热镀锌管道无损安装固定支架研究与应用

随着国家提出“双碳”目标的要求，对建筑施工产业结构的环保要求也更加严格，因此积极推动低碳技术创新与成果转化尤为重要。对于传统热镀锌钢管镀锌层破坏后进行二次镀锌或防腐处理，存在镀锌困难、成本过高，效率低、施工质量差的问题。以北京市某棚户区改造安置房项目为依托，开展热镀锌管道无损安装固定支架的研究，研究出一种装配式限位块的施工方法并应用于项目中，取得了良好的经济效益和社会效益。

1　工程概况

北京市某棚户区改造安置房项目为住宅楼小区工程，总建筑面积14.11万m2，含10栋住宅楼，地上17~20层，地下2~3层，含地下车库2层及配套商业公共服务设施3栋。采暖系统热源由地下车库1换热站直接供应，工程采用散热器集中供暖系统，供暖系统分低区和高区，10层及以下为低区，10层以上为高区。供暖系统采用共用立管的分户独立系统形式，主干管设置在地下2层顶板下，供回水立管设置于公共管井内，管道采用热镀锌钢管，主干管和立管采用波纹补偿器进行伸缩补偿，管道采用离心玻璃棉进行绝热保温。项目共安装固定支架298套，其中规格在 DN 100以下的固定支架244套： DN 32的48套、 DN 40的6套、 DN 50的4套、 DN 70的148套、 DN 80的36套、 DN 100的2套。

2　施工难点分析

2.1　热镀锌钢管上无损安装固定支架

补偿器安装时，应在补偿器两侧设置专用支架，一侧为固定支架，限制补偿器补偿管段的长度；另一侧为导向支架，限制管道受热胀冷缩应力后的切向形变，使补偿器与管道能够保持同轴，如图1所示。

      

图1　波纹补偿器的安装示意

固定支架安装需在管道上设置限位装置，通常采用焊接的方式对限位装置与管道进行可靠连接。对于 热镀锌钢管焊接后应再进行二次镀锌处理。因焊接时的高温会破坏热镀锌管内外壁两侧的热镀锌层，如处理不好，会加速焊接处的腐蚀，影响管道强度和寿命。近年来根据国家对环保的严格要求，能进行镀锌的加工企业捉襟见肘，且成本较高，采用施工现场防腐处理的措施水平不高，对施工质量控制影响较大。

2.2　竖向采暖管道绝热层不间断设置固定和导向 支架

此项目设计图纸要求采暖系统管道绝热层不得间断。固定支架和导向支架因其功能的特殊性，要保证与管道有牢固的固定点和接触点，以满足管道膨胀发生形变时有足够的应力约束管道。但绝热层不间断势必要在管道与支架间设置木托，以隔绝热桥。

水平管道的固定支架及导向支架设置木托较为容易，在支架上设置木托后利用抱箍卡住，管道与支架间利用PA66尼龙板或四氟乙烯垫块隔离板隔离即可实现功能。但竖向管道由于管道自身重力原因，固定支架及导向支架设置木托时，将影响支架与管道间固定点和接触点的可靠性。

3　技术方法

3.1　热镀锌钢管与固定支架间装配式限位块施工

在借鉴钢板哈夫节和沟槽管件的连接形式的基础上，经过研究，发明了一种造价成本低、安装效率高、很好实现功能效果的固定支架限位装置，以实现热镀锌钢管上无损安装固定支架的目的。

3.1.1　关键技术特点

以不破坏热镀锌钢管镀锌层为核心目标，在管道与固定支架连接时，利用安装装配式限位块，既保证了管道镀锌层的完整，又实现了热镀锌钢管的固定。

3.1.2　创新要点

（1）研发一种限位块装置，利用双侧管道抱卡，使其内壁增加肋筋，成为固定支架限位块。

（2）为配合固定支架限位块的结构特点，选取井字形固定支架作为热镀锌钢管专用固定支架。

（3）对现有施工机械电动割管套丝机进行创新性改造，制作压槽刀片，使其可在管道任意位置进行“匚”形压槽工作。

3.1.3　工艺作法

（1）固定支架采用型钢制作，支架根部采用型钢或钢板制作，如图2所示。

      

（a）               （b）

图2　双管和单管固定支架示意

（a）双管固定支架；（b）单管固定支架

（2）双侧管道抱卡限位块预制加工分为圆钢煨制、肋筋位置测量划线、肋筋焊接、焊口打磨、刷漆防腐5个步骤。

圆钢煨制：首先挑选1根顺直的直径为6mm圆钢，截取长度宜不小于双侧管道抱卡本体曲面长度2/3，且不大于双侧管道抱卡本体曲面长度的圆钢。将圆钢煨制成弧形，弧度应完全贴合双侧管道抱卡曲面。

肋筋位置测量划线：由双侧管道抱卡两端面向里内侧10mm处，利用油性记号笔沿双侧管道抱卡内表面画出2道直线，该直线即肋筋焊接位置。

肋筋焊接应采用双面满焊，焊接部位应保持在圆钢下半部分，并保证圆钢上半部分平整，焊口质量应良好。焊口冷却后，使用30目砂纸打磨，并对焊口及焊口附近双侧管道抱卡表面进行刷防锈漆防腐处理。限位块成品如图3所示。

      

图3　限位块预制成品示意

（3）镀锌钢管压槽。限位块安装位置应在固定支架的两侧，并应保证限位块能够紧靠固定支架，原则上不留间隙。利用刻度尺对加工好的限位块肋筋位置进行测量。测量点的位置应位于两道肋筋顶端中心。根据固定支架上管道与限位块的相对位置尺寸、限位块的肋筋尺寸，确定肋筋对应管道“匚”形凹槽的位置，并利用油性记号笔标记。将电动割管套丝机上割管器的刀片更换为研发的特制压槽刀片和刀片专用轴。压槽刀片及刀片专用轴采用高强度钢材制作，具有良好的耐磨性、抗腐蚀性、韧性。

将管道固定在电动割管套丝机上。在管道标记位置上放下割管器，并核对压槽刀片应与压槽标记吻合。核对无误后，转动割管器手轮，顶紧管道，套丝机调成低速挡并启动机器。缓慢转动割管器手轮，直到压出深1.5~2mm“匚”形凹槽，如图4所示。

      

图4　管道滚槽示意

镀锌钢管压槽完成后，将管道放置在固定支架上，并完成其余管道及管件连接。管道安装完成后，首先复核“匚”形凹槽位置是否与限位块肋筋尺寸一致，无误后将限位块安装在管道上，并将限位块螺栓紧固。

3.2　竖向绝热层不间断管道固定支架及导向支架 施工技术

3.2.1　关键技术特点

（1）导向支架（套管）。导向支架利用预埋在楼板内的一般填料套管，增强导向支架的牢固性。套管安装时应高出完成地面2~5cm，利用角钢在套管上边缘焊接出1个木托框，木托框与套管双面满焊，保证套管内径，进而保证绝热层厚度。待管道安装完毕，管道应在套管正中。利用垫木托将其外圈切割成方形，尺寸应每边稍大于木托框0.5cm，削成坡口。利用锤子将木托嵌套进木托框，利用木托夹住绝热管道，使其对管道的侧向形变进行约束。

（2）固定支架。固定支架采用稳定三脚架结构，采暖立管管道为热镀锌钢管，因此宜不采用焊接限位块的方式固定管道，具体作法见热镀锌钢管与固定支架间装配式限位块施工方法。

3.2.2　工艺作法

（1）导向支架（套管）。以本工程 DN 70mm采暖立管为例：管道采用热镀锌钢管，管道规格 DN 70mm，管道外径76mm。绝热层为离心玻璃棉，绝热厚度60mm。因此管道绝热层直径应为196mm。套管应选用 DN 250焊接钢管（外径273mm）制作，角钢框内边长选取为22cm。

角钢与角钢之间应斜口对焊，焊缝双面满焊，保证焊口质量。角钢块焊接完成后，将套管置于其上正中位置，用记号笔在角钢框上画出套管边缘，利用角磨机切除重叠部分。形成最终木托框，切割完成后，将套管与角钢框组合焊接，套管上边缘与角钢框下表面齐平，焊缝双面满焊，保证焊口质量。

套管安装前应进行套管内壁刷漆及焊口刷漆。套管安装位置要准确、平正，不得歪斜。土建浇筑楼板完成后，应对套管外壁外露部分进行表面清理、补刷防锈漆。管道安装前应对套管定位进行复测，保证套管与待安装管道同轴。管道安装完成后进行垫木托的嵌套。木托尺寸应每边大于角钢框5mm，削成坡口。利用锤子将木托嵌套进角钢框，利用木托夹住管道，使其对管道的侧向形变进行约束。木托嵌套完成后方可进行管道绝热，绝热材料应包缠至木托处，且顶住木托，防止木托在管道发生形变时脱出角钢框。

（2）固定支架。固定支架结构为稳定三脚架结构，采用10号槽钢制作，槽钢之间焊口双面满焊，利用4个M16膨胀螺丝固定在结构强上。固定三脚斜撑与墙体夹角以30°~45°为宜。固定梁槽钢背面距墙距离与保温外皮距墙距离宜相同。隔离板贴附在固定梁上下两侧，可用双面胶固定。防止管夹与固定梁形成热桥。装配式限位块安装在管道上，应当在固定梁上下两侧，安装要求见热镀锌钢管与固定支架间装配式限位块施工方法。待装配式限位块安装完毕后，方可进行管道绝热（限位块也需要绝热）。

4　效益分析

热镀锌钢管与固定支架间装配式限位块施工方法的应用，解决了因热镀锌管焊接限位块后出现锈蚀的现象，降低了施工成本，保证了施工质量；减少了施工现场二次镀锌工艺的需求，符合国家对环境保护的相关精神；优化固定支架的安装工艺，有利于实现限位块的模块化生产。限位块与固定支架间进行防热桥处理，热流量损失较少，环保节能效果显著。

5　结束语

在建筑行业为实现国家“双碳”目标而推行模块化、减量化、绿色环保施工的要求下，热镀锌管道无损安装固定支架的研究与应用，研发的限位装置施工技术在机电安装工程领域中对机电安装模块化、减量化、绿色环保施工具有积极的作用。