duì)這些鋼管的吊裝，7.2 m鋼梁層上運(yùn)輸工作應(yīng)作好周密細(xì)致的部署，既要對(duì)相關(guān)的施工方法、吊裝工藝、步驟進(jìn)行確定;也要對(duì)施工場(chǎng)地布置、現(xiàn)場(chǎng)道路的處理、設(shè)備和吊機(jī)進(jìn)場(chǎng)時(shí)間進(jìn)行部署協(xié)調(diào)，確保設(shè)備吊裝工作能順利進(jìn)行;從而在安全、質(zhì)量、進(jìn)度等各方面都能達(dá)到理想狀態(tài)。本文主要介紹成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓供冷供熱站設(shè)備區(qū)7.2 m鋼梁層內(nèi)大口徑空調(diào)水管采用的吊裝、就位施工技術(shù)方法。

27.2 m 層大口徑管道吊裝技術(shù)

2.1吊裝前準(zhǔn)備

2.1.1熟悉施工圖紙

各專業(yè)人員熟悉施工圖紙，深入現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真踏勘，了解現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)測(cè)7.2 m鋼梁層至屋面板混凝土梁的高度、鋼梁間距、結(jié)構(gòu)柱間距，踏勘管道運(yùn)輸通道、堆放場(chǎng)地，并做好詳細(xì)記錄。

2.1.2確保吊裝方案

運(yùn)用 BIM技術(shù)模擬7.2 m鋼梁層空調(diào)水管吊裝方案，確定最優(yōu)吊裝方案。運(yùn)用 BIM技術(shù)模擬汽車吊、桅桿吊、軌道吊3種吊裝方式吊裝管道，對(duì)比3種吊裝方式優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定采用軌道吊[1]。在鋼結(jié)構(gòu)分區(qū)施工前或完成后，在11.5 m屋面板下沿管道安裝軸線上安裝軌道式電動(dòng)葫蘆軌道;在軌道安裝2臺(tái)電動(dòng)葫蘆，采用2臺(tái)5 t軌道式電動(dòng)葫蘆分別系鋼管兩頭將鋼管從地面吊至7.3 m高度;再沿軌道將管道運(yùn)至安裝位置，卸下安裝，最終完成管道的豎直吊裝和7.2 m鋼梁層上水平運(yùn)輸（圖3）。

2.1.3建立安裝模型

運(yùn)用 BIM技術(shù)建立設(shè)備區(qū)建筑模型和7.2 m鋼梁層空調(diào)水管安裝模型，確定7.2 m鋼梁層空調(diào)水管分區(qū)安裝施工順序;確定7.2 m鋼梁層空調(diào)水管吊裝軌道和預(yù)留吊裝孔位置。

2.1.3.1確定安裝模型順序

運(yùn)用 BIM技術(shù)確定7.2 m鋼梁層空調(diào)水管分區(qū)安裝施工順序。將設(shè)備區(qū)鋼構(gòu)層分成3個(gè)區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)單位按1區(qū)—2區(qū)—3區(qū)的順序施工，分區(qū)施工完成后移交給我司進(jìn)行7.2 m鋼梁層空調(diào)水管施工，鋼結(jié)構(gòu)單位進(jìn)行下一個(gè)區(qū)鋼結(jié)構(gòu)施工，形成交錯(cuò)施工（圖4）。

鋼結(jié)構(gòu)單位按1區(qū)—2區(qū)—3區(qū)的順序施工完畢后分區(qū)交移我司進(jìn)行管道安裝，按鋼結(jié)構(gòu)施工—管道吊裝—管道安裝施工工序，形成流水作業(yè)，可有效縮短工期。

2.1.3.2確定吊裝軌道

運(yùn)用 BIM技術(shù)確定7.2 m鋼梁層空調(diào)水管吊裝軌道、預(yù)留吊裝孔位置。依據(jù)設(shè)備區(qū)7.2 m鋼梁層空調(diào)水管的走向，沿管道軸線方向設(shè)置5條軌道，在冷卻水泵房11.5 m屋面板下安裝1條軌道，長(zhǎng)度：132 m;在主機(jī)房11.5 m屋面板下安裝2條軌道，長(zhǎng)度100 m;在二級(jí)水泵房11.5 m屋面板下安裝2條軌道，長(zhǎng)度57 m，用于7.2 m鋼梁層空調(diào)水管吊裝及水平運(yùn)輸（圖5）。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，在沿軌道軸線上方、11.5 m屋面板下、主次混凝土梁上篩選出符合要求預(yù)留吊點(diǎn)作為軌道固定點(diǎn);主次混凝土梁間距為2.7 m，每間隔2.8 m設(shè)置一個(gè)軌道固定點(diǎn)。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析解決軌道固定、工字鋼連接、梁底標(biāo)高不在同一個(gè)平面等技術(shù)難題。

清理梁上預(yù)留孔，篩選出符合要求的孔洞做為軌道正式固定點(diǎn)（圖6）。

針對(duì)軌道與結(jié)構(gòu)梁如何固定進(jìn)行討論與深化設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算最后確定采用2根 M42雙頭絲桿穿過(guò)鋼制連接件與吊裝孔，M42螺母固定，鋼制連接件統(tǒng)一采用12 mm鋼板制作（圖7、圖8）。最后將鋼制連接件與鋼軌焊接連接。

單根工字鋼軌道長(zhǎng)12 m，重量0.54 t，在地下將2根工字鋼軌道焊接再吊裝，工字鋼軌道連接采用45。斜口焊接，在腹板兩邊設(shè)置10 mm厚300 mm文150 mm鋼板加強(qiáng)，在底部焊口處設(shè)置10 mm厚200 mm文100 mm鋼板加強(qiáng)，所有焊接均需滿焊，不可點(diǎn)焊（圖9）。

11.5 m板下混凝土梁大小不同，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)梁底標(biāo)高，通過(guò)調(diào)整軌道固定鋼板的長(zhǎng)度，來(lái)確保軌道高差小于1 mm（圖10）。

2.1.3.3運(yùn)用 BIM技術(shù)確定預(yù)留吊裝孔位置

在冷卻水泵房、主機(jī)房、二級(jí)水泵房7.2 m鋼結(jié)構(gòu)層上方軌道端頭位置，共設(shè)置2個(gè)吊裝孔;尺寸分別為16.8 mx 8.4 m吊裝孔和50 mx8.4 m吊裝帶，用于管道吊裝（圖11）。

2.1.4吊裝機(jī)具的選擇

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，本工程7.2 m層需吊運(yùn)重量最大的管道為12 m長(zhǎng)小1820 mm的冷卻水管道，單根重量為6.42 t，故需選用2臺(tái)5 t電動(dòng)葫蘆同時(shí)承力吊裝，才能滿足荷載要求，故選用2臺(tái)5 t電動(dòng)葫蘆。

根據(jù)電動(dòng)葫蘆技術(shù)參數(shù)表，采用直徑為15 m的6 x37+1鋼絲繩作為吊裝管道鋼絲繩[2]。根據(jù)電動(dòng)葫蘆技術(shù)參數(shù)表，選擇28# a（280 x122 x8.5 mm）工字鋼作為5 t軌道式電動(dòng)葫蘆配套軌道[2]。

本次吊裝采用2臺(tái)軌道式電動(dòng)葫蘆同時(shí)進(jìn)行，為確保受力均衡、均分荷載、增加吊裝作業(yè)安全系數(shù)，2臺(tái)軌道式電動(dòng)葫蘆增設(shè)同步裝置，實(shí)現(xiàn)同步起吊、同步降落、同步移動(dòng)、遠(yuǎn)程無(wú)線控制功能。為確保高效作業(yè)、萬(wàn)無(wú)一失、絕對(duì)安全，本次吊裝作業(yè)由經(jīng)驗(yàn)豐富的、起重專業(yè)人員操作同步裝置和負(fù)責(zé)綁扎繩扣及指揮作業(yè)。

3吊裝過(guò)程

3.1吊裝工藝流程

管道下車—炮車地面運(yùn)輸—垂直起吊—鋼梁層上水平運(yùn)輸—管道就位。

3.2下車

（1）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用設(shè)備區(qū)東側(cè)和西側(cè)道路作

為運(yùn)輸通道，在設(shè)備區(qū)2個(gè)主人口處設(shè)置2個(gè)管道下車點(diǎn)和管道臨時(shí)堆放點(diǎn)（圖12）。

（2）管道運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，采用25 t吊車下車，提前在吊裝點(diǎn)擺放枕木，將管道慢慢放下至枕木上并用木塊對(duì)管道進(jìn)行臨時(shí)限位，降落時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照信號(hào)工指示慢放慢落，必要時(shí)應(yīng)有操作工人配合降落（圖13）[1]。確認(rèn)管道已完全放置枕木上后，取下管道的吊鉤及吊繩。

3.3地面水平運(yùn)輸

管道下至地面后，采用專利運(yùn)輸炮車將管道從下車點(diǎn)運(yùn)輸至各吊裝孔位置，調(diào)整好吊裝方向，并提前在管道下擺放枕木，做好管道垂直運(yùn)輸準(zhǔn)備（圖14）。

3.4垂直運(yùn)輸

在管道兩端各2 m的位置設(shè)置鋼絲繩，管道與鋼絲繩接觸處墊上橡膠墊，2臺(tái)電動(dòng)葫蘆掛鉤同時(shí)鉤住管道繩扣，使用同步器緩慢將管道提升至離地面約100 mm，懸空3 min， 檢查電動(dòng)葫蘆吊具、吊耳、軌道是否正常，如無(wú)異常情況，則繼續(xù)起吊。確認(rèn)電動(dòng)葫蘆性能無(wú)誤后，使用同步器緩慢將管道管底標(biāo)高提升至7.2 m上方100 mm的位置后，停止上升。

3.57.2 m鋼梁層上管道水平運(yùn)輸

管道管底標(biāo)高提升至7.2 m上方100 mm的位置后，使用同步器緩慢將電動(dòng)葫蘆沿軌道向前移動(dòng)至管道安裝位置（圖15）。放下管道，置于7.2 m鋼梁上，在管道兩邊用枕木臨時(shí)限位后，取下管道的吊鉤及吊繩。

3.67.2 m鋼梁層上管道安裝就位

確認(rèn)管道完全放置7.2 m鋼結(jié)構(gòu)后，在管道軸線上方梁上設(shè)置5 t手動(dòng)到鏈，將管道提升200 mm高[1]，在管道下方放置管夾橡膠隔振座緩慢下放吊鉤，將管道管夾橡膠隔振座之上，并進(jìn)行調(diào)整、定位、固定。

4吊裝能力的安全計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，本工程7.2 m層需吊運(yùn)重量最大的管道為12 m 長(zhǎng)小1820 mm的冷卻水管道，單根重量為6.42 t（表2），故需選用2臺(tái)5 t電動(dòng)葫蘆同時(shí)承力吊裝，才能滿足荷載要求。

根據(jù)電動(dòng)葫蘆技術(shù)參數(shù)表，采用直徑為15 mm的6×37+1鋼絲繩作為吊裝管道鋼絲繩[2]。

鋼絲繩受力計(jì)算：按所吊裝最大重量6.42 t考慮，每節(jié)管道按照最大長(zhǎng)度12 m考慮，則：

管道質(zhì)量：M管=12×535：1000=6.42 t

管道重量：F管=6.42×9.8=62.916 kN

查《建筑施工手冊(cè)》P1482，選擇6×37+1、直徑為32.5 mm鋼絲繩[3]，其公稱抗拉強(qiáng)度按1550 N/mm2考慮，破斷拉力總和為498.2 kN，則鋼絲繩的允許拉力為：

式中：[Fg]為鋼絲繩的允許拉力kN; Fg為鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和kN，按498.2 kN考慮;α為鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)，按0.82考慮; K為鋼絲繩的安全系數(shù)，查表21-6，按 K =6考慮。

[Fg]=（498.2×0.82）/6=68.09 kN

則[Fg]=68.09 kN362.916 kN

故選擇6×37+1，直徑為32.5 mm鋼絲繩

根據(jù)電動(dòng)葫蘆技術(shù)參數(shù)表，選擇28# a（280×122×8.5 mm）工字鋼作為5 t軌道式電動(dòng)葫蘆配套軌道[2]。

5結(jié)束語(yǔ)

成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站區(qū)供冷供熱站工程設(shè)備區(qū)7.2 m 鋼結(jié)構(gòu)上的管道采用上述吊裝、運(yùn)輸方法，僅用43天，全部1445 m各種鋼管安全、高效安裝到位在7.2 m鋼結(jié)構(gòu)層上。采用軌道式電動(dòng)葫蘆吊裝、運(yùn)輸7.2 m鋼結(jié)構(gòu)層上大口徑管道，方法安全、經(jīng)濟(jì)、高效，吊裝、運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生任何破壞變形。

本吊裝方法，從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況提出有針對(duì)性的方案，因地制宜地選用吊裝、運(yùn)輸方法，吊裝準(zhǔn)備工作量大大減小，最大限度地降低人工、材料、機(jī)械的使用量，節(jié)約施工工期、施工費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

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