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】文章結合成都天府國際機場航站區(qū)供冷供熱站綜合安裝工程，個紹該工程在設備區(qū)7.2 m 鋼梁層上大口徑管道的吊裝、運輸、安裝過程中，采用5 t軌道式電動葫蘆的吊裝工藝和方法，本吊裝工藝和方法安全、經(jīng)濟、高效地完成7.2 m鋼梁層大口徑管道的吊裝、運輸、安裝，完美解決了大管徑管道在高空且窄小空間內(nèi)的吊裝和運輸，在安全、質量、進度等方面均達到工程建設各方的要求。

【關鍵詞】高大空間;大口徑管道;軌道吊裝;吊裝技術

【中圖分類號】 TU758.15??????????? 【文獻標志碼】 B

1工程概況

成都天府國際機場航站樓供冷供熱站工程，位于 T1航站樓西北側，包括設備區(qū)和辦公區(qū)，總建筑面積27500 m2，其中設備區(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）。

本站設備區(qū)7.2 m層設計為鋼梁層，主要用于空調供回水、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、管路復雜、數(shù)量多、高空作業(yè)且吊裝空間窄小，使得工期、質量和安全管控難度非常大。因此，對這些鋼管的吊裝，7.2 m鋼梁層上運輸工作應作好周密細致的部署，既要對相關的施工方法、吊裝工藝、步驟進行確定;也要對施工場地布置、現(xiàn)場道路的處理、設備和吊機進場時間進行部署協(xié)調，確保設備吊裝工作能順利進行;從而在安全、質量、進度等各方面都能達到理想狀態(tài)。本文主要介紹成都天府國際機場航站樓供冷供熱站設備區(qū)7.2 m鋼梁層內(nèi)大口徑空調水管采用的吊裝、就位施工技術方法。

27.2 m 層大口徑管道吊裝技術

2.1吊裝前準備

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)場認真踏勘，了解現(xiàn)場施工環(huán)境，現(xiàn)場復測7.2 m鋼梁層至屋面板混凝土梁的高度、鋼梁間距、結構柱間距，踏勘管道運輸通道、堆放場地，并做好詳細記錄。

2.1.2確保吊裝方案

運用 BIM技術模擬7.2 m鋼梁層空調水管吊裝方案，確定最優(yōu)吊裝方案。運用 BIM技術模擬汽車吊、桅桿吊、軌道吊3種吊裝方式吊裝管道，對比3種吊裝方式優(yōu)缺點，最終確定采用軌道吊[1]。在鋼結構分區(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葫蘆軌道;在軌道安裝2臺電動葫蘆，采用2臺5 t軌道式電動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鋼梁層上水平運輸（圖3）。

2.1.3建立安裝模型

運用 BIM技術建立設備區(qū)建筑模型和7.2 m鋼梁層空調水管安裝模型，確定7.2 m鋼梁層空調水管分區(qū)安裝施工順序;確定7.2 m鋼梁層空調水管吊裝軌道和預留吊裝孔位置。

2.1.3.1確定安裝模型順序

運用 BIM技術確定7.2 m鋼梁層空調水管分區(qū)安裝施工順序。將設備區(qū)鋼構層分成3個區(qū)，鋼結構單位按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行7.2 m鋼梁層空調水管施工，鋼結構單位進行下一個區(qū)鋼結構施工，形成交錯施工（圖4）。

鋼結構單位按1區(qū)—2區(qū)—3區(qū)的順序施工完畢后分區(qū)交移我司進行管道安裝，按鋼結構施工—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

運用 BIM技術確定7.2 m鋼梁層空調水管吊裝軌道、預留吊裝孔位置。依據(jù)設備區(qū)7.2 m鋼梁層空調水管的走向，沿管道軸線方向設置5條軌道，在冷卻水泵房11.5 m屋面板下安裝1條軌道，長度：132 m;在主機房11.5 m屋面板下安裝2條軌道，長度100 m;在二級水泵房11.5 m屋面板下安裝2條軌道，長度57 m，用于7.2 m鋼梁層空調水管吊裝及水平運輸（圖5）。

經(jīng)過現(xiàn)場實測，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留吊點作為軌道固定點;主次混凝土梁間距為2.7 m，每間隔2.8 m設置一個軌道固定點。經(jīng)過計算分析解決軌道固定、工字鋼連接、梁底標高不在同一個平面等技術難題。

清理梁上預留孔，篩選出符合要求的孔洞做為軌道正式固定點（圖6）。

針對軌道與結構梁如何固定進行討論與深化設計，經(jīng)計算最后確定采用2根 M42雙頭絲桿穿過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，在腹板兩邊設置10 mm厚300 mm文150 mm鋼板加強，在底部焊口處設置10 mm厚200 mm文100 mm鋼板加強，所有焊接均需滿焊，不可點焊（圖9）。

11.5 m板下混凝土梁大小不同，通過現(xiàn)場實測梁底標高，通過調整軌道固定鋼板的長度，來確保軌道高差小于1 mm（圖10）。

2.1.3.3運用 BIM技術確定預留吊裝孔位置

在冷卻水泵房、主機房、二級水泵房7.2 m鋼結構層上方軌道端頭位置，共設置2個吊裝孔;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吊裝機具的選擇

經(jīng)過統(tǒng)計計算，本工程7.2 m層需吊運重量最大的管道為12 m長小1820 mm的冷卻水管道，單根重量為6.42 t，故需選用2臺5 t電動葫蘆同時承力吊裝，才能滿足荷載要求，故選用2臺5 t電動葫蘆。

根據(jù)電動葫蘆技術參數(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)電動葫蘆技術參數(shù)表，選擇28# a（280 x122 x8.5 mm）工字鋼作為5 t軌道式電動葫蘆配套軌道[2]。

本次吊裝采用2臺軌道式電動葫蘆同時進行，為確保受力均衡、均分荷載、增加吊裝作業(yè)安全系數(shù)，2臺軌道式電動葫蘆增設同步裝置，實現(xiàn)同步起吊、同步降落、同步移動、遠程無線控制功能。為確保高效作業(yè)、萬無一失、絕對安全，本次吊裝作業(yè)由經(jīng)驗豐富的、起重專業(yè)人員操作同步裝置和負責綁扎繩扣及指揮作業(yè)。

3吊裝過程

3.1吊裝工藝流程

管道下車—炮車地面運輸—垂直起吊—鋼梁層上水平運輸—管道就位。

3.2下車

（1）結合現(xiàn)場實際情況，采用設備區(qū)東側和西側道路作

為運輸通道，在設備區(qū)2個主人口處設置2個管道下車點和管道臨時堆放點（圖12）。

（2）管道運至現(xiàn)場，采用25 t吊車下車，提前在吊裝點擺放枕木，將管道慢慢放下至枕木上并用木塊對管道進行臨時限位，降落時應嚴格按照信號工指示慢放慢落，必要時應有操作工人配合降落（圖13）[1]。確認管道已完全放置枕木上后，取下管道的吊鉤及吊繩。

3.3地面水平運輸

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

3.4垂直運輸

在管道兩端各2 m的位置設置鋼絲繩，管道與鋼絲繩接觸處墊上橡膠墊，2臺電動葫蘆掛鉤同時鉤住管道繩扣，使用同步器緩慢將管道提升至離地面約100 mm，懸空3 min， 檢查電動葫蘆吊具、吊耳、軌道是否正常，如無異常情況，則繼續(xù)起吊。確認電動葫蘆性能無誤后，使用同步器緩慢將管道管底標高提升至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輸

管道管底標高提升至7.2 m上方100 mm的位置后，使用同步器緩慢將電動葫蘆沿軌道向前移動至管道安裝位置（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

確認管道完全放置7.2 m鋼結構后，在管道軸線上方梁上設置5 t手動到鏈，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，并進行調整、定位、固定。

4吊裝能力的安全計算

經(jīng)計算，本工程7.2 m層需吊運重量最大的管道為12 m 長小1820 mm的冷卻水管道，單根重量為6.42 t（表2），故需選用2臺5 t電動葫蘆同時承力吊裝，才能滿足荷載要求。

根據(jù)電動葫蘆技術參數(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]。

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

管道質量：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》P1482，選擇6×37+1、直徑為32.5 mm鋼絲繩[3]，其公稱抗拉強度按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)電動葫蘆技術參數(shù)表，選擇28# a（280×122×8.5 mm）工字鋼作為5 t軌道式電動葫蘆配套軌道[2]。

5結束語

成都天府國際機場航站區(qū)供冷供熱站工程設備區(qū)7.2 m 鋼結構上的管道采用上述吊裝、運輸方法，僅用43天，全部1445 m各種鋼管安全、高效安裝到位在7.2 m鋼結構層上。采用軌道式電動葫蘆吊裝、運輸7.2 m鋼結構層上大口徑管道，方法安全、經(jīng)濟、高效，吊裝、運輸過程中不會對鋼結構層產(chǎn)生任何破壞變形。

本吊裝方法，從實際出發(fā)，根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況提出有針對性的方案，因地制宜地選用吊裝、運輸方法，吊裝準備工作量大大減小，最大限度地降低人工、材料、機械的使用量，節(jié)約施工工期、施工費用。

參考文獻

[1]張羿琳.架空管廊大直徑管道吊裝技術[J].安裝新技術推廣與應用，2017（7）：30-32.

[2]河南省礦山起重機有限公司.軌道式電動葫蘆技術參數(shù)表[R].軌道式電動葫蘆產(chǎn)品說明書.河南：河南省礦山起重機有限公司，2019.

[3]王珮云，肖緒文.《建筑施工手冊》第五版.第2分冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.