管井立管模块化施工专项方案

超高层建筑管井立管模块化施工专项方案1、管井立管模块化工法

1.1管井立管模块加工

通过将管井内立管分层、分组实现管井立管的模块划分。立管模块在加工厂实现模块化加工，加工成加工场地充裕及机械设备技术先进使得管井立管的加工制造质量高、精度高、效率高。

1.2管井立管模块安装

在施工现场通过塔吊将立管模块吊装至指定的管井楼层位置固定好，然后将立管模块进行对接焊接即可。此安装吊装过程相比传统立管安装具有吊装焊接时间短、工作量少、人工使用少、机械使用率高、施工安全的特点。

1.3制作安装精度高

工厂化的加工要求管道长度误差控制在±5mm（9m之内）以内，管道中性线定位尺寸偏差在3mm内，管道全长平直度（铅垂度）偏差在5mm内。

1.4安全可靠

传统的管井立管安装是卷扬机单根管道吊装、现场施工条件较差的情况下进行吊装焊接；立管模块化施工工法的管道承租吊装，管组在安全固定的情况下进行焊接。

1.5管井立管模块用料损耗少

管井立管模块自带框架，在一定程度上减少了模板及压型钢板的使用量。集中化的批量生产减少了设备材料的损耗，符合国家提倡的节能环保理念。

2、工艺原理

本工法通过综合考虑管井的形状尺寸、建筑结构形式荷载、管井内立管的进出管线顺序、管组的陆地运输、场地内水平垂直运输等限制条件，将单根零散的管道及管件在加工条件良好的工厂内加工成完整的管组，通过汽车运输至工地现场，再经塔吊安装至指定的管井位置，使零散的立管现场加工作业成功转移至室内批量化高效率生产。

3、施工工艺流程及操作要点

3.1施工工艺流程

3.2施工操作要点

3.2.1管井立管资料收集

收集与整理预制立管相关资料，包括各区段内的管道数量、规格、材质、立管管线转井情况，以及各立管上的附属管件、规格、材质、连接方式等诸多预制立管设计附件。

3.2.2管井立管模块构造设计与构件计算

根据本项目具体建筑结构及运输吊装条件要求，采用每一管井内每两层做一组模，管道通过框架上的管卡与管道框架形成一个完整的稳定单元节。

在管井排布平面图的绘制过程中，需考虑的设计因素众多，应逐一进行综合考量，并确定各影响因素对管道排布产生的影响。在管道的排布过程中，应依据相关设计规范进行合理化排布。

构造设计与构件计算主要是管道支架上所有荷载组合的计算、立管模块的管道支架强度及变形计算、立管模块对结构的受力计算。

（1）立管模块的荷载组合计算

1）立管模块各层管架的受力计算要求：各单元节最上层支架承受本单元节立管的全部荷载；其他层支架承受其与下部相连支架间的配管重量。

2）立管模块固定支架的受力计算，立管模块固定支架在计算荷载需根据固定支架及补偿器的设置情况进行计算。

（2）立管模块的管道支架强度及变形计算

1）立管模块固定支架连接板、套管撑板计算时将管道与连接板或套管撑板简化为简支梁。

抗弯强度按公式（1）计算： Mx/（γxWnx）≤f （1）

式中：Mx-----对同一截面处绕x轴的弯矩；

Wnx-----对x轴的净截面模量；

γx-----截面塑性发展系数；

f-----钢材抗弯强度设计值。

抗剪强度按公式（2）计算：τ=VS/(Iτw)≤fv （2）

式中：S-----计算剪应力部位以上毛截面对中和轴的面积矩；

I-----毛截面惯性矩；

Fv------钢材抗剪强度设计值；

τw-----腹板厚度。

2）管道框架的计算

抗弯强度按公式（3）计算：抗弯 Mx/（γxWnx）≤f （3）

挠度v/ιr≤1/400

式中：ι-----框架梁的跨度。

螺栓的计算，受剪承载力设计值，

承压承载力设计值，

式中：----受剪面数目；

----螺栓的净截面积；d----螺栓杆直径；

-----螺栓的抗剪强度设计值；

-----螺栓的承压强度设计值；

t------承压构架总厚度。

3）可转动支架连接板计算

抗弯强度按公式（3）计算：

连接板的焊缝按公式（4）计算：

----垂直于焊缝长度方向的应力；

n-----有效连接板数；

He----角焊缝的计算厚度；

lw----角焊缝计算长度；

βf----正面角焊缝的强度设计值增大系数；

----角焊缝的强度设计值。

4）立管模块在计算荷载时应确保荷载在设计院建筑专业与钢结构专业管井梁的承载范围内。

3.2.3零部件加工图的绘制

由于管井内立管数量较多，管道间均需采用框架固定，因此管组的组件及附属管件（波纹管补偿器、阀组、支管三通等）众多。合理化排布众多组件，可减小系统的运行阻力，并且可将主管段的运行压力合理的分布于各楼层的支管段上，提高系统的运行平稳度。

（1）合理排布立管上各管件的具体安装位置，见图1。

（2）依照设计规范确定管组组件的大小、数量、材质、连接方式，绘制零件加工图，见图2。

（3）利用AUTO CAD、REVIT等建筑制图软件详细绘制各组件的加工制作图。管井内立管的合理排布BIM图，见图3。

3.2.4施工工艺的要求编制

（1）材料准备

1）根据立管模块管架加工图，计算出各类管道、钢板、型钢需用总量，然后根据施工进度计划提前储备材料；

2）材料到工厂后，由加工制作部根据预制立管制作指导书及相应验收规范邀请监理单位对材料进行验收。

（2）套管加工

套管与底板采用套装焊接，焊缝不小于相邻材料厚度的0.8倍，根据套管加工图对管道进行切割。

（3）型钢骨架加工

根据管架加工图，对型钢进行切割，焊接组装成型钢骨架。型钢边长允许偏差不得超过±2mm，平面度允许偏差不得超过2mm，对角线允许偏差不得超过3mm。

（4）板材加工

将管架底板加工图输入数控等离子切割机，自动对钢板进行切割和开洞。

（5）加强肋加工

管架加强肋利用切割管道底板后余下的钢板进行加工，节约材料避免物资的浪费。将加强肋加工图输入数控等离子切割机，自动切割成型。经过角磨机处理后准备进行下一道工序。

（6）立管模块管架焊接

将检查合格的管架底板及型钢骨架进行焊接，管架内部为保证材料不变形采用断续焊焊接；管架底面采用满焊焊接，这样既保证了管架的强度同时也可保证后续浇筑混凝土楼板后整体的严密性。

立管模块框架焊接见图5

（7）立管模块管道加工

1）管道切割：根据立管模块单元节管道加工图对不同材质管道进行切割。管径DN＞100管道采用火焰式磁力管道切割机进行切割，管径DN≤100管道采用卧式金属带锯床进行切