多层封闭式管廊管道输送安装施工工艺

多层封闭式管廊管道输送安装施工工艺

马晓宝

陕西建工安装集团有限公司  陕西 西安 710068

1.前    言

多层封闭式管廊内管道施工，以往采用每隔一段距离选择适当位置拆除几榀管廊的各层横梁，用吊车将管材依照从下层至上层的顺序依次吊入管廊架内，再用人力沿管廊短距离水平搬运到位，然后利用倒链、千斤顶、龙门架或吊车配合等方法进行组对焊接等后续工序的管道安装施工。这些传统的施工方法，容易对管廊结构的稳定性造成破坏，且高空人力搬运困难，施工效率低，安全隐患大，易发生安全事故。特别是对于技改工程，由于管廊上已安装了各类管道，在不能拆除原管廊横梁的情况下，为了满足管材的穿入和搬运，只有将管材截断，缩短管材长度，人为增加了管道组对和焊接等工序的工作量，且造成管道正常运行时的泄漏风险及维护成本大大增加。

我集团技术人员结合咸阳彩虹光电第8.6代薄膜晶体管液晶显示器件（TFT-LCD）项目室外管廊管道工程，针对该项目室外多层封闭式钢结构管廊管道排布密、管径大和直线距离长等特点，通过对以往施工方法的总结分析，经过多次方案优化，借鉴顶管穿越施工工艺，最终形成了在一个固定位置进行管道垂直提升和组对焊接施工，配合自主研发的主驱动辊排机构和从动传输辊轮进行水平搬运就位的模块化流水线作业的新型施工技术，从而解决了多层封闭式管廊内管道施工时，高空人力搬运困难，施工效率低，安全隐患大等技术关键，取得了良好的经济和社会效益。

2. 工法特点

“多层封闭式管廊管道输送安装施工工法”与通常的施工方法相比，具有如下特点：

1）在一个固定位置进行管道垂直提升，用于管道堆放及管道提升等施工所需占用场地面积小，施工干扰少，克服了不利的施工场地环境对起重吊装设备运行的限制，避免了起重吊装设备的频繁移动，提高了起重吊装施工机械的利用率。

2）在专门搭设的固定高空作业平台上进行管道的组对和焊接作业，克服了常规施工过程中组对和焊接施工人员随管道安装进度进行移动的弊端，提高了管道组对和焊接的质量和工作效率；节约了高空作业安全设施的投入，提高了高空作业的安全系数。

3）在一个固定位置进行管道的垂直提升和组对焊接，避免了传统施工时因拆除管廊横梁造成对管廊结构稳定性的破坏。

4）采用自主研发的主驱动辊排机构和从动传输辊轮进行管道水平搬运就位，避免了作业人员在管廊内进行人力搬运管材，大幅度提高了施工效率，降低了作业人员的劳动强度，施工更加安全。

5）避免了传统施工时为了满足管材在管廊上的穿入和搬运，而人为将管材截断，造成增加了管道组对和焊接等工序的工作量的增加，降低了管道正常运行时的泄漏风险及维护成本。

3. 适用范围

本工法适用于多层封闭式管廊内各类工艺管道施工和技改工程老管廊内管道施工，尤其大型管道安装工程中，经济效益更为突出，对城市地下综合管廊内各类大型管道的施工也有指导和借鉴意义。

4. 工艺原理

多层封闭式管廊内管道安装分为垂直运输、组对焊接、水平运输和就位安装等工序。

垂直运输。根据工程实际在管廊端头或方便管材堆放及提升吊装的部位安装门式起重机或简易提升设备，利用提升设备进行管材的垂直吊装。

组对焊接。先在管材固定提升位置的管廊内安装专门研制的主驱动辊排机构（辊排中心线应与准备安装的管线纵向中心线重合），然后在辊排两侧铺设工作平台。提升设备将管材放置在辊排上，控制管道辊排自带电机驱动机构使管道与前一管段首尾相连，利用管道外对口器进行管道的组对，然后完成焊接工作。

水平运输。在准备安装的管线纵向中心线位置的管廊横梁上设置传输辊轮（辊轮位置与管道绝热托架一致），焊接完成后，利用驱动辊排驱动，使管道沿传输辊轮向前完成水平搬运。重复以上工序，直至整条管线组对焊接及水平搬运完成。

就位安装。整条管线组对焊接及水平搬运到位后，在设置辊轮前后两侧的管廊横梁上用薄型千斤顶将管道垂直顶升，然后用管道绝热托架替换辊轮，完成管道的就位安装工作。             

5  施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程 （见图5.1 工艺流程图）

图5.1 工艺流程图

5.2 操作要点

5.2.1施工准备

1、辊轮辊排设置

1）辊轮由钢板卡固定，方便安装及拆除，有利于加快施工进度。

2）辊排安装位置精确，安装高度统一，同管道安装于一条轴线上，提高管道安装质量，使管道滚动摩擦受力均匀。

3）辊轮两端设计有橡胶调节装置，以在一定范围内适应不同规格型号管道输送。

2、作业平台的制作和安装

1）制作作业平台的钢板厚度不小于4mm；

2）作业平台的预留足够的操作空间 。钢板与平台钢结构骨架焊接牢固，防止踩空导致坠落事故发生。

3）作业平台的四周除管道进出口预留活动围栏外，其余边框按照规范标准制作安装刚性防护栏杆，完毕后刷两遍防腐底漆，黄色面漆两遍；

4）作业平台上空设置安全绳，安全绳宜为专用镀锌钢丝绳，钢丝绳安全系数不小于12-14。

钢丝绳许用拉力T的计算公式：

T=P/K

式中   P——钢丝绳破断拉力（MPa）；按照国家标准或生产厂家提供的数据为准；

       K——安全系数。

3、提升机具选择及安装

1）选用钢丝满足许用拉力计算条件。

2）提升机具安装前先施工部位场地清理干净；

3）提升机具宜为卷扬机吊装；

4）选择卷扬机须吊装载荷计算：

Qj=k1*k2*Q

式中   Qj——计算载荷；

Q——分配到一台卷扬机的吊装载荷，包括设备及索吊具重量；

k1——动荷载系数。一般取动荷载系数k1=1.1；

k2——不均衡荷载系数。一般取动荷载系数k1=1.1~1.25。

5）选择卷扬机须注意，如果实际使用的钢丝绳的直径与铭牌上标明的直径不同，还必须进行容绳量校核。

4、辊排动力选择

1）辊排作为本工法的关键部件，动力电动机选择要合理，首先根据最大输送管道为基准，选择电动机功率，功率计算：

P=F*v

F=μ*n*N

即：P=μ*n*N*v

式中   P——计算功率；

μ——滚动摩擦系数（单个轴承滚动摩擦系数一般取0.002）；

n——辊轮数量；

N——管道重量。

v——运行速度。

2）辊排及辊轮在使用前及使用过程及时加注润滑油。

5、施工场地布置

施工场地根据本工法特点，需要将管廊架端部预留一处施工区域（见图5.2），用于管道堆放及管道提升等施工需要，占地面积小，施工干扰少，一定程度上减轻施工单位之间相互施工影响。

1—管道堆场   2—管廊钢结构   3—作业平台   4—辊排  5—辊轮  6—输送管道

图5.2辊排输送管道示意图

5.2.2管道提升

采用预先制作安装管道提升装置，由提升卷扬机、滑动轨道、支撑结构等组成。该提升装置具有购置、维护费用低，使用方便简单，施工速度快、效率高等特点，能够快速提升管道至管道辊排输送高度位置，节约常规管道安装工程使用吊车配合施工机械费。

5.2.3管道输送组对

管道输送及组对是本工法关键步骤，利用自主知识产权独立设计加工辊排进行管道输送。利用管道辊排自带电机驱动，对前一道工序提升到位管道进行水平滑移，使管道水平位置与前管段首尾相连，利用管道对口器进行管道组对，使管道安装模块化、流水线生产，避免了常规施工方法过程中施工人员随管道安装进度进行移动弊端，有效提高管道组对焊接安装质量，施工人员人身安全有保障。

5.2.4管道焊接

管道组对完成后，利用作业平台，进行管道焊接。本工程管道焊接采用手工氩电联焊焊接方法，施工质量安全可靠，速度快。管道氩弧焊焊接打底，管道内壁无焊渣，方便管道冲洗。填充焊接采用手工电弧焊，可根据施工现场情况，适当调整焊工调配，第一道工序氩弧焊与第二道工序填充及盖面前后错开施工，形成科学、合理施工顺序，加快管道焊接安装速度，进一步体现本工法的可行之处。

5.2.5管道整体输送

焊接完成后，利用管道辊排作为动力源，配合自主设计制造管道专用辊轮变滑动摩擦为滚动摩擦，辊轮作为管道输送轨道，管道沿着辊轮水平滚动。符合我国现行节能环保施工要求，进行管道输送。每一次可连续完成一根管道的输送，根据管道长度，重复以上工作。管道输送犹如一条巨型贪吃蛇一般，在管廊架设计管路位置一根接一根，直至管道安装完成。

5.2.6管道托架替换辊轮

利用已安装管道辊轮支撑管道高度大于管道保温托架优势，在设置辊轮前后两侧的管廊横梁上用薄型千斤顶将管道垂直顶升，用管道托架逐个替换管道辊轮，完成管道安装。避免常规管托安装二次提升管道工序，大大节省管托安装人工及机械费用，能够快速完成管托与辊排替换，完成管道安装工作。

5.2.7管道冲洗试压

采用本工法施工，管道安装位置精确，施工进度有保障，安全质量可靠，满足建设单位的各项指标。基于本工法的成功应用，咸阳彩虹光电科技有限公司8.6代液晶面板项目机电动力二标段项目室外管廊管道试压工序在建设单位要求的工期条件下，提前圆满完成管道试压工作。

5.2.8管道保温绝热

    鉴于本工法在该项目的成功应用，高质量、快进度的完成施工任务，管道绝热保温工序为管道安装工程起到了画龙点睛的作用。

5.2.9管道安装工程竣工验收

所有工序完成后，项目自检管廊管道安装工程质量合格，各项指标全部满足《工业金属管道工程施工及验收规范》等相关规范要求，并报验相关单位，进行工程验收工作。

6工程应用实例

本工法已在我公司咸阳彩虹光电科技有限公司8.6代液晶面板项目机电动力二标段一期项目开工时间为2017年3月15日，竣工日期为2017年11月25日，工程造价3299万元，该工程成功应用工法施工，效果显著。工程采用本工法后，成品更加规范化、标准化，成活更为美观，防火性能更高，得到了监理、业主及质监部门的好评，为工程评奖打下坚实基础。

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