CN104806822A - 组合式立管及其模块化安装方法 - Google Patents
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Abstract
针对现有技术中，管井内立管焊接困难、安装效率、精度低的问题，本发明公开了一种组合式立管及其模块化安装方法，该组合式立管包括至少两段预制管组，每段预制管组包括支架、若干管道、以及若干支架固定板，所述若干管道间隔固定设置于所述支架上，若干支架固定板间隔固定设置于支架上，并将若干管道分隔成若干单元，相邻预制管组的对应管道可拆卸式连接，每段预制管组能够通过若干支架固定板固定于管井内。组合式立管分成若干预制管组，预制管组的工厂化预制相比传统的单根立管现场制作和安装工艺，减少现场的焊接，节约了安装工期，降低了安装难度，提高了安装效率及精度，并能避免其他施工专业的交叉影响，符合绿色施工的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种组合式立管及其模块化安装方法，属于机电安装技术领域。
背景技术
随着我国综合国力和建筑科技的发展，各城市中有越来越多的超高层建筑和大型综合性商务体正处于规划设计和建设期，在这些建筑中，一般均会设有管井，用于安装不同材料、数量和直径的管道以实现给排水、消防喷淋或空调供冷供热等功能。
传统的施工方法就管井中的单根或多根管道进行逐层现场安装，现场还需进行大量焊接工作。如此施工进展缓慢，可能造成工期的延误，且往往管道之间存在空间不足而导致中间管道难以焊接安装；在管道安装期间，现场往往会存在其他机电(如风管、桥架、线槽、设备等)、土建和装饰专业的同时进行施工，因此交叉影响大。部分管道安装现场同时存在管道的精加工(如折弯、套丝或开孔等)，受到加工设备、材料和技术的限制，往往会使得现场制作的管道的质量不符合要求，且大大增加了管道辅材配件的消耗，同时可能增加施工现场的各种扰民纠纷，不符合绿色建筑和绿色施工的建设趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合式立管及其模块化安装方法，组合式立管分成若干预制管组，预制管组的工厂化预制相比传统的单根管道现场制作和安装工艺，减少现场的焊接，大大节约了安装工期，降低了安装难度，提高了安装效率与安装精度，并能避免其他施工专业的交叉影响，同时节约工程的整体工期，符合绿色施工的要求。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种组合式立管，包括至少两段预制管组，每段预制管组包括支架、若干管道、以及若干支架固定板，所述若干管道间隔固定设置于所述支架上，所述若干支架固定板间隔固定设置于所述支架上，并将所述若干管道分隔成若干单元，相邻预制管组的对应管道可拆卸式连接，每段预制管组能够通过所述若干支架固定板固定于管井内。
优选的，在上述的组合式立管中，相邻预制管组的对应管道直接对接或者通过连接件连接。
优选的，在上述的组合式立管中，相邻预制管组的对应管道采用承插式、卡压式、热熔方式、法兰或者沟槽卡箍组件连接。
优选的，在上述的组合式立管中，所述若干管道通过抱箍间隔固定设置于所述支架上。
优选的，在上述的组合式立管中，所述管道上穿楼板的部位设有厚度不小于1.6mm的防火钢板套管。
优选的，在上述的组合式立管中，所述抱箍与对应的管道之间设置垫木或者橡胶防震垫。
优选的，在上述的组合式立管中，每段预制管组至少包括上下两根共用支架，当管道长度大于4.5米时，按1.5m的间距需设置多根共用支架。
优选的，在上述的组合式立管中，每段预制管组包括2-8根管道，所述每根管道的高度为3.5-8m,每段预制管组的重量不超过3t，单根管道重量不超过0.75t，单根管道的管径不大于500mm。
优选的，在上述的组合式立管中，所述管道的材料选自碳钢、不锈钢、紫铜、黄铜、铝合金和塑料中的一种或任意几种。
优选的，在上述的组合式立管中，所述支架固定板通过螺栓连接于管井壁上，或者满焊于管井壁的预埋钢板上。
优选的，在上述的组合式立管中，所述管道的上部设有膨胀节。
本发明还公开了一种如上所述的组合式立管的模块化安装方法，包括如下步骤：
步骤一：工厂接到订单后，根据所述预制管组的实际尺寸，对所述预制管组中的管道与支架进行加工，抱箍和支架固定板分别焊接连接于所述支架上，所述管道分别由抱箍固定于支架上，在管道的对接端设置连接件，然后进行管道的保温工作，从而在工厂完成各预制管组的预制；
步骤二：将各预制管组运输至施工场地后，进行全面检查，确认预制管组规格、保温性能是否满足要求后，再确认气候条件、吊装场地、吊点吊索设置是否满足要求；
步骤三：采用重心偏移法或移动平台拖运法将预制管组吊装至楼层中，如安装于高层的核心筒管井内，则采用卷扬机滑轮系统吊入管井，如安装于建筑外部区域，则利用塔吊将管组吊至管井后进行装配，管道在吊装时，应捆扎牢固，待上下两根管道对口拼接完成且支架固定于管井后方能松开吊装用钢丝缆绳，吊装过程中各楼层做好洞口临边保护工作，应架设不低于1.2m的管井护栏，直至预制管组就位；
步骤四：管井内各预制管组连接完成后，对形成的管道系统即立管按照标准要求分别进行水压试验，试验合格后对开口处进行包封，并在管道周围做好围护工作。
优选的，在上述的组合式立管的模块化安装方法中，在步骤三中，吊装过程中，用于安装预制管组的吊装用钢丝缆绳的破断拉力不小于30t，预制管组在管井内的吊装速度不大于0.5m/s,。
优选的，在上述的组合式立管的模块化安装方法中，预制管组的安装与土建施工同步进行，安装层的高度与吊装层的垂直距离不大于15m。
由以上公开的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述的组合式立管由于采用单层或多个楼层预制管组整体装配的形式，因此可以实现分段工厂化预制，而预制管组的工厂化预制相比传统的单根立管现场制作和安装工艺，大大节约了安装工期。
(2)本发明由于建筑在土建结构开展阶段就开始预制管组的安装工程，相比上述传统安装工艺，能避免其他施工专业的交叉影响，同时节约工程的整体工期。
(3)本发明预制管组的整体工厂化预制由于不受材料、环境和技术限制，使得管道的制作质量均有所提高，且能节约制作材料，避免施工现场的各种资源浪费和垃圾的产生，另外，立管组间的连接方式为非焊接方式，例如沟槽(卡箍)、承插式或法兰连接，减少了现场的焊接工作量，既避免了管井狭小无法焊接的难题，又有利于绿色施工。
(4)传统的管道在现场制作和装配时很容易受到相邻管道安装尺寸偏差的影响，造成管道无法安装，本发明所述的组合式立管由于工厂预制时能提高制作精度，且管道制作均为统一规格，因此能避免上述问题的发生。
附图说明
图1为本发明一实施例的组合式立管的平面布置示意图；
图2为本发明一实施例的组合式立管的吊装示意图。
图中：1-生活水管、2-消防水管、3-排水管、4-支架固定板、5-支架、6-沟槽连接件、7-法兰、8-固定螺栓、9-管井、10-管井护栏、11-防火钢板套管、12-吊装组件、13-沟槽、14-抱箍、15-楼板、16-承插式接头。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的组合式立管作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
结合图1至图2，本实施例公开了一种组合式立管，包括至少两段预制管组即立管组，每段预制管组包括支架5、若干管道即管道、以及若干支架固定板4，所述若干管道间隔固定设置于所述支架5上，本实施例中所述管道包括生活水管1、消防水管2与排水管3，所述若干支架固定板4间隔固定设置于所述支架5上，并将所述若干管道分隔成若干单元，相邻预制管组的对应管道可拆卸式连接，所有相邻预制管组的对应管道连接后形成组合式立管中的各根立管，立管的高度可以是一个楼层或多个楼层，高度根据现场及运输条件决定。每段预制管组能够通过所述若干支架固定板4固定于管井9内。本发明组合式立管，由于采用多段预制管组装配的形式，因此可以实现分段工厂化预制，而预制管组的工厂化预制相比传统的单根管道现场制作和安装工艺，大大节约了安装工期。另一方面，预制管组的整体工厂化预制由于不受材料、环境和技术限制，使得管道的制作质量均有所提高，且能节约制作材料，避免施工现场的各种资源浪费和垃圾的产生，有利于绿色施工。再一方面，传统的管道在现场制作和装配时很容易受到相邻管道安装尺寸偏差的影响，造成管道无法安装，本发明所述的组合式立管由于工厂预制时能提高制作精度，且管道制作均为统一规格，因此能避免上述问题的发生。此外，本发明由于在土建结构开展阶段就开始预制管组的安装工程，因此，相比上述传统安装工艺，能避免其他施工专业的交叉影响，同时节约工程的整体工期。此外，相邻预制管组的对应管道的连接方式为可拆卸式连接方式，减少了现场的焊接工作量，既避免了管井狭小无法焊接的难题，又有利于绿色施工。
由于管道靠墙体(即管井9壁)部位很难实现焊接，故相邻预制管组的对应管道的对接端采用非焊接的连接方式。相邻预制管组的对应管道可以直接对接或者通过连接件连接。本实施例中，排水管3采用承插式接头16连接，为排水管3与承插式接头16可以分体制造也可以一体成型，本实施例中，排水管3与承插式接头16一体成型，称为承插式排水管生活水管1采用法兰7作为连接件，当然法兰7需要固定螺栓8的配合使用；消防水管2采用沟槽卡箍组件连接，也就是说，相邻预制管组的对应管道的对接端中，一个设有沟槽连接件6作为连接件，另一个设有沟槽13作为连接件，所述沟槽连接件6与所述沟槽13卡合连接。本实施例中，管径较小的生活水管1采用法兰7连接；管径较大的消防水管2采用沟槽连接件6与所述沟槽13卡合连接。当然，管道的连接形式不仅仅局限于沟槽(卡箍)或法兰连接，以及承插式、卡压式及热熔等快速连接方式，只要是非焊接方式且具有所需的强度并能够密封连接即可。
优选的，所述若干管道通过抱箍14间隔固定设置于所述支架5上。所述抱箍14是用一种材料抱住或箍住另外一种材料的构件，属于紧固件。
优选的，所述管道上穿楼板15的部位设有厚度不小于1.6mm的防火钢板套管11，所述防火钢板套管11预先通过焊接的形式固定于管道上。为了实现管道使用时的隔振，优选的，所述抱箍14与对应的管道之间设置垫木或者橡胶防震垫(未图示)。
为了规范管道的规格、尺寸、材料和重量以使本发明更好的解决背景技术中的问题，提高管道制作和安装质量，每段预制管组包括2-8根管道，所述每根管道的高度为3.5-8m,每段预制管组的重量不超过3t，单根管道重量不超过0.75t，单根管道的管径不大于500mm。
较佳的，根据上述确定的规格，结合施工经验，所述管道的材料选自碳钢、不锈钢、紫铜、黄铜、铝合金和塑料中的一种或任意几种，但不可为铅合金类材料。
为了使预制管组更牢固的固定在墙体上，优选的，在上述的组合式立管中，每段预制管组至少包括上下两根共用支架，当管道长度大于4.5米时，按1.5m的间距需设置多根共用支架。也就是说共用支架5的最大垂直间距不应超过1.5m。支架5材料为槽钢。
优选的，在上述的组合式立管中，在共用支架5上如果只有3根管道，2块支架固定板4就够了。如果有6根管道，除首尾各设置1块支架固定板4，相邻的3根管道之间再要设置1块支架固定板4，总共要3块支架固定板4。但如果管道直径特别大的话，就需要增加支架固定板4，如图1所示两根管道之间就加支架固定板4，共用了4块支架固定板4。所述支架固定板4通过螺栓连接于管井9壁上，或者满焊于管井9壁的预埋钢板(未图示)上。如采用螺栓连接的形式，每块支架固定板4上应具有4个M12膨胀螺栓。
优选的，在上述的组合式立管中，所述管道的上部设有膨胀节(未图示)。膨胀节应设置在管道的上部，预制管组整体安装完毕后，才能卸下吊装组件12，避免膨胀节因承受不了预制管组重力而被压坏。
本实施例还公开了一种如上所述的组合式立管的模块化安装方法，包括如下步骤：
步骤一：工厂接到订单后，根据所述预制管组的实际尺寸，对所述预制管组中的管道与支架5进行加工，抱箍14和支架固定板4分别焊接连接于所述支架5上，所述管道分别由抱箍14固定于支架5上，在管道的对接端设置连接件，然后进行管道的保温工作，从而在工厂完成各预制管组的预制。其中，共用支架5和支架固定板4应根据管道数量和管径，按实际情况在相应的位置冲螺栓孔，抱箍14和支架固定板4经过焊接连接于槽钢或角钢支架5上，然后进行管道的保温工作，如工程需要，可在预制管组出厂前进行严密性试验检测，最后合格的预制管组经过包装进入储放区。
步骤二：将各预制管组运输至施工场地后，进行全面检查，确认预制管组规格、保温性能是否满足要求后，再确认气候条件、吊装场地、吊点吊索设置是否满足要求；
步骤三：采用重心偏移法或移动平台拖运法将预制管组吊装至楼层中，如安装于高层的核心筒管井9内，则采用卷扬机滑轮系统吊入管井9，如安装于建筑外部区域，则利用塔吊将管组吊至管井9后进行装配，管道在吊装时，应捆扎牢固，待上下两根管道对口拼接完成且支架5固定于管井9后方能松开吊装用钢丝缆绳，吊装过程中各楼层做好洞口临边保护工作，应架设不低于1.2m的管井护栏10，直至预制管组就位。
在吊装后，在装有膨胀节的管道，应根据立管的总体长度，灵活调节各预制管组长度而将膨胀节设计于管道的上部，当支架5安装完毕即与管井9壁固定连接后，才能卸下吊装组件12，如此可避免安装时膨胀节因承受过大的管道重力而被压坏。
在所述预制管组装配完毕后，在穿楼板15处应具有厚度不小于1.6mm的防火钢板套管11，其套管预先通过焊接的形式固定在管道上，待安装完毕再配合土建单位进行管井9的封闭和套管的埋设。
步骤四：管井9内各预制管组连接完成后，对形成的管道系统即各个立管按照标准要求分别进行水压试验，试验合格后对开口处进行包封，并在管道周围做好围护工作。
优选的，在步骤三中，吊装过程中，为了避免事故发生，用于安装预制管组的吊装用钢丝缆绳的破断拉力不小于30t，预制管组在管井9内的吊装速度不大于0.5m/s。较佳的，为了避免吊装时管组可能存在晃动而导致管井9和管组被破坏，必须有缆绳的牵引，同时吊装时管井9的形状和大小应固定，不能在处于错位的管井9中进行吊装作业。
本实施例中所述的组合式立管由于能实现工厂化预制，据现场统计数据反馈，相比上述传统立管安装方法，能节约80％左右的安装工期，降低15％的材料损耗，增加27％的可回收材料，尺寸精度可提高58％，同时安装的偏差可降低35％，现场使用水电能源节约72％左右，安装失误率降低74％，安装现场的垃圾量可减少83％，安装现场噪音能降低64％。
本实施例中所述的组合式立管，如采用本发明所述的固定板设置和螺栓连接在高400m的管井9中，经过计算能抵御9级烈度地震的破坏力，计算方式如下所示：
参考GB50011-2010《建筑抗震设计规范》和YD5059-1998《通讯设备安装抗震设计规范》，计算本发明所述组合式立管在最不利条件下(8根0.75t管道)，在9级烈度地震中，受地震威胁最大的最上端管道即管道所受到的最大水平拉力为9.5×104N，最大剪切力为6.2×104N。
参考JB-ZQ 4763-2006《膨胀螺栓规格及性能》表48，M10#膨胀螺栓的允许拉力和允许剪力分别为7×103N和5.2×103N；参考GB/T 3098.1-2000《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》表6～表9，M10#膨胀螺栓抗力最小的为3.6规格的粗牙螺纹螺栓，其水平向最小拉力载荷为2.1×104N，保证载荷为1.1×104N。
按照本发明设计，上述预制管组应最少有4个支架固定板4，每个支架固定板4个螺栓计算，采用M10#螺栓总计允许拉力为1.1×105N，允许剪力为8.3×104N，总拉力载荷为3.4×105N，保证载荷为1.7×105N，因此能抵御9级烈度的地震，本发明为进一步降低风险，故将螺栓规格定为M12#膨胀螺栓。
综上所述，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述的组合式立管由于采用单层或多个楼层预制管组整体装配的形式，因此可以实现分段工厂化预制，而预制管组的工厂化预制相比传统的单根立管现场制作和安装工艺，大大节约了安装工期。
(2)本发明由于建筑在土建结构开展阶段就开始预制管组的安装工程，相比上述传统安装工艺，能避免其他施工专业的交叉影响，同时节约工程的整体工期。
(3)本发明预制管组的整体工厂化预制由于不受材料、环境和技术限制，使得管道的制作质量均有所提高，且能节约制作材料，避免施工现场的各种资源浪费和垃圾的产生，另外，立管组间的连接方式为非焊接方式，例如沟槽(卡箍)、承插式或法兰连接，减少了现场的焊接工作量，既避免了管井狭小无法焊接的难题，又有利于绿色施工。
(4)传统的管道在现场制作和装配时很容易受到相邻管道安装尺寸偏差的影响，造成管道无法安装，本发明所述的组合式立管由于工厂预制时能提高制作精度，且管道制作均为统一规格，因此能避免上述问题的发生。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (14)
1.一种组合式立管，其特征在于，包括至少两段预制管组，每段预制管组包括支架、若干管道、以及若干支架固定板，所述若干管道间隔固定设置于所述支架上，所述若干支架固定板间隔固定设置于所述支架上，并将所述若干管道分隔成若干单元，相邻预制管组的对应管道可拆卸式连接，每段预制管组能够通过所述若干支架固定板固定于管井内。
2.如权利要求1所述的组合式立管，其特征在于，相邻预制管组的对应管道直接对接或者通过连接件连接。
3.如权利要求1所述的组合式立管，其特征在于，相邻预制管组的对应管道采用承插式、卡压式、热熔方式、法兰或者沟槽卡箍组件连接。
4.如权利要求1所述的组合式立管，其特征在于，所述若干管道通过抱箍间隔固定设置于所述支架上。
5.如权利要求4所述的组合式立管，其特征在于，所述管道上穿楼板的部位设有厚度不小于1.6mm的防火钢板套管。
6.如权利要求4所述的组合式立管，其特征在于，所述抱箍与对应的管道之间设置垫木或者橡胶防震垫。
7.如权利要求1所述的组合式立管，其特征在于，每段预制管组至少包括上下两根共用支架，当管道长度大于4.5米时，按1.5m的间距需设置多根共用支架。
8.如权利要求1所述的组合式立管，其特征在于，每段预制管组包括2-8根管道，所述每根管道的高度为3.5-8m,每段预制管组的重量不超过3t，单根管道重量不超过0.75t，单根管道的管径不大于500mm。
9.如权利要求1所述的组合式立管，其特征在于，所述管道的材料选自碳钢、不锈钢、紫铜、黄铜、铝合金和塑料中的一种或任意几种。
10.如权利要求1所述的组合式立管，其特征在于，所述支架固定板通过螺栓连接于管井壁上，或者满焊于管井壁的预埋钢板上。
11.如权利要求1所述的组合式立管，其特征在于，所述管道的上部设有膨胀节。
12.一种如权利要求1-11中任意一项所述的组合式立管的模块化安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：工厂接到订单后，根据所述预制管组的实际尺寸，对所述预制管组中的管道与支架进行加工，抱箍和支架固定板分别焊接连接于所述支架上，所述管道分别由抱箍固定于支架上，在管道的对接端设置连接件，然后进行管道的保温工作，从而在工厂完成各预制管组的预制；
步骤二：将各预制管组运输至施工场地后，进行全面检查，确认预制管组规格、保温性能是否满足要求后，再确认气候条件、吊装场地、吊点吊索设置是否满足要求；
步骤三：采用重心偏移法或移动平台拖运法将预制管组吊装至楼层中，如安装于高层的核心筒管井内，则采用卷扬机滑轮系统吊入管井，如安装于建筑外部区域，则利用塔吊将管组吊至管井后进行装配，管道在吊装时，应捆扎牢固，待上下两根管道对口拼接完成且支架固定于管井后方能松开吊装用钢丝缆绳，吊装过程中各楼层做好洞口临边保护工作，应架设不低于1.2m的管井护栏，直至预制管组就位；
步骤四：管井内各预制管组连接完成后，对形成的管道系统按照标准要求分别进行水压试验，试验合格后对开口处进行包封，并在管道周围做好围护工作。
13.如权利要求12所述的组合式立管的模块化安装方法，其特征在于，在步骤三中，吊装过程中，用于安装预制管组的吊装用钢丝缆绳的破断拉力不小于30t，预制管组在管井内的吊装速度不大于0.5m/s。
14.如权利要求12所述的组合式立管的模块化安装方法，其特征在于，所述预制管组的安装和土建施工同步进行，安装层的高度与吊装层的垂直距离不大于15m。
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