青島新機場“文”形綜合管廊的機電安裝施工技術

孫慎林 巫 鵬 丁黨盛 張健康 侯少文

中建八局第四建設有限公司 山東 青島 266000

1 工程概況

青島新機場綜合管廊由航站區及工作區綜合管廊、航站樓內綜合管廊和飛行區綜合管廊3部分組成，是國內首次將城市綜合管廊引入機場區域的工程。

航站樓綜合管廊總長3.6 km，結構呈“文”字形，管廊內空間相對狹窄，施工空間小，體量大，復雜程度高，施工難度較大。作為首次將綜合管廊引入機場的試點工程，本工程圍繞綠色建造、智慧建造、建筑工業化、新設備研發及應用尋求技術突破，對后續機場推行航站樓與綜合管廊一體化設計與施工具有借鑒意義。

2 施工整體思路

航站樓綜合管廊異于其他市政綜合管廊，具有線形復雜、空間受限、管線密集且不規則等特點，具體表現為：

1）綜合管廊造型整體成“文”字形，在每個管廊根部三角區域又有4個專業的8類管線相互交叉（圖1），管線容積率達到73%，管廊結構的偏差對管線的排布影響極大。

圖1 三角區機電管線示意

2）航站樓綜合管廊因位于整個航站樓結構的最下方，管廊內管線施工需待航站樓整體結構施工完成后再行施工，且管廊寬度僅2.4 m，管廊凈空5.25～9.50 m不等，這給管線運輸、管線吊裝、管線安裝都帶來極大的阻力。

綜上特點，確定施工的總體思路如下：提前策劃運輸路線及吊裝口并提前預留→3D掃描管廊結構→利用BIM技術對管線進行綜合排布→施工漫游→出具加工料單→管線預制加工→管線運輸安裝→對3D掃描安裝完成的管線進行驗收。

3 關鍵創新技術和創新成果

3.1 “3D激光掃描＋逆向建模＋BIM綜合排布＋施工漫游”技術

3.1.1 技術背景

管廊內水暖倉排布有給排水管道、消防管道、空調水管道以及部分風管，電倉內強、弱電橋架分兩側布置，上下多達十余層，施工空間十分有限，且在每個管廊交叉區域水暖倉與電倉交叉，管線密集、管線排布困難。

3.1.2 實施過程

通過與硬件廠商合作，開發結合三維激光掃描的項目質量管理平臺，基于三維激光掃描和逆向成模技術，獲得準確的管廊結構模型。利用BIM技術對管廊內管線進行綜合排布，解決管線間、管線與結構間的標高重疊和位置沖突問題，排布完成后利用施工漫游技術檢查排布效果，在施工前更直觀地了解施工完成后的效果，及時發現排布不合理處。檢測完成后根據各區域施工特點對管線進行分類及編號并出具加工料單。從“虛實匹配與量化分析”的角度，助力綜合管廊機電安裝工程施工。具體施工流程為：3D掃描→逆向建模→BIM綜合排布→動畫漫游→出具加工料單→預制加工[1-3]。

1）三維激光掃描、逆向建模。采用IMAGER 5010X型三維激光掃描儀對已施工完成的管廊結構進行掃描，并利用平板電腦將數據實時回傳，根據回傳的數據進行逆向建模，核對已施工完成的管廊結構與圖紙設計尺寸的差異。

2）BIM綜合排布。利用BIM技術，在施工前對機電安裝工程進行模擬施工完后的管線排布情況，即在未施工前先根據施工圖紙在計算機上進行圖紙預裝配。經過預裝配，可以直觀地反映出設計圖紙上的問題，尤其是發現在施工中各專業之間設備管線的位置沖突和標高重疊。管線綜合排布完成后利用施工漫游技術檢查排布效果（圖2），可以在施工前更直觀地了解施工完成后的效果，及時發現排布不合理處。檢測完成后出具加工料單，根據料單在加工場內預制加工。

3.2 建筑工業化現場預制加工及運輸技術

3.2.1 技術背景

管廊內寬度有限（水暖倉寬度僅為2.4 m，電倉寬度僅為2.6 m），凈高較高（管廊凈空也從5.25～9.50 m不等），空間相對密閉，因此在管廊內進行焊接作業時產生的煙塵難以排出，對管廊內施工作業人員的危害性較大。同時，因為管廊寬度及底板標高的不同，運輸材料用的叉車以及傳統平板車在管廊內無法利用。

圖2 施工漫游

3.2.2 實施過程

1）預制化加工。根據加工料單及圖紙，在地上設置的加工廠內進行管道法蘭焊接、橋架支架焊接等焊接作業，管廊內僅進行安裝作業。具體施工流程為：管道法蘭焊接、支吊架焊接→預拼裝→防腐→運輸至吊裝口→吊裝→管廊內運輸→安裝。

2）管廊內管線運輸。為了提高管廊內材料運輸的效率，采用具有專利授權的大直徑管道專用運輸裝置將預制加工完成的管道運輸至管廊內安裝部位。該運輸裝置采用6#槽鋼作為橫擔，5#槽鋼作為立桿，DN50 mm鋼管作為輪胎軸承，通過設置在立桿上的插銷作為調節橫擔高度鎖定裝置，適用于不同管徑管道運輸（圖3）。該裝置可在狹窄空間內方便地運輸大直徑管道，提高運輸效率。運輸車放置于吊裝口下，通過電動葫蘆（200 m鋼絲繩）拖拽前進。電動葫蘆在指廊中部設置1個，指廊大廳交界處設置1個，大廳中間設置1個即可。電動葫蘆采用地面的預留鋼板焊接方鋼管固定。從水暖管廊內運輸，從電氣管廊內返回。每輛運輸車配3名工人，工人各自帶對講機溝通。車與車的交匯點選在大廳與指廊的交界處。當管道運至安裝地點后，通過在頂板梁上用錨栓固定的吊環，采用鉸鏈將管道卸至所需地點。由于水暖廊寬度為2.4 m，只能放置1根管道，以DN900 mm管道為例，管道放置占用1 m的空間，另外1.4 m的空間用來安裝管道支架。

圖3 管廊內專用運輸裝置示意

3.3 超高“梯形”橋架免搭設操作平臺施工技術

3.3.1 技術背景

管廊內電倉寬度僅為2.6 m，強、弱電橋架分兩側布置，上下多達十余層，強電橋架支架安裝完成后，可供行人通過的通道寬度不足600 mm，傳統的登高作業平臺無法使用。

3.3.2 實施過程

對橋架內電纜型號、規格、數量進行梳理，通過查表計算單位長度橋架內電纜質量，確定支架荷載，完成對橋架支架的深化設計。經過設計單位確認，橋架采用落地式熱鍍鋅H型鋼立柱連體支架，兩端與鋼板（鋼板尺寸150 mm×150 mm×5 mm）焊接，通過鋼板與管廊底板及頂板固定。同時，支架橫擔及橋架安裝由傳統的自上而下安裝改為自下而上安裝，下層橋架作為上層橋架的臨時作業平臺，避免了登高作業平臺的搭設（圖4）[4-6]。

圖4 電倉內橋架排布

4 結語

經過在青島新機場航站樓工程應用綜合管廊機電安裝施工技術，整體施工工序合理，減少了管廊內的作業周期，提高了施工效率，節約工期15 d。考慮項目部工資、臨設攤銷、現場租賃費、水電費、窩工費等，工期成本為30萬元/d，節約工期效益為450萬元。管廊內通風設備安裝及運行、腳手架租賃及搭設費用共節約10萬元。因此，應用本技術的經濟效益為460萬元。

另外，通過施工方法的改進及施工工序的優化，解決了傳統施工工序帶來的工期壓力及質量、安全、成本問題，社會口碑頗好，對后續機場推行航站樓與綜合管廊一體化設計與施工具有借鑒意義。