预制装配式功能井室在供热工程的应用研究

摘要：相对传统砌筑和现浇功能井室，预制装配式功能井室具有强度高、抗腐蚀性强、施工期短、质量稳定等诸多优势。在供热工程应用中能够有效提高供热工程的生产效率、降低供热工程的运行成本，同时还能从根本上改善城市的环境质量，虽然功能井室在供热工程中应用并不广泛，但其突显的优势必将成为供热工程中功能井室发展的趋势。

关键词：功能井室；预制装配式；传统功能；供热工程

1概述

我国城镇建设的快速发展要求有效解决工业生产和居民生活供热的民生问题，而集中供热以其突显的优点成为主要方式。集中供热具有：热源稳定可靠、能耗低、污染轻等显著的经济效益和社会效益。城镇的集中供热系统主要是由热源、供热管网和用户共同构成。供热管网的作用是负责将热介质进行分配，然后再将热源输送至用户。其中，由热源至热力站一般为长输热力管网，涉及阀门井、泄水井、泄气井等功能井室。因此，功能井室的质量关系到供热管线的使用寿命，关系到城市供热职能的实现。为了保障城市供热工程的正常运行，必须重视整个供热管网中的功能井室的设计、施工和后期维护。

2预制装配式功能井室的基本结构和特点

2.1预制装配式功能井室的结构组成

供热管道最常见的敷设方式分为地上和地下两种方式，地下敷设的优势在于不会对城市环境和交通造成影响，所以大部分城镇集中供热管道都是采用地下敷设的方式。与地上敷设方式不同的是，供热管道在地下敷设时，需要在阀门、防水及放气等位置的设备和附件上均设置相应的功能井室，便于对设备和附件进行维护和检修［1］。

预制装配式功能井室主要由基础、井壁、盖板等构件构成［2］。井室的基础主要作用是保证井体的稳定性，通常可由混凝土现场浇筑，少数选用钢材制造。井室的井壁是其主体部分。井壁在设计时需要综合考虑应用需求和环境的影响，如为检查和维修提供充足的空间；保证井室内空气的流通；防止地下水的渗入等。在井室上面放置盖板既能避免井室内落入杂物和雨水，也能对气体泄漏起到预防作用。

2.2预制装配式功能井室与传统功能井室的对比

供热工程中传统功能井室（含阀门井、泄水井、泄气井等井室）多为砖砌结构和现浇结构。井室施工阶段的基坑开挖、支模和混凝土浇筑需要花费较长时间，既容易影响到工期，又需要花费大量的人力、物力和时间［35］。另外，长期现场施工需要临时调整或者关闭周边的交通和地下设施，干扰了居民的正常生活，破坏了周边的整体环境。

相对传统功能井室，预制装配式功能井室则具有诸多优势。在井室施工过程中：基坑开挖只需满足基础尺寸，施工面小，不仅降低了施工成本，又能避免给基坑作业带来安全隐患；预制装配式井室绝大部分构件基本上都是通过现代化的生产设备和技术实现规模化生产，构件的尺寸规范，生产质量也比较稳定；预制装配式井室简化了安装流程，缩短了施工工期，从而减轻了对周边环境和居民的影响。预制装配式井室的材料无论是强度还是抗腐蚀性能都高于传统材料，既能增强井室的抗压性能，又能避免地下水对井室造成腐蚀。因此，预制装配式功能井室坚固耐用，后期养护维修概率低，花费少；预制装配式功能井室对环境的要求较低，即便是地下环境中的地质条件复杂，地下水丰盈，需要加大埋深，对施工质量产生的影响也不大；有利于后期工程改造和升级，在增加设备和接入管线时对整体破坏性小；可依据原来的结构图纸结合所需功能，重新预制新的节段或组（模）块，施工时仅仅是进行替换即可，降低了对结构的改变程度；通过工厂化制作可精确安装监控和传感设施甚至是控制性设备，有利于功能模块化组合和集成，进行精细化功能整合，为自动化智能化的结构设计提供技术保障和支持；多功能整合不仅可降低资金成本，还可减少占地，提高空间利用率，提高整体效率。

3预制装配式功能井室在供热工程中的价值

3.1提高工程效率，降低工程成本

与传统的施工相比，预制装配式功能井室在施工阶段对外界环境的要求较低，劳动力和材料的使用量也会大大降低，生产效率更高。预制装配式功能井室都是利用高精度的模具直接在生产线上实现批量生产，明显缩短了生产周期，产品质量也能更有保障。即便是大规模的市政供热工程，使用预制装配式功能井室依然能够快速完工。再加上这种预制装配式功能井室的质量和尺寸更有保障，所以才能避免施工阶段对施工方案进行更改和调整。

3.2提高城市的环境质量和居民生活水平

预制装配式功能井室在提高环境质量和居民生活水平方面既起到了直接作用，又起到了间接作用。预制装配式功能井室属于城镇供热工程的重要结构，与供热工程管线系统运行的稳定性有直接关系，既能促进城镇的正常运行，也能为城镇居民的生活提供便利，同时也能减少传统供热工程施工阶段造成的污染和干扰，对城市环境也能起到改善作用。

首先，使用预制装配式功能井室能够直接提升城市的环境质量。采用预制装配式功能井室既能对城市的热源路线进行管理和引导，又对城市的环境卫生起到了积极的维护作用。预制装配式功能井室在供热工程中的应用既能确保供热管线的正常运行，为用户提供稳定持续的热源，又能为城市人员提供温暖舒适的生活环境。

其次，使用预制装配式功能井室对提升环境质量也能起到间接作用。如预制装配式功能井室是通过工厂实现集中生产，再加上现场安装的方法简单，安装过程中也不会产生过多的噪声和灰尘，对交通也不会造成影响，自然也能对城市的环境质量起到改善作用。在工厂统一生产预制装配式功能井室还能避免材料浪费，同样也能减少工程建设对环境造成的影响，从而体现节能环保的施工理念。

最后，预制装配式功能井室在提高城镇居民生活水平方面也起到了间接作用。使用预制装配式功能井室就能使城市供热工程的各类管线实现稳定运行。再加上这种井室的材质具备较强的密封性能和耐腐蚀性能，所以供热工程的管线系统在运行阶段更加安全和稳定。

4预制装配式功能井室在供热工程中的应用研究

预制装配式功能井室由于通过专业的设计和高质量的材料，成为供热工程管线的新接入点和结出点，供热工程的管线网络也能更加灵活稳定地运行。在供热工程中使用预制装配式功能井室也能为后期的维护和修理提供便利条件，如果管线在运行过程中出现泄漏、堵塞及破裂等故障，相关的技术人员只需通过功能井室就能快速判断故障的具体位置，从而针对故障情况采取相应的处理措施，进一步提高供暖管线的维修效率。尽管目前预制装配式功能井室在供热工程中应用并不广泛，但其突显的优势必将成为供热工程中功能井室发展的趋势。因此，研究预制装配式功能井室的材料要求、预制要求和安装要求等内容具有重要的现实意义。

4.1预制装配式功能井室的材料要求

预制装配式功能井室的基础和井壁所用混凝土全部采用商混，有利于提高井室的工程质量和缩短工期。混凝土最低强度等级为C30，抗渗等级为P6。混凝土中所有原材料的质量必须符合《混凝土拌和用水标准》《混凝土质量控制标准》《混凝土强度检验评定标准》的一系列规定。功能井室所用钢筋也要符合《建筑工程施工技术规程混凝土结构工程》的相关规定。

4.2预制装配式功能井室的预制要求

预制装配式功能井室所用模板必须由该领域的模板制作加工企业严格按照设计尺寸生产加工，模板的表面要求平整、无明显接缝，模板的尺寸偏差必须低于允许量值。模板进场之后，相关人员需对模板的尺寸进行检验，确保各项尺寸参数符合要求之后才能清理模板的表面，然后再进行打磨处理。注意模板支撑点均匀分布，确保整个模板系统稳固可靠，在使用过程中要经常维修保养。

预制装配式功能井室的混凝土浇筑过程中必须对混凝土的质量进行严格控制，确保混凝土的坍落度、含气量等检测指标符合相关规范和设计要求之后才能进行浇筑。完成浇筑后使用振捣棒将混凝土进行振捣，振捣时保证振捣棒与模板之间保持5～10cm距离，严禁振捣棒触碰钢筋骨架。同一井室的混凝土应连续浇筑，完成浇筑后需及时采取相应的养护措施，混凝土符合拆模条件并拆模后要在表面覆盖一层土工布，并进行洒水养护。混凝土浇筑过程中，相关的技术人员需定期对模板、钢筋和预留孔洞等进行检查，判断是否出现位移变形或者堵塞等情况，一旦发现问题必须采取针对性的处理措施。预制装配式功能井室浇筑完成后，混凝土的表面要平整光滑，且无任何掉角和缺棱等情况才算符合相关要求。

预制装配式功能井室所用钢筋在加工前要提前处理干净钢筋表面的油渍和锈迹，如果购买的钢筋是盘条钢筋则要对钢筋进行调直处理。安装和绑扎钢筋的过程中，除了要参考设计要求调整钢筋的位置之外，也要对钢筋的间距和保护层的厚度进行合理控制。钢筋绑扎接头应设置在井身受力较小的位置，如果钢筋需要承受同一纵向受力，接头不能超过两个。安装钢筋必须注意安全，严格根据安全技术要求操作。

4.3预制装配式功能井室的安装要求

预制装配式功能井室的安装必须确保井室的稳定性、功能性和耐久性，整个过程需要全面考虑各种实际因素和工程实际要求。预制装配置功能井室安装之前，相关的技术人员需提前对设计方案进行深入分析，并制定好详细的安装规划，然后再根据供热工程的实际情况和相关标准调整功能井室的位置和布局，既能满足井室的功能和供暖管道的功能要求，同时也便于日后的供暖管道检修和维护。

（1）基坑开挖。施工人员根据设计要求和功能井室的尺寸进行基坑开挖工作。为保证井室稳定地安装就位，一定要精确确定基坑的开挖深度和宽度。基坑开挖按照先撑后挖的开挖顺序，尽可能减小基坑无支撑暴露开挖时间和空间［7］。在基坑开挖过程中必须全面考虑安全隐患，做好万无一失的安全措施，如施工人员佩戴安全帽、手套和护目镜；基坑周边还要安装防护栏和警示标志，避免无关人员进入施工现场。在基坑开挖阶段，施工人员还要做好周边地面的保护工作，在周边地面上铺设防护材料或者板条，从而避免周边地面遭到挖掘机或者其他设备的损坏和影响［8］。基坑开挖工作完成后，需要按照设计要求对坑底的压实度和平整度进行处理，地面的压实度和平整度经过实验检测之后，其结果符合要求才能按照施工工序进行安装。

（2）将功能井室进行拼装。预制装配式功能井室在运输、堆放和拼装阶段必须要做好成品保护工作，避免对井室的构件造成损坏，尤其是要保护好井室的阳角位置和上口，这些位置很容易出现崩边和破损。井室拼装过程中要提前预留出足够的作业空间，并且还要使用小型挖机［9］，构件在拼装之前都要提前进行清理，安装位置也要准确调整。拼装是井室质量控制的关键环节，由于井壁、井盖与盖板之间的接缝全部是用企口进行连接，所以在拼装过程中就要在企口中加入遇水膨胀的止水条，然后再用新型环氧树脂进行密封处理，确保接缝之间没有空隙，才能避免井室出现渗漏，从而实现最佳的防水目标。预制装配式功能井室在拼装过程中必须要对井室的垂直度进行合理控制，井室预留的轴线也要与管道的轴线相对应。安装盖板的过程中，既要保证盖板的平整度，也要保证盖板与井壁部分连接在一起，这样才能使井室内部成为一个密封安全的空间。

（3）最后的施工环节就是基坑回填。然后还要严格按照相关规范和设计要求控制回填后的压实度。井室周边的回填材料主要是由中粗砂、石粉和地域规定值的碎石进行回填，每层的回填厚度也要控制在允许值以内，回填以后还要采用人工+机械［10］的方式进行夯实。整个夯实过程不能过于用力，避免井室接口造成损坏。回填时，保证基坑内无积水，同时应对称进行回填土的回填，防止功能井室在不均匀压力作用下产生井室壁的偏移。如果回填井室基坑时刚好在雨季，应采取分段施工的方式缩短回填作业的施工周期。基坑也尽量不要在冬季进行施工，如果必须要在冬季施工，回填之后也要采取相应的防冻措施，才能符合相应的施工要求。

整体安装结束后，相关人员还要对井室采取一系列的检查和实验，如通过压力测试、密封性检查、井室环境检查等，只有经过检验和检查后才能将井室投入使用。

4.4预制装配式功能井室的维护

预制装配式功能井室由于采用了高强材料，充分考虑了抗渗防漏，设计优良，坚固耐用，整体性好，后期维护相对较简单，工作人员可以进入井内进行维护工作，节省时间和精力。一般情况下，只需要安排专业人员定期检查井室内环境，定期对井壁进行清洗，检查井室的井盖等内容，能够节省很多维护费用。

结语

对预制装配式功能井室进行研究，对我国供热工程的发展起到了积极作用。预制装配式功能井室的性能远远高于传统井室性能，也为后期的维护提供了便利条件，既能提高供热工程的效率，又能降低施工成本。虽然预制装配式功能井室的研究对我国供热工程的发展提供了新的思路，但是井室在材料、设计和施工方面仍然还存在一些问题。未来的研究应重点对这几个方面进行优化，才能充分发挥预制装配式功能井室的作用。

参考文献：

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［10］刘洪滔，赵云鹏，龚洪，等.超深型预制装配式检查井设计优化与施工［J］.施工技术（中英文），2023，52（10）：3235.

作者简介：覃学才（1985—），男，苗族，贵州思南人，本科，工程师，研究方向：市政工程技术。

*通讯作者：孟娜娜（1990—），女，汉族，山东东营人，本科，中级工程师，研究方向：热能与动力工程。