預制裝配式功能井室在供熱工程的應用研究

摘要：相對傳統砌筑和現澆功能井室，預制裝配式功能井室具有強度高、抗腐蝕性強、施工期短、質量穩定等諸多優勢。在供熱工程應用中能夠有效提高供熱工程的生產效率、降低供熱工程的運行成本，同時還能從根本上改善城市的環境質量，雖然功能井室在供熱工程中應用并不廣泛，但其突顯的優勢必將成為供熱工程中功能井室發展的趨勢。

關鍵詞：功能井室；預制裝配式；傳統功能；供熱工程

1概述

我國城鎮建設的快速發展要求有效解決工業生產和居民生活供熱的民生問題，而集中供熱以其突顯的優點成為主要方式。集中供熱具有：熱源穩定可靠、能耗低、污染輕等顯著的經濟效益和社會效益。城鎮的集中供熱系統主要是由熱源、供熱管網和用戶共同構成。供熱管網的作用是負責將熱介質進行分配，然后再將熱源輸送至用戶。其中，由熱源至熱力站一般為長輸熱力管網，涉及閥門井、泄水井、泄氣井等功能井室。因此，功能井室的質量關系到供熱管線的使用壽命，關系到城市供熱職能的實現。為了保障城市供熱工程的正常運行，必須重視整個供熱管網中的功能井室的設計、施工和后期維護。

2預制裝配式功能井室的基本結構和特點

2.1預制裝配式功能井室的結構組成

供熱管道最常見的敷設方式分為地上和地下兩種方式，地下敷設的優勢在于不會對城市環境和交通造成影響，所以大部分城鎮集中供熱管道都是采用地下敷設的方式。與地上敷設方式不同的是，供熱管道在地下敷設時，需要在閥門、防水及放氣等位置的設備和附件上均設置相應的功能井室，便于對設備和附件進行維護和檢修［1］。

預制裝配式功能井室主要由基礎、井壁、蓋板等構件構成［2］。井室的基礎主要作用是保證井體的穩定性，通常可由混凝土現場澆筑，少數選用鋼材制造。井室的井壁是其主體部分。井壁在設計時需要綜合考慮應用需求和環境的影響，如為檢查和維修提供充足的空間；保證井室內空氣的流通；防止地下水的滲入等。在井室上面放置蓋板既能避免井室內落入雜物和雨水，也能對氣體泄漏起到預防作用。

2.2預制裝配式功能井室與傳統功能井室的對比

供熱工程中傳統功能井室（含閥門井、泄水井、泄氣井等井室）多為磚砌結構和現澆結構。井室施工階段的基坑開挖、支模和混凝土澆筑需要花費較長時間，既容易影響到工期，又需要花費大量的人力、物力和時間［35］。另外，長期現場施工需要臨時調整或者關閉周邊的交通和地下設施，干擾了居民的正常生活，破壞了周邊的整體環境。

相對傳統功能井室，預制裝配式功能井室則具有諸多優勢。在井室施工過程中：基坑開挖只需滿足基礎尺寸，施工面小，不僅降低了施工成本，又能避免給基坑作業帶來安全隱患；預制裝配式井室絕大部分構件基本上都是通過現代化的生產設備和技術實現規模化生產，構件的尺寸規范，生產質量也比較穩定；預制裝配式井室簡化了安裝流程，縮短了施工工期，從而減輕了對周邊環境和居民的影響。預制裝配式井室的材料無論是強度還是抗腐蝕性能都高于傳統材料，既能增強井室的抗壓性能，又能避免地下水對井室造成腐蝕。因此，預制裝配式功能井室堅固耐用，后期養護維修概率低，花費少；預制裝配式功能井室對環境的要求較低，即便是地下環境中的地質條件復雜，地下水豐盈，需要加大埋深，對施工質量產生的影響也不大；有利于后期工程改造和升級，在增加設備和接入管線時對整體破壞性小；可依據原來的結構圖紙結合所需功能，重新預制新的節段或組（模）塊，施工時僅僅是進行替換即可，降低了對結構的改變程度；通過工廠化制作可精確安裝監控和傳感設施甚至是控制性設備，有利于功能模塊化組合和集成，進行精細化功能整合，為自動化智能化的結構設計提供技術保障和支持；多功能整合不僅可降低資金成本，還可減少占地，提高空間利用率，提高整體效率。

3預制裝配式功能井室在供熱工程中的價值

3.1提高工程效率，降低工程成本

與傳統的施工相比，預制裝配式功能井室在施工階段對外界環境的要求較低，勞動力和材料的使用量也會大大降低，生產效率更高。預制裝配式功能井室都是利用高精度的模具直接在生產線上實現批量生產，明顯縮短了生產周期，產品質量也能更有保障。即便是大規模的市政供熱工程，使用預制裝配式功能井室依然能夠快速完工。再加上這種預制裝配式功能井室的質量和尺寸更有保障，所以才能避免施工階段對施工方案進行更改和調整。

3.2提高城市的環境質量和居民生活水平

預制裝配式功能井室在提高環境質量和居民生活水平方面既起到了直接作用，又起到了間接作用。預制裝配式功能井室屬于城鎮供熱工程的重要結構，與供熱工程管線系統運行的穩定性有直接關系，既能促進城鎮的正常運行，也能為城鎮居民的生活提供便利，同時也能減少傳統供熱工程施工階段造成的污染和干擾，對城市環境也能起到改善作用。

首先，使用預制裝配式功能井室能夠直接提升城市的環境質量。采用預制裝配式功能井室既能對城市的熱源路線進行管理和引導，又對城市的環境衛生起到了積極的維護作用。預制裝配式功能井室在供熱工程中的應用既能確保供熱管線的正常運行，為用戶提供穩定持續的熱源，又能為城市人員提供溫暖舒適的生活環境。

其次，使用預制裝配式功能井室對提升環境質量也能起到間接作用。如預制裝配式功能井室是通過工廠實現集中生產，再加上現場安裝的方法簡單，安裝過程中也不會產生過多的噪聲和灰塵，對交通也不會造成影響，自然也能對城市的環境質量起到改善作用。在工廠統一生產預制裝配式功能井室還能避免材料浪費，同樣也能減少工程建設對環境造成的影響，從而體現節能環保的施工理念。

最后，預制裝配式功能井室在提高城鎮居民生活水平方面也起到了間接作用。使用預制裝配式功能井室就能使城市供熱工程的各類管線實現穩定運行。再加上這種井室的材質具備較強的密封性能和耐腐蝕性能，所以供熱工程的管線系統在運行階段更加安全和穩定。

4預制裝配式功能井室在供熱工程中的應用研究

預制裝配式功能井室由于通過專業的設計和高質量的材料，成為供熱工程管線的新接入點和結出點，供熱工程的管線網絡也能更加靈活穩定地運行。在供熱工程中使用預制裝配式功能井室也能為后期的維護和修理提供便利條件，如果管線在運行過程中出現泄漏、堵塞及破裂等故障，相關的技術人員只需通過功能井室就能快速判斷故障的具體位置，從而針對故障情況采取相應的處理措施，進一步提高供暖管線的維修效率。盡管目前預制裝配式功能井室在供熱工程中應用并不廣泛，但其突顯的優勢必將成為供熱工程中功能井室發展的趨勢。因此，研究預制裝配式功能井室的材料要求、預制要求和安裝要求等內容具有重要的現實意義。

4.1預制裝配式功能井室的材料要求

預制裝配式功能井室的基礎和井壁所用混凝土全部采用商混，有利于提高井室的工程質量和縮短工期。混凝土最低強度等級為C30，抗滲等級為P6。混凝土中所有原材料的質量必須符合《混凝土拌和用水標準》《混凝土質量控制標準》《混凝土強度檢驗評定標準》的一系列規定。功能井室所用鋼筋也要符合《建筑工程施工技術規程混凝土結構工程》的相關規定。

4.2預制裝配式功能井室的預制要求

預制裝配式功能井室所用模板必須由該領域的模板制作加工企業嚴格按照設計尺寸生產加工，模板的表面要求平整、無明顯接縫，模板的尺寸偏差必須低于允許量值。模板進場之后，相關人員需對模板的尺寸進行檢驗，確保各項尺寸參數符合要求之后才能清理模板的表面，然后再進行打磨處理。注意模板支撐點均勻分布，確保整個模板系統穩固可靠，在使用過程中要經常維修保養。

預制裝配式功能井室的混凝土澆筑過程中必須對混凝土的質量進行嚴格控制，確保混凝土的坍落度、含氣量等檢測指標符合相關規范和設計要求之后才能進行澆筑。完成澆筑后使用振搗棒將混凝土進行振搗，振搗時保證振搗棒與模板之間保持5～10cm距離，嚴禁振搗棒觸碰鋼筋骨架。同一井室的混凝土應連續澆筑，完成澆筑后需及時采取相應的養護措施，混凝土符合拆模條件并拆模后要在表面覆蓋一層土工布，并進行灑水養護。混凝土澆筑過程中，相關的技術人員需定期對模板、鋼筋和預留孔洞等進行檢查，判斷是否出現位移變形或者堵塞等情況，一旦發現問題必須采取針對性的處理措施。預制裝配式功能井室澆筑完成后，混凝土的表面要平整光滑，且無任何掉角和缺棱等情況才算符合相關要求。

預制裝配式功能井室所用鋼筋在加工前要提前處理干凈鋼筋表面的油漬和銹跡，如果購買的鋼筋是盤條鋼筋則要對鋼筋進行調直處理。安裝和綁扎鋼筋的過程中，除了要參考設計要求調整鋼筋的位置之外，也要對鋼筋的間距和保護層的厚度進行合理控制。鋼筋綁扎接頭應設置在井身受力較小的位置，如果鋼筋需要承受同一縱向受力，接頭不能超過兩個。安裝鋼筋必須注意安全，嚴格根據安全技術要求操作。

4.3預制裝配式功能井室的安裝要求

預制裝配式功能井室的安裝必須確保井室的穩定性、功能性和耐久性，整個過程需要全面考慮各種實際因素和工程實際要求。預制裝配置功能井室安裝之前，相關的技術人員需提前對設計方案進行深入分析，并制定好詳細的安裝規劃，然后再根據供熱工程的實際情況和相關標準調整功能井室的位置和布局，既能滿足井室的功能和供暖管道的功能要求，同時也便于日后的供暖管道檢修和維護。

（1）基坑開挖。施工人員根據設計要求和功能井室的尺寸進行基坑開挖工作。為保證井室穩定地安裝就位，一定要精確確定基坑的開挖深度和寬度。基坑開挖按照先撐后挖的開挖順序，盡可能減小基坑無支撐暴露開挖時間和空間［7］。在基坑開挖過程中必須全面考慮安全隱患，做好萬無一失的安全措施，如施工人員佩戴安全帽、手套和護目鏡；基坑周邊還要安裝防護欄和警示標志，避免無關人員進入施工現場。在基坑開挖階段，施工人員還要做好周邊地面的保護工作，在周邊地面上鋪設防護材料或者板條，從而避免周邊地面遭到挖掘機或者其他設備的損壞和影響［8］。基坑開挖工作完成后，需要按照設計要求對坑底的壓實度和平整度進行處理，地面的壓實度和平整度經過實驗檢測之后，其結果符合要求才能按照施工工序進行安裝。

（2）將功能井室進行拼裝。預制裝配式功能井室在運輸、堆放和拼裝階段必須要做好成品保護工作，避免對井室的構件造成損壞，尤其是要保護好井室的陽角位置和上口，這些位置很容易出現崩邊和破損。井室拼裝過程中要提前預留出足夠的作業空間，并且還要使用小型挖機［9］，構件在拼裝之前都要提前進行清理，安裝位置也要準確調整。拼裝是井室質量控制的關鍵環節，由于井壁、井蓋與蓋板之間的接縫全部是用企口進行連接，所以在拼裝過程中就要在企口中加入遇水膨脹的止水條，然后再用新型環氧樹脂進行密封處理，確保接縫之間沒有空隙，才能避免井室出現滲漏，從而實現最佳的防水目標。預制裝配式功能井室在拼裝過程中必須要對井室的垂直度進行合理控制，井室預留的軸線也要與管道的軸線相對應。安裝蓋板的過程中，既要保證蓋板的平整度，也要保證蓋板與井壁部分連接在一起，這樣才能使井室內部成為一個密封安全的空間。

（3）最后的施工環節就是基坑回填。然后還要嚴格按照相關規范和設計要求控制回填后的壓實度。井室周邊的回填材料主要是由中粗砂、石粉和地域規定值的碎石進行回填，每層的回填厚度也要控制在允許值以內，回填以后還要采用人工+機械［10］的方式進行夯實。整個夯實過程不能過于用力，避免井室接口造成損壞。回填時，保證基坑內無積水，同時應對稱進行回填土的回填，防止功能井室在不均勻壓力作用下產生井室壁的偏移。如果回填井室基坑時剛好在雨季，應采取分段施工的方式縮短回填作業的施工周期。基坑也盡量不要在冬季進行施工，如果必須要在冬季施工，回填之后也要采取相應的防凍措施，才能符合相應的施工要求。

整體安裝結束后，相關人員還要對井室采取一系列的檢查和實驗，如通過壓力測試、密封性檢查、井室環境檢查等，只有經過檢驗和檢查后才能將井室投入使用。

4.4預制裝配式功能井室的維護

預制裝配式功能井室由于采用了高強材料，充分考慮了抗滲防漏，設計優良，堅固耐用，整體性好，后期維護相對較簡單，工作人員可以進入井內進行維護工作，節省時間和精力。一般情況下，只需要安排專業人員定期檢查井室內環境，定期對井壁進行清洗，檢查井室的井蓋等內容，能夠節省很多維護費用。

結語

對預制裝配式功能井室進行研究，對我國供熱工程的發展起到了積極作用。預制裝配式功能井室的性能遠遠高于傳統井室性能，也為后期的維護提供了便利條件，既能提高供熱工程的效率，又能降低施工成本。雖然預制裝配式功能井室的研究對我國供熱工程的發展提供了新的思路，但是井室在材料、設計和施工方面仍然還存在一些問題。未來的研究應重點對這幾個方面進行優化，才能充分發揮預制裝配式功能井室的作用。

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作者簡介：覃學才（1985—），男，苗族，貴州思南人，本科，工程師，研究方向：市政工程技術。

*通訊作者：孟娜娜（1990—），女，漢族，山東東營人，本科，中級工程師，研究方向：熱能與動力工程。