预制技术在工业管道施工中的应用

2021-01-16董仕雁中油新疆石油工程有限公司

环球市场 2021年20期

董仕雁中油（新疆）石油工程有限公司

随着BIM技术的推广与应用，设备采取工厂化、模组化预制施工技术已是行业内的大趋势。工业管道施工中存在着管道尺寸大、设备多而大等特点，其中管道和设备机组作为重要节点，其安装速度与施工质量对装配式模组化施工起着决定作用。

一、项目概况

某在建项目管道工程主要施工内容为CT栋和室外管廊的管线及设备安装。施工重难点如下。1）管道管径大，主管道管径达到DN1500。设备多，循环水系统设备泵组共66台。2）地下室空间狭长，单根主管道总长度约124m，仅靠一个吊装口与外界连接。每3.6m设置钢结构支架，钢结构支架牛腿间距不足1.5m，小于管道外径。3）管道焊接工作量大且质量要求高，管道焊缝累计近9万寸，均要求氩弧焊接。本工程现场空间狭小且设备安装标准化程度高，焊接质量要求高，采用工厂化预制技术，可提升工程质量，减少现场作业时间。采用管道滑道式工艺解决主管道运输难题，并基于BIM技术完成焊接工作的质量管控。

二、安装前准备

（1）在装配式管道制作期间，按照设备基础图进行设备基础浇筑。（2）设备基础浇筑完成后进行复测，与模型的位置精准重合，以减少安装误差。（3）惰性块必须按照大样图进行制作。以减少垂直误差。（4）阀门、配件等材料的进场和复核，如果发现与模型的参数不一致马上与加工厂联系调整管道的尺寸。（5）水泵等设备进场后进行复核。需要提醒加工厂预留能够消除水平和垂直误差的配件进行现场消差。（6）编制安装作业指导书，对作业人员进行面对面技术交底；安装前进行技术及预制管道进度计划交底。

三、各功能管道安装区域划分和深化

项目团队通过BIM技术对能源站进行深化设计，首先考虑整体调整设备安装位置以达到运维和装配式安装的最优方案，之后再优化管道路由，以减少管路在能源站内的阻力，使管道与能源站外的管道顺应连接。为了减少站外管道在通道的翻弯连接，部分管内进行翻弯连接。最大限度地提升站内的有效空间。

四、管道预制

（一）预制方式

循环水系统主管道采用DN1500镀锌碳钢管道，单根长12m，自重8t，壁厚16mm。采用钢结构支架，不适宜与水泵设备组成设备单元进行模块化安装，因此采用标准化阀组件预制方式。利用项目工程预留场地，搭设管道预制加工厂。基于BIM技术对预制工厂进行设计，合理规划材料堆放区、管道切割区、管件焊接区。

（二）预制流程

1.主管道预制

DN1500主管道的出厂长度通常为12m/根，利用BIM技术，考虑焊缝位置，支管开口位置，对主管道进行切割，切割后每段管道长度12m、11m、10m不等。将定尺后的材料明细表提供给厂家，由厂家根据需求进行生产，做到主管道现场零切割。使用等离子切割机完成管道开孔，开孔大小与支管内径一致，采用V型坡口进行打磨。

2.阀组段预制

将主管道三通口，水泵进出口设为补偿段，现场完成焊接。设备进出口阀组为预制标准段，出具相应的预制加工图。管道进场后，依照加工图纸完成相应阀组管段的管道下料、切割、焊接和法兰焊接。

五、测量定位

将BIM深化模型导入至U360放线机器人系统中，通过放线机器人一个架站点完成所有放样点的方式，进行管道与设备安装定位测量。具体操作如下：（1）本次设备及管道定位以分集水器位置为基准点，架站点选择在靠近分集水器的通道处。测量放线定位。（2）管道放线定位由总管到干管再到支管。使各管线互不交叉，同时留出保温及其他操作空间。（3）定位时。按BIM模型深化后的管线走向和轴线位置，根据机器人放样测量后的定位点弹画出管道、支架安装的定位基准线。（4）机器人精准放样误差控制在2mm以内，确保管道和设备安装位置的准确性。

六、管廊管道

室外管廊管道采用不锈钢管道、PE管道，进场长度为6m/根，加工厂内进行接长预制焊接为12m管道。不锈钢管道充氩焊接，焊口酸洗、钝化，PE管道焊口进行100%的翻边对称性、接头对正性校验。

七、管道安装

1.预制管组机械化整体提升。将多段预制主管道、管组及预制支吊架进行地面拼接，形成组合式预制管排。利用手动葫芦、电动葫芦或顶升装置在地面作业将预制管排或预制管组模块提升就位实现螺栓栓接固定。

2.设备与管道安装消差。待管道与水泵、制冷机组等设备定位后，将循环水泵作为控制基准段。与其安装对接的管道管段，按照精细化模型和管道加工图进行二次调整，确保误差消除后再行连接，以减小管道的现场安装误差。

3.管道安装标准。制冷机房的冷却水管、冷冻水管均采用全工厂化预制制作，施工现场冷却水管、冷冻水管通过法兰螺栓连接固定；管道安装前要将管子及管件内部的杂物清理干净，并按设计要求进行水冲洗。

八、管道运输

针对CT栋管道特点，创新性采用大型管道滑道式工艺安装。通过在钢结构管道支架上安装运输轨道，管道通过轨道车由卷扬机依次拉入地下室中。为保证管道运输，在吊装口位置增设临时支架及滑轨。基于BIM技术对轨道车进行设计，轨道车滚轮与轨道规格匹配，确保运输稳定。轨道车的作用是减少和降低管道在管廊支架横梁上水平推动的摩擦力。管道运输前对管道运输方案进行模拟并交底，进行临时支架安装，轨道安装和轨道车就位。管道轨道就位后，使用卷扬机进行牵引到指定位置，然后使用叉车进行提升，拆除轨道，进行管道对口焊接。本工艺可以在所有支架横梁安装后，再进行管道安装，克服了传统先上管后焊接支架横梁工艺的工效低、高位焊接质量差的缺点。