余翔 曾候辉 刘虎 刘铭 杨鑫
中国建筑第八工程局有限公司 上海
摘要：近年来，机电管线安装的美观性得到社会的广泛关注，而越来越多的弧形结构导致机电管线安装难度越来越大。传统的直管+小弧形短管方案已不能满足我们感观上舒适度的要求。以下结合杭州奥体中心主体育馆、游泳馆项目，讲述弧形风管、弧形水管、弧形桥架施工工艺。经实践，该工艺达到的弧形效果良好，可供类似项目借鉴。
关键词：弧形管线 BIM技术 弯管机
引言：杭州奥体中心主体育馆、游泳馆机电安装工程，总建筑面积约39.69万㎡，为造型新颖的大型公建项目，服务于2022年亚运体育、游泳赛事。本项目存在大面积弧形结构，主要分布在地下一层、地下二层、体育馆主体，涵盖机电全专业管线施工。本项目要求争创鲁班奖，故弧形区域的弧形管线安装尤为重要。以下主要介绍本项目各专业弧形机电管线施工工艺。
一、弧形风管施工工艺
1、工艺原理
本项目采用小曲率全梯形弧形风管安装工艺，其原理是根据“圆弧可以由无数个直线段组成”，针对弧形风管来说，可以理解为由无数个等腰梯形风管组成。按照BIM深化图上的弧度，将弧形风管切分成外边长为2m的弧度段，每节风管以两个法兰边为腰，做成等腰梯形风管。此方案每节风管有两个面为长方形，两个面为梯形，而且每节梯形管长边与短边的偏差，每2m也仅在5~40mm，因此虽然每节风管均不带弧度，但拼接起来的效果基本上接近了弧形。
2、工艺流程及操作要点
全梯形弧形风管制作施工流程见图1.1：
图1.1 全梯形弧形风管制作工艺流程图
（1） 图纸深化
依据设计图纸，运用BIM进行管线排布，结合结构弧度，进行管线弧长、弧度等参数标注。
图1.2：弧形区域风管深化设计出图
（2） 风管上下表面展开下料
弧型风管制作的关键是弧型风管上下表面的展开下料，其余均同矩形风管的制作。如图（ａ）弧型风管ＡＢＣＤ所示，由深化图纸可得知弧型风管内外弧所对应的半径R1和R2分别为23.4ｍ和22.9ｍ，考虑到两者很大且相差很小，其同心圆圆心离风管很远，我们采用近似法来展开。联系实际，假设每节弧型风管外弧L2长为2m，由弧长公式Ｌ＝α*Ｒ（Ｌ为弧长；α为弧长Ｌ所对应的圆心角；Ｒ为弧长Ｌ所对应的圆半径。）可得内弧L1＝R1*L2/R2＝22.9ｍ*2ｍ/23.4ｍ＝1.96ｍ。依此，我们可在平面图上把内外圆弧L1、L2各作10等份，接着以风管宽500mm及L1/10、L2/10作出分样图等腰梯形EFGH（如图ｂ），然后再用分样图EFGH在平板上依次画出10块，即成所求弧型风管上下弧型表面的展开图，见图（ｃ）。连接内外弧长时应加以复核修正，以减少误差，且需要咬口和翻边的部分应留出余量。
图2.3：弧形风管下料展开图
（3）风管折方、咬口、上法兰、铆接
风管折方、咬口、上法兰、铆接流程详见下表1.1：
表1.1 风管折方、咬口、上法兰、铆接流程
注意事项：
1、咬口后的板料按画好的折方线放在折方机上，置于下模的中心线。操作时使机械上刀片中心线与下模中心重合，折成所需要的角度。折方时应互相配合并与折方机保持一定距离，以免被翻转的钢板或配重碰伤。
2、咬口完成的风管采用手持电动缝口机进行缝合，缝合后的风管外观质量应达到折角平直，圆弧均匀，两端面平行，无翘角，表面凹凸不大于5mm。
3、风管与法兰组合成形时，允许偏差见下表1.2：
表1.2：风管与法兰组合偏差表
4、风管与法兰铆接前先进行技术质量复核，合格后将法兰套在风管上，风管折方线与法兰平面应垂直，然后使用液压铆钉钳或手动夹眼钳用5×10铆钉将风管铆固，并将四周翻边；翻边应平整，不应小于6mm，四角应铲平，不应出现豁口，以免漏风。
（4）风管编号及安装
风管预制完成后进行上下表面及位置编号，如下图1.4所示：
图1.4：风管编号图（X-01：下表面01号风管）
1）风管组对
将成品风管运至安装地点，按顺序进行排列，每个系统风管的各部分尺寸和角度确认准确无误后，开始组对。
2）连接
空调风管法兰垫料采用4mm厚阻燃闭孔海绵橡胶条，排风排烟风管垫料法兰垫料采用3.5mm石棉橡胶板，榫形连接。法兰压紧后垫片宽度与风管内壁平齐，外边与法兰边一致。法兰垫片既不能伸入风管内影响风管送排风，也不能部分露在法兰外面影响外观。几节风管连接在一起后在法兰边四周涂上密封胶，连接螺母置于同一侧。
3）弧形风管吊装
a.将已组装好的水平风管（一般以10～15米为一个吊装单位）放在电动液压式升降机或手提式升降机上，再提升至吊架上，比安装标高高出100mm左右，拉水平线紧固吊架横担，让风管下降至横担上。调整安装高度。也可根据现场分节吊装。
b.支吊调整:风管一经吊装,应马上完成支吊架调平,防止风管受到扭力作用而变形，导致漏风。
图1.5全梯型弧形风管现场安装效果图
二、弧形水管安装工艺
弧形区域＜DN150管道（除铸铁管、衬塑管），施工班组有能力现场自行压弧。通过自制弯管器（见下图2.1），根据深化图纸现场压弧，操作简单方便。≥DN150的管道，考虑施工班组能力，且工期较近、管道数量较多、规格较大，交由工厂统一压弧。
（1）＜DN150弧形水管施工方法
＜DN150水管采用项目自制的弯管器进行压弧。为了保证弯出的钢管弧度均匀、平滑，采取多点制弯。具体措施：弯管前在钢管上每隔一定距离（我们采用500ｍｍ）作个标记，作为弯管时的基点。其次，在管道受弯面弹一条直线，以观察钢管受弯是否在同一轴截面，以防钢管扭曲。弯管时，依次以事先做好标记的基点为钢管的受力点进行弯管。待管子受力后，注意观察管道受弯的弧度，并拿出事先做好的弧型模子与钢管进行比对，直到弯出的弧度与模子的弧度相符为止。然后停下弯管器，待松开后移动钢管，使得弯管器对准钢管的下一基点，依次进行，直到弧度满足图纸要求为止。
此工艺比传统直管段+小角度弯头方法达到的弧形效果更，且节省配件。
图2.1 自制弯管器
（2）≥DN150弧形水管施工方法
a. BIM深化人员将需要压弧的管道在CAD图纸上进行精确的弧形分段，标注弧度、弧长、半径。根据所绘制的CAD详图进行各管段的下料。
b. 将下好料的管道分段编号，运送至工厂进行加工，工厂根据项目提供的图纸参数将管道进行微弯，满足现场弧度要求。
c. 将加工完成的管道运回现场，根据定位及管道编号安装至相应位置。
三、弧形桥架施工工艺
弧形桥架采用直段桥架+小角度切割，达到弧形效果。根据深化图纸桥架走向，结合现场结构弧度，可在地面上画出弧形线后，依据弧线再进行桥架制作。过程中通过微调弧度，使成排管线弧度一致。见下图3.1所示：
图3.1 现场弧形桥架安装效果图
四、弧形管线安装注意要点
弧形机电管线在施工过程中，应注意以下几个要点：
（1）管道密集区域应采用综合支架，由Revit软件生成剖面图，专业工程师根据剖面图画出综合支架形式及设置位置，供班组使用。综合支架应根据弧度进行安装,保证后期管道弧度。
（2）根据各专业施工顺序，后续专业管道在安装过程中，发现弧度与其他专业出现偏差时，应进行局部微调，保证各专业管线弧度一致、整齐美观。
五、结束语
杭州奥体中心主体育馆、游泳馆项目弧形机电管线是基于BIM 技术，通过现场加工与工厂加工相结合，达到了快速施工、弧形观感较佳、经济效益良好的效果。使机电管线与弧形空间结构完美结合，实现了建筑艺术之美，可供类似项目借鉴。
参考文献
[1]师拓.人民日报社综合业务楼小曲率弧形风管施工技术.施工技术.2014（06）