江苏高层综合楼薄壁不锈钢管环压式连接施工工法

'薄壁不锈钢管环压式连接施工工法1.前言随着国民生活水平的逐渐提高，人们对节能环保和健康生活质量的要求越来越高，分质供水将逐步推行。传统的建筑工程给水系统中大量使用的镀锌钢管、塑料复合管材正逐渐被高质量、长寿命、绿色环保的铜管、薄壁不锈钢管等新型管材所取代。而薄壁不锈钢管及其新型的环压连接方式具有管材强度高、韧性和耐腐蚀性好、水质有保证以及施工快捷、安全可靠、质量易于保证、使用寿命长、维修费用低等优点，综合效益显著，正在逐渐推广使用。但在施工过程中，如果工序操作要点控制不好，不但会出现渗漏等质量通病，还会造成返工返修等工料浪费，增加施工成本、影响施工进度、降低施工效益。为有效控制和提高薄壁不锈钢管环压式连接施工质量，更好地推广应用相关施工技术及其配套管理方法，我公司和南京**集团有限公司在工程应用实践的基础上联合开发、总结出“薄壁不锈钢管环压式连接施工工法”。该工法在**实验基地、卓越SOHO综合楼和中央路70号综合楼等工程应用中取得理想效果，具有显著的经济效益、社会效益和环保效益，其中卓越SOHO综合楼工程获得2011年度江苏省新技术应用示范工程和2012年度南京市“金陵杯”优质工程；中国**大学管理科学教学科研楼工程获得2009年度江苏省省外优质工程“扬子杯”奖。本工法已批准为企业级工法。本工法经科技查新，为国内首创，其中以该工法关键技术为核心内容所开发的“一种环压连接式薄壁金属管道系统”专利已申请受理国家实用新型专利。2.工法特点2.1材料质量可靠、适用性强本工法所使用的薄壁不锈钢管材、管件外观光泽柔美、内在材质耐蚀性能优越；且在高大空间、狭窄空间、明敷、暗敷等不同空间环境都能安装施工，各种配件规格齐全、通用性强，具有普遍的适用性。2.2简化施工工艺、加快施工进度、提高经济效益本工法采用电动或手动液压环压机具连接方式，安装后接口不需防腐处理，简化了施工工序，具有设备简单、技术先进、操作快捷、加快施工进度、降低劳动强度、减少人工费用和材料损耗，降低了施工成本，操作安装费用低、提高施工效率等优点。2.3接口质量易于保证作为一种永久性的新型管道接口连接方式，薄壁不锈钢管12 环压式连接技术摒弃了螺纹、套丝、焊接、胶接等传统给水管道连接技术的不足，只要控制好管件和管材插入深度、水平度、预定压力值，其操作要点易于掌握，连接工序一次完成，接口质量易于控制，施工后的管道接头强度高，不易发生渗漏现象，给水系统质量可靠、稳定。2.4节能、环保、安全、卫生本工法一方面由于采用便携式液压施工机具，接口连接操作时基本无噪声、废渣、废气、油污，对环境影响小，节能减排方面效益明显；管道系统组网施工时，无动火作业，无需大体积、大荷载的施工设备，作业安全性大大提高。另一方面摒弃了焊接、胶接等传统给水管道连接方式，施工时基本无边角余料和建筑垃圾，极大地减少了施工中的二次污染，保证了水质卫生。2.5应用前景广阔薄壁不锈钢管环压式连接施工工法适用性强、工艺简单、施工快捷、效益显著、质量可靠、安全卫生、绿色环保、寿命长、免维护，且在面临分质供水管网需大量改造的机遇下，为其市场应用提供了广阔空间，具有极大的推广应用价值。3.适用范围本工法主要适用于新建、改建、扩建等一般工业与民用建筑中室内给水、热水、饮用水、太阳能热水循环供水、排水采暖等薄壁不锈钢管道系统施工。4工艺原理本工法是一种采用电动或手动液压环压连接机具进行薄壁不锈钢管环压式永久性连接以及通过相应的管配件进行管网系统组网的施工工艺。施工过程中针对高大空间、狭窄空间、明敷、暗敷等不同作业条件，对薄壁不锈钢管道连接、支吊架的制作安装、管道安装、管道补偿、阀门安装等施工过程进行控制，严格工序作业流程，确保薄壁不锈钢管道的安全、有效、可靠输送冷热水介质的功能。环压连接的核心工艺原理是：首先将一端套好密封圈的管材插入管件内，然后使用专用电动或手动液压环压连接机具对管件与管材的连接部位施加足够大的径向压力，使管件、管材变生形变，并使管件密封部位形成一个封闭的密封腔，然后再进一步压缩密封腔的容积，使密封材料充分填充整个密封腔，从而实现密封，同时将管件嵌入管材使管材与管件牢固连接。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程12 施工准备→支吊架制作安装→管材、部件环压连接→管段安装就位→管段连接组网→阀门、补偿器等部件安装→分段试压→管网系统试压→验收。5.2操作要点5.2.1施工准备1在安装施工前应对管材、管件的外观进行检查，管材、管件内外壁应光滑无明显损伤。应提供有产品合格证及检测报告。运输与放置应避免磕碰，防止管材表面被划伤或凹陷变形。橡胶密封圈应光滑无裂痕。5.2.1管材及成品管配件实物图2安装部位的墙面、楼板、天棚面应施工完毕且经验收合格，预留孔洞应经验收位置大小尺寸准确，误差在允许范围内。3安装前应计算好在地面连接的长度，确定管材、三通、90度弯头、阀门的部位，应错开支吊架的位置。橡胶密封圈应光滑无裂痕。5.2.2支吊架制作安装1薄壁不锈钢管道支吊架结合现场实际可用栽埋法、后置膨胀螺栓法、射钉法、预埋焊接法、抱柱法安装。2支吊架一般由角钢、圆钢、扁钢等制作而成。针对不同的安装部位，可制作成三角形、门形或抱箍形，如图5.2.2-1～图5.2.2-3所示。12 图5.2.2-1吊架图图5.2.2-2门型吊架图图5.2.2-3三角型支架图3由于薄壁不锈钢管的管壁较薄，管卡采用扁钢（明装时采用不锈钢材质）煨制而成，煨好后，在扁钢管卡、管道托架与管道接触面粘贴一层橡胶绝缘软垫，起到避免发生电化反应和保护管道的作用。不能采用圆钢做管卡，以防止用力过紧，使管道表面产生凹形变形。扁钢管卡制作如图5.2.2-1～图5.2.2-3所示。当管径小于等于100mm时，采用扁钢规格为－30×2.5，大于等于100mm时，采用扁钢规格为－36×3。4立管支吊架间距的设置。由于管道连接到一定长度后的管路较碳钢管道刚性稍差，因此薄壁不锈钢管横管管道支架间距以下表为宜：表5.2.2薄壁不锈钢管管道支架的最大间距公称直径（mm）1520253240507080100125150200支架的最大间距（m）保温管2222.52.52.533.54555不保温管2.52.5333.544446665支吊架安装前应在建筑结构基层上弹线定位，确定支吊架的安装位置，根据管径大小画好须钻孔打眼位置。6暗装在管井的管道支吊架应在管井口设置型钢，上下统一吊线安装卡件。7明装的管道，管卡应采用不锈钢材料制作。8输送介质为热水时，管道的吊架、吊杆应有向热膨胀的反方向偏移。5.2.3管材、部件环压连接1地面预制和拼接的长度，以现场施工作业具体条件而定，把各预制和拼接好的管段连成通长管路系统的接头，尽量留在环压操作方便之处为宜，但主干管不超过10m为宜；支管预制长度以立管甩口到支管末端而不受结构影响为宜。2按照施工图和现场实测的长度确定管段长度，进行划线、切管。由于环压连接方式是一次性成型过程，如拆卸后，管端和管件不可二次利用，因此要确保12 管段长度准确无误。3管道整形。对切割好的管材进行整形，去除因切割而留下的毛刺，并校正管道的圆度。4装上密封圈（密封圈要适当外露3mm左右），至划线处，再将管子插入管件。管子和管件插入时应注意其轴线在同一条直线上。5手动或电动液压环压连接操作。环压操作前应根据管材规格选用合适的钳口和环压模具。拿出上模一侧的连接插销，揭开上模，放入安装好密封圈的管材、管件，对准环压位置后，合上上模，插上插销（确定插销插到位）。当采用电动液压机具连接时，在压力表上设定液压的上限压力值（此值不超过45MPa），打开电动机开关开始加压，当液压压力值达到设定值时，电动液压机自动停止工作，卸压阀自动卸压。完成环压过程。当管径≥DN80的管道需进行二次环压，将管子与钳口相对旋转≥15°后，进行第二次环压。手动液压机具连接时应注意观察压力值控制在设计值，如图5.2.3所示。图5.2.3环压操作过程示意图6检查成品环压质量。环压完成后，应检查环压部位的质量：如环压操作彻底，则外露的胶圈边缘（约3mm）被完全环压的管口切断，使之与整个胶圈断开，可以用手轻轻撕去；如果胶圈边缘外露部分没被切断，无法用手轻轻撕掉，则说明环压操作没有压到位，应重新进行再压一遍。7检查已连接好的管段的质量，确保平直美观，管件方向正确。合格后做好安装准备。5.2.4管段安装就位1将在地面上连接成一定长度的管段，整体水平安装到预定位置。高大空间的管段起吊点应均匀布置，且同时同步起吊。吊起后轻放至安装部位的支吊架上，用管卡卡住，管卡带上螺母两到三扣，以不拧紧为限。待整条管路排齐对正后，上紧螺母固定管道。如图5.2.4-1所示。图5.2.4-1管段均匀起吊2暗装支管直接将管段在结构施工中预留的管槽中固定牢固。12 3暗敷在加气混凝土砌块墙体内的管道，墙面的开槽尺寸应在长、宽、深度三个方向扩大，扩大尺寸以能伸进相应管径的模具为限。如DN30的管道，接口开槽部位尺寸应为100×30×150mm，这样做的目地方便管道的检修和更换：如某一接头出现渗漏，需进行重新环压，则只需打开这个接头部位的装饰墙面，将模具伸入即可操作。而不需将整根管道的装饰墙面全部打开，以便将管接头拉出并将模具套上才能操作。如图5.2.4-2所示。图5.2.4-2暗敷开槽5.2.5管段连接组网1两管段连接施工时，必须保证环压操作时管道与模具的垂直。2作业受环境限制时，特别难以操作之处，如高大空间紧贴梁板下方的水平干管施工，可采用自制小型升降平台，此升降平台有制作简单、体积小、重量轻、易于搬动和操作的特点，可以轻松搬到图5.2.5高大空间升降平台安装高空脚手架平台上，将电动液或手动压机和模具放在此升降平台上，升到需要高度，控制好管道平直度后，进行环压连接施工。如图5.2.5所示。5.2.6阀门、补偿器等部件安装1立管、主干管上的阀门应设置单独的支吊架。如图5.2.6-1所示。图5.2.6-1阀门处设支吊架图5.2.6-2成品管件2管道与阀门的连接采用成品管件，如图5.2.6-2所示，进行法兰连接和丝接。3管道补偿器设置和安装要点1）输送热水的薄壁不锈钢管道应尽量利用自然弯补偿，直线段过长时则应设置补偿器。12 2）补偿器的型式、规格、位置应符合设计要求。3）管道伸缩补偿器应设在两个固定支撑件的中间部位，如图5.2.6-3所示。5.2.7管道试压铺设、暗装、保温的给水管道在隐蔽前应做好分段水压试验。管道系统安装完后进行综合水压试验。图5.2.6-3伸缩补偿器6.材料与设备6.1材料6.1.1本工法所使用的主要材料的品种、规格及质量要求应符合表6.1.1的规定。表6.1.1主要材料品种及质量要求表序号材料名称规格、型号主要参数、性能及技术指标单位数量备注1薄壁不锈钢管材DN125壁厚2.0mm、DN100壁厚1.5mm、DN80壁厚1.5mm、DN65壁厚1.2mm、DN50壁厚1.0mm等金属元素成份0Cr18Ni9或0Cr17Ni12Mo2m根据工程实际情况确定应提供产品合格证、质保书和材质检测报告2连接管件承插式、带1-2道环形槽直通成品管件金属元素成份0Cr18Ni9或0Cr17Ni12Mo2只根据工程实际情况确定应提供产品合格证、质保书和材质检测报告3密封圈O型材料质为氯化丁基橡胶，表面光滑无裂痕，公称压力要求1.6MPa，工作温度为-20OC-110OC。只根据工程实际情况确定应提供产品合格证、质保书和材质检测报告4三通900弯头规格、型号同管材应与管材配套，材质要求同管材只根据工程实际情况确定应提供产品合格证、质保书和材质检测报告5阀门规格、型号同管材应与管材配套，材质要求同管材只根据工程实际情况确定应提供产品合格证、质保书和材质检测报告注：本工法所涉及的其它材料，如支吊、橡胶绝缘软垫、管卡、型钢等品种、规格、技术性能、数量均应符合相应施工工艺要求，并应提供相应的质保资料。补偿器应根据实际情况选用。6.1.2搬运过程应严禁抛、摔、拖，使管材外观明显受损。进场后认真做好核对、验收、入库管理工作，确保材料质量，并应堆放整齐、进行覆盖、标识，堆放场地不得有积水，特别不得与污水、有腐蚀性物质混放，以免影响管材表面的光泽和美观。6.2机具设备及仪器12 6.2.1本工法所采用的主要机具设备及仪器规格型号等见表6.2.1。表6.2.1主要机具设备及仪器表序号机具设备或仪器名称规格、型号单位数量用途1电动或手动液压环压机0-100Mpa台根据工程具体情况确定环压操作2砂轮切割机精工只根据工程具体情况确定切管3台钻LF-13台根据工程具体情况确定管材加工4阀门打压机具0～10Mpa个根据工程具体情况确定阀门耐压测试5升降工作台自制或成品台根据工程具体情况确定高空安装操作平台6电动或手动试压泵0～4Mpa台根据工程具体情况确定管网系统压力试验注：每班施工前，应检查机具设备试运行是否正常，不合格的机具设备不得投入施工；每班施工结束后进行清理保养，以维护机具设备的性能；仪表、测量仪器应定期检定合格，确保测量精确。6.2.2辅助用具及清理工具：扳手、卷尺、专用锉刀、电锤、钳子、工具包、水平尺、钢卷尺、线锤、划线笔、脚手板等。7.质量控制7.1质量保证与控制措施7.1.1应使用专用工具和专用密封圈。环压连接使用的O型密封圈为一个橡胶环，环的直径随管径的大小而不同（配套出厂），其宽度（随管径的大小而不同）15mm-30mm，厚2-3mm，密封圈与管段的接触面是面而不是线。环压连接对被连接钢管有合理均匀的收缩变形量，因此环压连接的管道强度较高。7.1.2切管作业完成时，要即时除去管道端部的毛刺，以免划破O型密封圈，校正管口的圆度和直径，以免影响管道连接完成后的密封质量。7.1.3预插管作业，在正式插管环压前，应先将切割好的管段与管件预插一次，达到足够长度（一般管件本身有环型突起，管段到达此处则不能再深入）后，应在管段上划线做好标记。预插完后，将管段拔出，将O型橡胶密封圈套入管段的划线部位，再正式将管段插入管件，当管端部距划线处时停止插管。施工操作过程中12 不能用插入深度来调节管位和调整管道实际长度。7.1.4环压时紧固的环压钳口应与管道轴心方向垂直，不得有倾斜角度，否则将影响连接质量。7.1.5管道安装时管卡和支吊架布置应合理美观，管卡和管道应接触紧密，但不得损害管表面。明装管道在支架上采用不锈钢支架或塑钢支架，暗装管道可用钢支架，要保证固定牢靠。支架与管道间应设置橡胶垫，以便形成面接触，保证管道安装质量。7.1.5连接完的管段应及时敷设到位，并有稳定的固定方式。如不能及时敷设安装，应放置到平整的地方，用垫木垫起来，防止踩踏、撞压导致接口变形、松脱。安装后的管道应用塑料薄膜包裹保护，防止其他施工工序的交叉污染，如图7.1.5-1～7.1.5-2所示。交工前撒除保护薄膜，露出管道光亮美观的外表。图7.1.5-1施工中管道塑料薄膜包裹图7.1.5-2施工完毕的管道塑料薄膜包裹7.1.6薄壁不锈钢管与其他材质相连接时，防止因电位不同而产生的电化学接触腐蚀。可采取缠生料带、绝缘垫片等绝缘材料进行连接。7.2本工法需遵照执行的国家、行业标准和企业标准主要有：7.1.1《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242；7.1.2《薄壁不锈钢管环压式连接施工工艺标准》QB/JSSL-01-2012。7.3质量控制7.3.1主控项目1室内给水管道的水压试验必须符合设计要求。2给水系统交付使用前必须进行通水试验并做好记录。3生活给水系统管道在交付使用前必须冲洗和消毒，并经有关部门取样检验，应在符合国家《生活饮用水标准》后方可使用。7.3.2一般项目1给水水平管道应有2‰～5‰的坡度坡向泄水装置。12 2给水管道和阀门安装允许偏差应符合表7.3.2的规定：表7.3.2管道及阀门安装的允许偏差和检验方法表项次项目允许偏差（mm）检验方法1水平管道纵横方向弯曲每1m全长25m以上1≯25用水平尺、直尺、拉线和尺量检查2立管垂直度每1m全长5m以上3≯8吊线和尺量检查3成排管段和成排阀门在同一平面上间距3尺量检查8.安全措施本工法施工过程中除了应严格执行《安全防范工程技术规范》GB50348、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ59、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33、《施工企业安全生产评价标准》JGJ/T77和《建筑施工安全检查标准》JGJ59等国家（行业）、地方安全规定外，尚应遵守以下安全措施：8.1现场成立项目安全管理机构，建立健全项目安全生产管理制度，并相应制订针对性、实施性强的安全操作规程；现场配备必要的安全防护设施和防护用品，并要求正确使用，高空作业时要确保操作平台稳固，穿好防滑鞋，加强劳动保护；提供可靠的安全操作环境。施工过程中专业工长、专职安全员等须做好各项安全生产监督检查工作。8.2由项目技术负责人、专业工长和安全员一道对操作人员进行岗前职业健康安全教育培训，培训考核合格后方可上岗作业。每班作业前进行有针对性安全操作、防护交底，将操作者的安全注意事项要讲述清楚、交待明白；每班施工作业前，应认真检查工作点范围，排除障碍及其他安全隐患后方可作业，施工中检查并制止安全违章行为发生。8.3加强作业人员安全意识教育，施工人员进入现场必须穿戴好安全帽、防滑鞋、安全带等劳动保护用品；电锤、钳子、扳手、卷尺、水平尺等工具要随手放入工具包内，以免掉落伤人，上下传递物件工具时，不得抛掷。操作时教育工人思想要集中，防止钉子扎脚和空中滑跌等。8.4施工现场应建立明火管理制度，严防火灾事故发生。施工现场临时消防等规定配足齐全有效的灭火器材或设施，严禁烟火、严禁吸烟。12 明火作业前应按规定程序履行动火审批手续，未经批准不得擅自动用明火，且防火措施、专人监护和灭火器材要落实到位。不得在易燃、易爆物品旁实施焊接工作，作业时应先将周围的可燃物移走或采用非燃烧材料隔离遮盖，焊接完成后，及时清理灭绝火种。9.环保措施施工现场除应遵守、执行《建筑施工现场环境与卫生标准》JGJ146、《建筑施工场界噪声极限》GB12523以及《ISO14001环境管理体系标准》外，施工过程中尚应做好以下环保措施：9.1现场应制定便于实施、检查、控制和考核的绿色环保施工指标和具体措施，严格遵守环保部门相关规定，采取有效措施预防和消除因本工法实施所造成的环境污染。9.2操作前在电动或手动液压环压机油泵下垫木板、橡胶垫等，预防油泵漏油污染地面的现象发生。9.3现场施工废弃物要临时集中堆放，并分类标识，以便及时回收利用或作清场处理，严禁垃圾随意堆放和抛撒。现场作业区设置楼层移动式厕所或小便桶，并每天安排专人清洗、更换。9.4施工过程中应选用符合环保要求的低噪声施工工艺和施工机具，对噪声超标的声源处（如砂轮切割机等）应采取安装消声器等措施控制噪声污染，施工场界噪声限值昼间控制在65dB、夜间控制在55dB。10.效益分析10.1经济效益本工法所用薄壁不锈钢管及其配件具有管材强度高、韧性好、耐腐蚀性好，接口采用液压环压机具连接方式，具有操作简单、施工快捷、提高工效、减少人工费用和材料损耗、降低施工成本、保证管道接头强度及密封性能等特点。且给水系统质量稳定可靠，不易发生渗漏现象，使用寿命长、维修费用低。经综合测算，每施工1000m薄壁不锈钢管环压式连接管网与传统的镀锌钢管、塑料复合管管网相比可降低成本、提高经济效益约4.77万元，经济效益显著。10.2社会效益本工法所使用的薄壁不锈钢管材、管件外观具有金属光泽柔和美观、内在材质耐蚀性能优越，各种配件规格齐全、通用，且在高大空间、狭窄空间、明敷、暗敷等不同空间环境均能安装施工，适用性强。作为一种永久性的接口连接方式，其施工12 设备简单、操作要点易于掌握、未增加任何施工难度，接口质量易于控制，连接工序一次完成，施工效率高，劳动强度低、施工后的管道接头强度高，密封性能好，不易发生渗漏现象，提高了管网连接施工质量。另外施工时摒弃了螺纹、套丝、焊接、胶接等传统给水管道连接技术的不足，减少了施工中的二次污染，保证了水质卫生，且安装后不需接口防腐处理，简化了施工工序，具有技术创新、关键技术科学先进合理、工艺成熟可靠、施工简便、节约材料、加快进度，提高工效、降低成本、质量稳定、安全可靠、经济实用等特点，社会效益显著。且在面临分质供水管网需大量改造的机遇下，具有极大的推广应用价值，市场应用前景广阔。10.3环保效益本工法采用便携式电动或手动液压环压机连接方式，接口连接操作时基本无噪声、废渣、废气、油污产生，施工时基本无边角余料和建筑垃圾，对环境影响极小，符合国家节能减排、绿色施工要求。11.应用实例本工法有关工程应用情况如表11所示：表11工法应用情况表工程名称工程地点结构形式建筑面积结构开始完工日期工法应用量应用效果**实验基地南京市草场门大街107号框架地上26层，地下3层55698m22010.06.18～2012.07.184460m操作快捷、质量可靠、安全卫生、绿色环保、使用寿命长、维护费用低珠江路劳动村(卓越SOHO综合楼)南京玄武区珠江路与龙蟠中路交叉口框架抗震墙地上15层，地下3层30310m22009.01.15～2011.04.211830m操作快捷、质量可靠、安全卫生、绿色环保、使用寿命长、维护费用低获市优和省级新技术应用示范工程中央路70号综合楼（万和尊邸）南京玄武区中央路70号框架抗震墙地上15层，地下3层28790m22010.05.18～2012.06.301575m操作快捷、质量可靠、安全卫生、绿色环保、使用寿命长、维护费用低中国科学技术大学管理科学教学科研楼合肥市金寨路与黄山路交叉口框架地上16层，地下1层27500m22007.01.10～2008.07.30630m操作快捷、质量可靠、安全卫生、绿色环保、使用寿命长、维护费用低获省外“扬子杯”优质工程奖12'