CN106320608B - 一种鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法 - Google Patents

一种鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法,具体步骤包括:深化设计阶段;工厂预制阶段;钢柱安装阶段;虹吸水管焊接及通水试验阶段;柱内外混凝土浇筑。本发明可精确、快捷、安全的实施虹吸水管的安装。

Description

一种鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法
技术领域
本发明涉及一种虹吸水管的施工方法,尤其涉及一种鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法。
背景技术
随着建筑设计理念发展,钢柱不仅作为主体结构的支撑,也根据造型需要设计为鱼腹式倾斜装等形式,且将以往外露设备管道设置在柱内,在达到设计要求的同时也美化建筑外观的效果。钢结构在施工过程中不仅要考虑预应力穿孔、土建钢筋穿孔,也需将设备管道设置于钢管柱内,预留施工空间虹吸水管布设位置,钢柱对接完成后,还需确保柱内有足够空间,才可进行虹吸水管的对接,而鱼腹式倾斜钢柱影响因素多,施工难度大,以往的施工技术无法解决。
目前现有虹吸水管的施工方法有一下几种:
《钢管柱内虹吸虹吸水管施工技术》:首都机场三号航站楼在钢柱内设204根虹吸水下水立管,为确保建筑美观,虹吸水管全部安装在支撑屋顶的136根结构钢管柱内,在国内首次采用了“管中管”结构型式:虹吸水管道由混凝土柱穿入钢管柱中并从柱头穿出,管道随钢管柱的分节而分节,其中第一节部分预埋在混凝土柱内,第二节以上部分在钢管柱进场后在地面完成穿管及固定,随钢管柱一起吊装。需浇筑混凝土钢管柱为分节安装,因此柱内虹吸水管道同样为分节安装,而管道的连接是在钢管柱安装固定验收通过后实施的,连接方式可以有两种,在条件允许情况下尽量采用焊接连接,个别部位空间较小可采用承插连接,承插方案需采用滑动管,在钢管柱吊装前,先将管道提高300mm,做临时固定,在管道吊装后由内至外,逐个拆除临时固定将管道承插连接,承插深度为100mm,承插口采用膨胀水泥封口。该方法对于可用于柱内结构相对简单,受到预应力、钢筋影响较小的直立柱内虹吸水管的安装。对于倾斜鱼腹式钢柱,存在以下问题:钢柱节点复杂,受影响因素多,虹吸水管无法集中布置在中部;鱼腹式倾斜钢柱无法先进行临时固定,在虹吸水管焊接完成后下落就位;设计要求采用硬质连接,不允许采用承插连接,膨胀水泥封口。
《虹吸虹吸水管吊装对接与钢管柱交叉施工技术》:钢柱内置虹吸水管端部高出柱顶一段间距,下一节钢柱安装时,采用槽钢作为夹板,将钢柱吊装至柱顶高度500mm时,采用槽钢夹板进行固定,汽车吊不松钩。待虹吸水管对接完成后,拆除夹板,钢柱继续下落,直至就位。该施工方法可用于直立钢柱,在滑道内下降,即可达到钢柱对接要求。对于倾斜鱼腹式钢柱,存在以下问题:钢柱重量较大,采用夹板支撑,强度不够,危险性大;钢柱吊装难度大。鱼腹式倾斜钢柱采用该方法对接,因导向轨道在倾斜钢柱施工时不能精确导向,需在汽车吊吊装时就位,钢柱需沿一定角度下降,施工难度大,鱼腹式钢柱中的虹吸水管可调范围小,稍有偏差会导致虹吸水管破坏,市区虹吸效果,也会导致柱内虹吸水聚集,锈蚀钢柱。
《钢管混凝土柱内空调冷凝水管施工工法》:钢管柱的对接节点按常规节点设计,并设置耳板辅助安装时定位。空调冷凝水管的对接通过设置套管完成,具体设计如下:在空调冷凝水管的柱顶节点的“马蹄形”连接板上焊接内径为125mm、高度为100mm的套管,用于封口材料的盛装和节点的嵌套;柱底节点则设置内径为100mm的套管,对接时该套管嵌套至柱顶节点的空调冷凝水管与套管之间。节点用聚氨酯膨胀泡沫胶封口。该文献出处:《钢管混凝土柱内空调冷凝水管施工工法》,湖北省住房与城乡建设厅公告第35号(HBGF134-2014)空调水管仅用于排水,在对接处存在不密实或是间隙,对排水功能没有影响。虹吸水管内存在虹吸压力,需采用无缝等强对接,才能满足虹吸排水要求。
针对以上情况,设计一种操作便捷,不损伤主体结构的柱内虹吸水管施工技术,对“柱内水管”在钢结构工程的设计与运用有重大推动作用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺陷和不足,提供一种鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法。
为解决上述技术问题,一种鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法,包括以下步骤:
(1)深化设计阶段
钢柱的深化采用“逆序法”,钢柱通过BIM建模,根据柱内空间,优化孔道的排布,规划虹吸水管对接时可利用的操作空间,具体先通过钢筋和预应力波纹管的穿孔位置确定虹吸水管可布设的位置,再逆向定位钢柱内环板上开孔的位置。
(2)工厂预制阶段
钢柱加工流程为:首先制作完成钢柱本体;再由内至外安装钢柱内环板;然后安装虹吸水管;最后虹吸水管固定。
(3)钢柱安装阶段
首先汽车吊起钩,开始吊装上节钢柱;再对接上下两节钢柱,其上下两节钢柱对接至20cm-30cm时,校正虹吸水管的角度和位置,使钢柱对接后虹吸水管自然对接完成;然后汽车吊不松钩,安装临时连接板固定,测量校准完成,钢柱开始焊接,直至完成;最后待钢柱对接焊缝冷却至室温,汽车吊松钩,本节段钢柱吊装完成。
(4)虹吸水管焊接及通水试验阶段
钢柱焊接完成后,工人进入柱内焊接虹吸水管,待虹吸水管对接焊缝冷却后,进行渗漏试验;工人再次进入钢柱,上端部开始注水,观察内部对接处是否渗水,柱外人员观测排水是否通畅;通水试验合格,取出钢爬梯,封闭水管上端部,此节段虹吸水管安装完毕。
(5)柱内外混凝土浇筑
虹吸水管安装完成,预应力波纹管及钢筋穿过钢柱开始施工,外围混凝土梁模板支护及钢筋绑扎,开始浇筑钢柱内混凝土,直至浇筑柱距柱顶预设距离处。
进一步地,所述步骤(2)工厂预制阶段中,内环板安装前需要在钢柱内侧划设内环板的安装定位线,由内至外依次安装。
进一步地,所述步骤(3)钢柱安装阶段中,钢柱安装前,需做以下准备工作:对内环板开孔的精度进行校验;钢柱壁内设置钢爬梯,钢柱顶部设置挂绳和防坠器;检查下端钢柱内虹吸水管是否保护完好,并拆除端部防护套。
进一步地,所述预设距离为距柱顶500cm-600cm处。
本发明采用“逆序法”的深化设计方式,有利于解决多专业交叉碰撞等问题;本发明的连接施工方式均采用异性或非规则“管中管”或“柱中管”等强连接施工方法;本发明的三维BIM技术用于确定预应力波纹管、钢筋、虹吸水管在钢柱内相对位置;所述预应力波纹管及钢筋设置在倾斜钢柱楼层节点处;所述虹吸水管设置在钢柱内部,穿过钢柱内环板;所述钢爬梯布置于钢柱内部,用于作业人员上下;所述汽车吊、钢丝绳用于吊装钢柱;在准备阶段,采用“逆序法”BIM建模技术,确定虹吸管布置,出具深化图,用于指导钢柱在工厂制作;在施工阶段,汽车吊将钢柱吊装就位后,临时连接板固定,汽车不松钩,待钢柱对接焊完成,作业人员通过钢爬梯进入钢柱内部,进行虹吸水管安装,通水试验无误后,可进行下节钢柱吊装。
本发明与现有技术相比具有如下优点和积极效果:
本发明可使得鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内钢筋及预应力影响下的虹吸水管精确安装;本发明可有效避免虹吸水管焊接和钢柱安装交叉作业,减少了机械台班使用,具有较好的经济效益;本发明通过模拟分析,在深化模型中确定虹吸水管位置,避免与预应力、钢筋发生碰撞,确定焊接工人下钢柱环板内孔尺寸大小;本发明操作便,不损伤主体结构。
附图说明
图1为本发明的虹吸水管柱内布置平面图;
图2为本发明的虹吸水管柱内布置立面图;
图3为本发明的内环板定位线布置图;
图4为本发明的虹吸水管对接图;
图5为本发明的钢柱对接处大样图。
其中,1为钢柱,2为虹吸水管,3为钢筋,4为预应力波纹管,5为临时连接板,6为预应力管孔,7为安装定位线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述:
如图1-5所示的一种鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法,包括以下步骤:
(1)深化设计阶段
钢柱的深化采用“逆序法”,钢柱1通过BIM建模,根据柱内空间,优化孔道的排布,规划虹吸水管2对接时可利用的操作空间,具体先通过钢筋3和预应力波纹管4的穿孔位置即预应力管孔6确定虹吸水管2可布设的位置,再逆向定位钢柱1内环板上开孔的位置,确保虹吸水管2位置布置合理,可进行安装,其中穿孔位置是在钢柱上留出来,为了预应力波纹管4和钢筋3施工做准备。
(2)工厂预制阶段
钢柱1加工流程为:制作完成钢柱本体→由内至外安装钢柱1内环板→安装虹吸水管2→虹吸水管2固定,其中在内环板安装前,在钢柱1内侧划设内环板的安装定位线7,由内至外依次安装,工厂制作时,精确定位,确保内环板开孔位于直线上,虹吸水管2穿过内环板开孔安装,并采用定位马板固定。
(3)钢柱安装阶段
钢柱1安装前,需做以下准备工作:对内环板开孔的精度进行校验;钢柱壁内设置钢爬梯,钢柱顶部设置挂绳和防坠器;检查下端钢柱内虹吸水管是否保护完好,并拆除端部防护套;准备工作完成后,汽车吊起钩,开始吊装上节钢柱;上下两节钢柱对接至20cm时,校正虹吸水管的角度和位置,使钢柱对接后虹吸水管自然对接完成;汽车吊不松钩,安装临时连接板5固定,测量校准完成,钢柱1开始焊接,直至完成;待钢柱对接焊缝冷却至室温,汽车吊松钩,本节段钢柱吊装完成。
钢柱1采用汽车吊吊装,临时连接板5固定,焊接完成后再进行松钩,钢柱焊接及安装虹吸水管2时,需有操作平台。
(4)虹吸水管焊接及通水试验阶段
钢柱1焊接完成后,工人进入柱内焊接虹吸水管2,待虹吸水管2对接焊缝冷却后,进行渗漏试验;工人再次进入钢柱1,上端部开始注水,观察内部对接处是否渗水,柱外人员观测排水是否通畅;通水试验合格,取出钢爬梯,封闭水管上端部,此节段虹吸水管2安装完毕。
工人通过爬梯进入钢柱内部,采用氩弧焊进行焊接,在探伤合格,则虹吸水管对接施工完成;通水试验合格后,将此节柱柱顶虹吸水管口封闭,防止异物落入,堵塞管道,在下节钢柱安装前再进行拆除。
(5)柱内外混凝土浇筑
虹吸水管2安装完成,预应力波纹管4及钢筋3穿过钢柱开始施工,外围混凝土梁模板支护及钢筋绑扎,开始浇筑钢柱内混凝土,直至浇筑柱距柱顶500mm处,确保了预应力波纹管、钢筋、虹吸水管在交叉又相互影响的环境下均能精确、快捷、安全的实施虹吸水管的安装。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法,包括以下步骤:
(1)深化设计阶段
钢柱的深化采用“逆序法”,钢柱通过BIM建模,根据柱内空间,优化孔道的排布,规划虹吸水管对接时可利用的操作空间,具体先通过钢筋和预应力波纹管的穿孔位置确定虹吸水管可布设的位置,再逆向定位钢柱内环板上开孔的位置;
(2)工厂预制阶段
钢柱加工流程为:首先制作完成钢柱本体;再由内至外安装钢柱内环板;然后安装虹吸水管;最后虹吸水管固定;
(3)钢柱安装阶段
首先汽车吊起钩,开始吊装上节钢柱;再对接上下两节钢柱,其上下两节钢柱对接至20cm-30cm时,校正虹吸水管的角度和位置,使钢柱对接后虹吸水管自然对接完成;然后汽车吊不松钩,安装临时连接板固定,测量校准完成,钢柱开始焊接,直至完成;最后待钢柱对接焊缝冷却至室温,汽车吊松钩,本节段钢柱吊装完成;
(4)虹吸水管焊接及通水试验阶段
钢柱焊接完成后,工人进入柱内焊接虹吸水管,待虹吸水管对接焊缝冷却后,进行渗漏试验;工人再次进入钢柱,上端部开始注水,观察内部对接处是否渗水,柱外人员观测排水是否通畅;通水试验合格,取出钢爬梯,封闭水管上端部,此节段虹吸水管安装完毕;
(5)柱内外混凝土浇筑
虹吸水管安装完成,预应力波纹管及钢筋穿钢柱开始施工,外围混凝土梁模板支护及钢筋绑扎,开始浇筑钢柱内混凝土,直至浇筑柱距柱顶预设距离处。
2.根据权利要求1所述的鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法,其特征在于,所述步骤(2)工厂预制阶段中,内环板安装前需要在钢柱内侧划设内环板的安装定位线,由内至外依次安装。
3.根据权利要求1所述的鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法,其特征在于,所述步骤(3)钢柱安装阶段中,钢柱安装前,需做以下准备工作:对内环板开孔的精度进行校验;钢柱壁内设置钢爬梯,钢柱顶部设置挂绳和防坠器;检查下端钢柱内虹吸水管是否保护完好,并拆除端部防护套。
4.根据权利要求2所述的鱼腹式倾斜混凝土钢管柱内虹吸水管的施工方法,其特征在于,所述预设距离为距柱顶500cm-600cm处。
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