可调节高度的管托固定室内主消防管道设计与应用研究

摘要：通过设计一种可调节高度的管托来固定室内主消防管道，达到了采用简易安装方法实现室内主消防管道不同位置的坡度要求。设计研发的新型管托主要由两侧含洞口的纵向角钢、可调节高度的底部角钢以及对称设置的加长螺栓组合而成。施工时，首先使螺栓穿越底部角钢与和两侧纵向角钢各自的洞口，其次调节底部角钢位置到坡度对应的计算高度，拧紧螺母固定底部角钢，最后再拧紧两侧的加长螺栓，防止底部角钢在管道重力作用下向下滑移，这就方便快捷实现了主消防管道整体安装的坡度要求。关键词：可调节高度；管托；室内主消防管道；坡度；角钢；加长螺栓一、设计背景目前室内主消防管道安装施工中，主消防管道的托架一般是采用焊接固定，而U型管卡一般是采用螺母拧紧固定。为了满足主消防管道不同位置的坡度要求，传统的做法是采用底部完全焊接好的不同长度的托架固定消防管道，首先根据坡度和跨度计算出管道在托架位置的高度，再利用托架上方在钢梁上的焊接位置进行高度调整。这种利用焊接位置调节管道高度的传统方法操作不灵活，施工效率低，若出现质量技术问题返工代价较高，也影响工期。鉴于以上这些不利因素，本文提出了能否设计一种可调节高度的管托来固定室内主消防管道的新思路[1]。二、设计条件（一）项目条件贵港市荷润物流城（一期）1#快递用房、2#快递用房项目为广西贵港荷润实业投资有限公司投资兴建，项目位于贵港市金港大道西延段北侧（西江监狱东侧），建筑结构形式为钢结构，地上一层，建筑高度9.5m，跨度是200m，室内消防干管设计要求的坡度是2‰，共4个分区，前后坡度高差为40cm。消防水源是市政自来水，从市政管网引入一根DN200管供应本工程生活及消防用水[2]。（二）資源分析团队技术力量雄厚，人员业务素质高，现场经验丰富。现场的既有焊接设备、切割设备、各种材料准备充足。有专门的设备改造车间，受外界干扰小。人力、物力、资金等均有所保障。三、创新设计方案（一）设计原理室内主消防管道托架安装的传统做法是采用底部完全焊接好的不同长度的托架固定消防管道。根据坡度和跨度计算出管道在托架位置的高度，再利用托架上方在钢梁上的焊接位置进行高度调整。这种方法安装不灵活，施工效率低，若出现质量技术问题返工代价较高，也影响工期。本设计突破传统常规的管托安装原理，自主研发了可以调节高度的管道托架（由两侧含洞口的纵向角钢、可调节高度的底部角钢以及对称设置的加长螺栓构成）。托架安装时，首先根据坡度和跨度计算出管道在托架位置的高度，然后使螺栓穿越底部角钢和两侧纵向角钢各自的洞口，再调节底部角钢位置到坡度对应的计算高度，拧紧螺母固定底部角钢，最后再拧紧两侧的加长螺栓，防止底部角钢在管道重力作用下向下滑移[3]，方便快捷实现了室内主消防管道整体安装的坡度要求。具有设备简单、环境影响小、可实现管托底部高度灵活调节、避免因纵向角钢顶部焊接位置不当造成的返工、提高施工效率、节约经济成本等优点，是一种经济实用、有发展前景的绿色施工工艺[4]。（二）设计结构图（三）可调节高度管托设计参数四、所需材料和设备（一）材料（二）设备五、方案实施（一）施工工艺流程（二）操作要点1.施工准备（1）认真熟悉图纸，根据施工方案、技术安全交底的具体措施选用材料，测量尺寸，绘制草图，预制加工。（2）核对有关专业图纸，检查各种管道的坐标、标高是否交叉或排列位置不当，及时与建设单位研究解决、办理洽商手续。（3）检查预埋件和预留孔洞是否准确。（4）检查管材、管件、阀门、设备及组件等是否符合设计要求和质量标准。（5）要安排合理的施工顺序，避免工程交叉作业干扰影响施工。2.制作管道托架（1）消防管道支架一般使用角钢制作，制作支架时，切割的尖锐处需打磨平滑，防止对人体造成伤害，制作完的支架需刷上防锈漆。（2）消防支架根据不同安装位置有两种样式，分别是U型支架和L型支架，U型支架也称为防晃支架，本项目U型支架使用在DN200的主消防管道上。（3）消防管道支架上的孔禁止采用气焊开孔，而且孔径比螺丝直径大1-2mm为宜，开孔的位置有：两侧纵向角钢的下端、角钢片的顶面、底部角钢与纵向角钢的贴合面、垂直面[5]。（4）室内消防管道可调节管托支架主要由两侧含洞口的纵向角钢、角钢片、可调节高度的底部角钢以及对称设置的加长螺栓组合而成，结构详图见图2。可调节高度管托结构设计参数见表1。（5）角钢片应与两侧纵向角钢焊接牢固，主要是防止下部螺栓向下滑移，起到二次加固的作用。3.测量定位利用两头的管道托架拉水平施工线来确定中间钢梁处管道托架两侧纵向角钢顶部的焊接位置。4.安装管道托架（1）消防管道支架的安装高度和间距，应根据设计要求和消防规范制定。管道支架应固定在楼板上或承重结构上。（2）施工时，首先根据测量位置将两侧纵向角钢的顶部焊接在钢梁上，然后根据设计坡度计算出该位置的管道高度，再调节底部角钢的位置，采用两侧螺栓将底部角钢和两侧纵向角钢固定起来。为了防止底部角钢在管道重力作用下向下滑移，最后采用加长螺栓将角钢片和底部角钢固定[6]。（3）室内消防管道可调节管托支架的安装位置，不应妨碍喷头的喷水效果。5.固定消防管道（1）管道安装前应校直管子并清除内部杂物。（2）利用2台移动升降机及人工配合方式将管道放入托架内。（3）管道放入托架内，调整管道位置，利用U型管卡固定管道位置，使其不再左右晃动。（4）停止安装时，已安装的管道敞口应该封堵好。如需在镀锌钢管上开孔焊接时应提前预制，严禁在已经装好的镀锌管道上开孔施焊。6.检查支撑稳定情况管道安装完成后，检查托架两侧纵向角钢是否焊接牢固、底部角钢是否在管道重力作用下向下滑移、加长螺栓、调节高度螺栓及U型管卡螺栓是否松动，如发现不稳定情况，应立即进行加固处理[7]。六、管道托架安装的质量保证措施（一）管道托架间距设置管道托架间距应合理布置，位置不应阻碍其他管道的布置，管道托架的设置间距详见表4。（二）管道托架安装过程注意事项托架焊缝不得有漏焊、欠焊等缺陷，焊接变形应予以矫正。管道的切割采用切割机切割，严禁采用气焊工具或电焊工具切割管材。托架应固定牢固，横梁要水平，吊杆要垂直，焊缝距托架边缘必须大于50mm。架空管道当系统工作压力小于等于1.20MPa时，可采用热浸锌镀锌钢管；当系统工作压力大于120MPa时，应采用热浸镀锌加厚钢管或热浸镀锌无缝钢管；当系统工作压力大于1.60MPa时，应采用热浸镀锌无缝钢管。架空管道的连接宜采用沟槽连接件（卡箍）、螺纹、法兰、卡压等方式，不宜采用焊接连接。当管径小于或等于DN50时，应采用螺纹和卡压连接，当管径大于DN50时，应采用沟槽连接件连接、法兰连接，当安装空间较小时应采用沟槽连接件连接。相互连接的法兰端面或螺纹轴心线应平行、对中，不应借法兰螺栓或管接头强行连接。管道连接紧固法兰时，检查法兰端是否干净，采用3-5mm的橡胶垫片，法兰螺丝的规格应符合规定，紧固螺栓应先紧固最不利点，然后依次对称紧固，法兰口应安装在易拆装的位置[8]。架空充水管道应设置在环境温度不低于5℃的区域，当环境温度低于5℃时，应采取防冻措施；室外架空管道当温差变化较大时应校核管道系统的膨胀和收缩，并采取相应的技术措施。管道穿墙应设置套管，套管与管道之间缝隙宜采用阻燃密实材料填实，且断面应光滑。管道的接口不得设置在管套内。托架的位置以不得妨碍喷头喷射效果为原则，一般托架距喷头大于300mm。为了防止喷头喷水时管道产生大幅度晃动，干管、立管均应加设防晃固定支架，防晃固定支架能承受管道、零件、阀门及管内水的总重量和50%水平方向推动力而不损坏或者产生永久变形。七、经济效益以贵港市荷润物流城（一期）1#快递用房、2#快递用房项目为例进行经济效益分析，本项目两个快递用房室内消防干管设计要求的坡度是2‰，跨度是200m，共4个分区，前后坡度高差为40cm。采用可调节高度的管托调整管道坡度与传统通过钢梁上焊接位置调整坡度的做法经济效益对比如表5所示。从表5可以看出：可调节高度的管托调整管道坡度方式比传统通过钢梁上焊接位置调整坡度方式总成本节约了10205.10元，除此之外，维护检修费用预估可以节省1600元；可调节高度的管托调整管道坡度比传统通过钢梁上焊接位置调整坡度工期能提前5天。按照每天项目开支10000元，则可以节约10000元×5天=50000元；采用可调节高度的管托调整管道坡度方式可以实现总的经济效益为：10205.10+1600+50000=61805.10元。结