通过多次试验，最终确定通过预拉伸工艺将主管道拉伸后，并加以固定，预先解决管道多余位移量，然后再将支管道与主管连接，形成完整的系统。项目部通过增加预拉伸工艺、调整施工顺序弥补了缺陷，完善了施工工艺。
卡箍接头; 自动喷淋系统; 纵向伸缩量; 预拉伸
TU806 B
［定稿日期］2021-06-07
［作者简介］唐平安（1967—），男，本科，高级工程师，从事施工管理工作。
1 工程概况
某工程位于四川省成都市简阳芦葭镇，项目总建筑面积约为12.2万m2，室内部分主要由3个网架结构库区、2个门式刚架结构库区以及诸多框剪结构配套用房组成。有库区内的自动喷淋系统管道均采用内外热浸镀锌钢管，管径包含DN80、DN100、DN150、DN200 以及DN250，管道采用卡箍连接。设计采用流量系数 K=363 的早期抑制快速响应喷头（ESFR）和仓库型特殊应用喷头（CMSA）。其中二级监管货站、查验中心两大门式刚架结构库区，均为丙二类单层厂房类建筑，最高高度为13.2 m，总计建筑面积23 666 m2，其中自喷系统体量大，总计管道约16 360 m，该系统是重要防火安全保障，其严密性对后期库区使用功能起决定性作用。若发生漏水，则将导致大面积货物损坏，造成巨大的经济损失，同时将对公司和项目造成严重的社会负面影响。为保证整个货运区消防系统的正常运行、各库区存放物资的安全稳定，因此本工程施工质量不容有任何漏水缺陷。
而在项目初期，自动喷淋系统一次性试压合格率约为85%，存在较多的质量问题。因此为满足工程质量要求、缩短工期、控制工程成本，必须解决自动喷淋管道的质量问题。
2 影响自动喷淋系统一次性试压合格率的主要问题
经调查，我们发现影响管道一次性试压合格率的有几项：卡箍接头漏水、管材漏水、卡箍管件漏水、阀门漏水、支架变形、丝扣管件漏水。而“自动喷淋管道一次性试压合格率较低”相关问题中“卡箍接头漏水”影响程度高达 75.38%，是自动喷淋管道一次性试压合格率低的主要症结所在。
3 确定影响“卡箍接头漏水”的主要因素
项目部通过对人、机、料、法、环等可能影响“卡箍接头漏水”的因素进行分析得出结论。
3.1 材料进场未进行严格验收
项目成员对喷淋管道热浸镀锌钢管、配套卡箍的合格证以及出厂检验报告进行了详细的检查，发现项目有专人对材料进行管理，并按照要求对每一批次钢管以及卡箍进行规格、型号、壁厚等参数进行检查，确认无误后，再收纳入库。经调查，进场管道及配件均有合格证以及出厂检验报告，影响程度小，现场随机对自喷管道抽查，抽查结果合格率为 100%，因此本工程中“材料进场未严格确认合格验收”的症结影响很小。
3.2 对机具精度进行逐一排查、并检查
项目成员对安装管道主要所使用到的机具，包括滚槽机、切管机进行了精度以及保养情况检查，共检查3个加工区域、5 台滚槽机、7台切管机。项目成员对在场所有机器进行了机具合格证调查，检查得各机具证书齐全，均为市面较好机具。机具均定时保养，每天加工完成后均清洁机器，使之保持表面清洁，压槽刀口均完好无损，各参数均正常。现场所有滚槽机、切管机均满足生产加工要求，加工出的过道均符合规范要求，因此本工程中“机具精度问题”的症结影响很小。
3.3 工人未按施工规范操作
通过对3个库区施工工人进行随机抽查。每个库区抽查10个点位，检查每个点位操作工艺是否符合设计和规范要求。经检查，现场工人在各技术环节施工中均按照要求施工，合格率为100%。经项目成员调查，管道安装均符合要求，不存在野蛮施工及施工不规范现象，安装工艺合格点率达到 100%，因此本工程中“工人未按施工规范操作”的症结影响很小。
3.4 操作工人上岗前是否经过培训
项目成员成员现场对各工种岗前培训情况，根据会议签到表及照片留底，发现各工种已经经过岗前培训。为进一步验证“交底中未明确相关的工艺标准”对“卡箍件漏水”无直接关系，项目成员现场加工区域随机挑选8位已接受过交底的工人，分为2组，让2组分别加工、检查对比2组的加工质量情况。结论：经项目成员现场调查，2组工人施工质量均符合设计及规范要求，项目确实对现场施工人员做了完备的技术交底且技术交底效果明显，因此本工程中“技术交底不足”的症结影响很小。
3.5 质量体系不健全
经现场调查，本工程有完整的施工技术标准，项目部专门设置了1名专业的质检员，对现场施工质量的把控；
公司工程部每半月带队对项目进行质量调查，并有相应的书面资料；
公司各项目也有健全的质量体系。项目部根据公司要求也制定了相应的质量标准，有健全的质量管理、质量保证体系，符合现场管理质量标准。经项目成员调查，各级管理机构均有健全的质量管理体系，且现场人员基本了解体系过程。因此本工程中“质量体系不健全”的症结影响很小。
3.6 材料是否有专用堆放场所
当堆放场地存在无硬化、无组织排水时，管道及卡箍、卡扣件极易造成腐蚀。项目成员检查堆放场地现状，结果有：项目成员调查发现现场材料堆放有秩，堆放场地为硬化地面，管件放置于专用货架上，环境干燥，材料无浸水、腐蚀、变形等情况。现场材料堆放整齐，管道均整齐码放在库区里面，管道配件均整齐放置于项目部专设材料库里，无浸水，材料保存完好，因此本工程中“堆放场地不标准”的症结影响很小。
3.7 缺少相应的规范标准
在管道安装过程中，若缺失相应的规范标准，工人全靠自己的施工经验进行施工，则很有可能管道压槽过浅或过深，存在沟槽深浅不一的情况。于是项目部就管道加工是否有相应的规范标注展开调查。
经调查，在消防管道安装过程中，项目技术团队均严格按照CECS151-2019《沟槽式连接管道工程技术规程》施工，钢管最小壁厚和沟槽尺寸、管端至沟槽边尺寸均按照规范执行。因此“缺少相应的规范标准”的症结影響很小。
3.8 施工照明不足
由于库区覆盖面积大，库区中央存在施工照明不足问题，再加之施工生产集中在5-8月份，期间降雨频率较高，降雨期间天气阴暗，能见度较低，会严重影响管道加工精度
以及安装质量。
通过对二级监管货站、查验中心2个个库区进行照度实测，测量结果：根据要求，现场施工作业的照度要求不小于540 Lux，经实测在白天上班期间，库区照度均大于540 Lux，满足照度要求。经调查，各库区照明良好，满足加工以及施工要求，因此本工程中“施工照明不足”的症结影响很小。
3.9 卷尺、游标卡尺未检校
调查现场工人使用的测量工具是否经过检校，不合格的测量工具会使切割的管道长度产生误差，影响管道安装质量。经项目部调查，项目部为确保施工质量，项目部在采购时对比分析了市场上5种正规品牌的卷尺。经过精度对比以及综合性考虑，项目统一采购了“长城精工”牌的钢卷尺并抽样送专业校准机构检定，检测报告显示现场卷尺 100%合格。因此本工程中“测量工具未检”的症结影响很小。
3.10 卡箍件在沟槽内发生位移
项目成员初步调查：所有的漏水点均在四通位置（即四通的主管与支管的卡箍连接处），且主管与支管之间在四通接头处均形成一定的偏转夹角（图1）。
项目部再次对漏水的卡箍点进行抽样，并对四通处的主、支管偏角进行了实测，发现偏转量均大于厂家安装指导手册所要求的最大值，具体测量数据如表1所示。
对管道夹角形成的原因进一步分析：根据项目部进一步调查，各四通接头漏水点处的主管均发生了位移，该位移是因为管道在加压后造成卡箍件在管道沟槽内轴向位移，导致主管道发生轴向位移，主管道轴向位移后而支管因与主管的方向是垂直的，所以支管沿主管方向没有位移，该情况下就造成了主管道与支管在四通位置出现偏角，因此管道的轴向位移是产生偏角的直接原因（图2）。
管道位移分析：位移是由管道系统加压造成的，但其产生的位移超出了厂标规定可接受范围，管道出现了漏水现象（表2）。
经进一步分析，在后期自喷系统实际投入使用过程中，管道主要会因环境温度变化受热胀冷缩的影响，导致管道会产生温差伸缩量，若满足该伸缩量即能确保系统在后期的正常运行，在此基础上项目部对管道在温差下的管道位移量进行了进一步的分析。
管道位移量分析：因管道外环境与管道内运行介质存在一定温差，所以管道会因为热胀冷缩效应产生一定纵向伸缩量，因温度变化引起的管道纵向伸缩量，可按式（1）计算。
ΔL = L×α×Δt （1）
式中：ΔL为管道纵向伸缩量（mm）；
L为管道长度（mm）；
α为钢管线的膨胀系数，可采用 0.012 mm/（m×℃）；
Δt为闭合温差（℃）。
取管道閉合温差为 30 ℃，主管道2个四通之间长度为 3 m，则管道纵向伸缩量：
ΔL=L×α×Δt=3×0.012×30=1.08 mm，所以 1.08 mm 为主管道两四通之间需要的最大位移量。而现场实际调查中管道位移最大为4 mm，所以管道存在因温度变化引起的纵向伸缩量以外其他位移，即卡箍件在沟槽内发生位移而导致的管道位移。
进一步的验证：为进一步验证因卡箍件在沟槽内发生位移导致卡箍部位漏水的判定，项目部在地面取小段管道进行安装和压力试验。项目部将支管道支架用膨胀螺栓打入地面，然后用抱箍将管道固定在支架上，彻底将支管道固定，同时主管道放置在支架上，不做任何固定处理，如图3所示。
将支管道完全固定后，项目部对管道再次进行压力试验，将压力加到1.5 MPa，稳压2 h，试验发现管道均在较多漏水点，项目部实测四通处管道的偏度确认角，均大于 0.83°，对此项目部先后进行了5组试验，试验结果如表3所示。
由表3所示，支管道被完全固定后，进行压力试验，主管道存在轴向位移，在四通处主管道与支管道存在较大偏角，管道管件处存在漏水情况。因此卡箍在沟槽内位移是产生偏角以及漏水的主要原因，而在施工过程中却并未解决此处位移，存在施工方案缺陷。因此本工程中“卡箍件在沟槽内发生位移”对“卡箍接头漏水”的症结影响很大。
4 实施对策
项目部针对门式刚架结构库区消防管道施工方案的完整性进行了研究，针对卡箍件在沟槽内发生位移提出了3种相应的对策，并作了与之对应的地面试验（表4）。
通过对3种对策进行了有效性、可实施性、经济性、可靠性、时间性五大维度评估打分，其中对策二“对管道进行预拉伸处理”综合得分最高，可行性最强，因此项目部确定了“对管道进行预拉伸处理”为最佳对策。
4.1 根据对策编制新的方案
4.1.1 完善施工工艺
因为管道内外温差导致钢材自身热膨胀，管道会存在一定的伸缩量（小于等于1.08 mm），然而在试压前期，除了因内外温差导致的管道位移以外，管道仍存在2～4 mm轴向位移。因为主管道发生位移，使得连接在主管上的支管与主管在四通处发生较大偏转，超过了主管与支管间的最大允许偏转量，破坏了连接处的密封性能以及耐压强度。
为解决该段位移，使得主管与支管间的偏转在允许范围内，通过多次试验，最终确定通过预拉伸工艺将主管道拉伸后，并加以固定，预先解决管道多余位移量，然后再将支管道与主管连接，形成完整的系统。项目部通过增加预拉伸工工艺、调整施工顺序弥补了缺陷，完善了施工工艺。
4.1.2 预拉伸工艺的使用
项目部使用牵拽工具，对管道进行牵拽，设定牵拽值为2.5 mm，将管道的一端用卡箍连接在系统的四通上，另一端放上盲片，在盲片上安装挂钩与手拉葫芦连接。
如图4所示，整个系统DN250主管道通过盲板与牵引绳索相连，连接拉动葫芦施加压力使管道完全拉开，然后将管道固定在原位，实现管道的预拉伸。
在经过拉伸处理后，管道与连接件处拉伸一定位移。管道完全拉开后，使用卡箍将每一处支管道与主管道相连接，形成完整的管道系统。经再一次的系统压力试验，项目部对试验效果进行了监测观察，经过观察发现每一个四通接头两端管道并未产较大位移（位移量均小于1.1 mm），支管与主管连接处偏转角度均在允许范围内，卡箍与管道间无偏转，卡箍处无漏水如图5所示。
4.2 根据新的加工工艺进行新的技术交底
新的加工安装方案确定过后，项目部随即组织了新的一轮技术培训交底，从管道加工到主管道预拉伸均作了详细的技术介绍，效果显著。
4.3 培训考核
通过施工方案的优化，并再次完整的给工人进行了岗前交底培训，为验证新的加工安装方案交底到位且方案可行、可靠易于大面积生产，项目部对施工人员就新的技术交底培训做了技术考核。将现场30名工人分为3组，每组10名工人，每个项目部分别对二级监管货站中的一个喷淋系统进行加工、安装，施工完成后项目部对3个系统进行了质量统计。
待工人完全施工完毕过后，项目部对已贯通的3个自喷系统进行了管道试压，并且统计了试压情况，经现场实际调查，项目部对新的施工工艺交底到位，工人掌握情况良好。且新工艺易于上手，可用于大面积生产。
4.4 现场大面积实施
根据多次试验，且进行了新的技术交底以及培训考核后，确认了此方案的可行性后，项目部依此施工方案在现场大面积实施，结合管道因温差引起的位移量，在安装时对所有管道进行预拉伸，展开大面积生产。
5 结论
大面积施工完成后，项目部对3个库区的自喷管道试压情况进行现场调查，累计抽查463个点，出现问题18处，一次安装合格率达到 96.11%，实现了前期目标。项目部后续施工喷淋管道15 928 m，与原有施工方法比较，节约成本共计23万元。并提前完成生产任务，为项目顺利验收打下了坚实的基础，得到了建设单位及监理单位的一致肯定，为其他同类工程项目作了先进示范。
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