辦公綜合體地下連通隧道綜合管線施工技術

張姚忠

摘要：本文對上海虹橋國際機場擴建工程中南北區地下連通隧道綜合管線施工過程中出現的問題進行分析解決，制定合理的施工技術方案，為連通隧道機電管線施工技術積累了寶貴的經驗。

關鍵詞：連通隧道;綜合管線;BIM;支架

上海虹橋國際機場擴建工程東航基地（西區）二期配套工程分為有南、北兩個區域，設置兩條連通隧道連接南北兩區，隧道上方為上海虹橋國際機場VVIP通道，為保證VVIP通道的正常運行，連接隧道采取頂管施工的方式，在此前提下，如何與各相關單位協調合作，在頂管施工的隧道中將復雜，管徑較大的綜合管線進行合理安全美觀的排布安裝，保證標高和質量要求，并且不影響上方通道的正常運行成為施工工程的難點。

本文對工程難點進行詳細的分析，并且對各項難點提出針對性的解決方案，不僅是對地下連通管道施工技術的簡單梳理，也是為以后類似的頂管施工，多方配合的地下隧道綜合管線施工提供寶貴的經驗和參考。

1工程難點

需確保車道的使用功能。由于東航基地中冷凍機房、鍋爐房均位于北區，35KV高壓變電站位于南區，故南北隧道承擔著冷凍水管、熱水管、動力電纜南北連通的功能，另外，連接南區地下二層至北區地下一層車庫的南北隧道，作為車庫公共區域有著嚴格的標高限制要求：所有管線需要嚴格遵守2.4m的最低標高要求。

系統主管密集，管線綜合難度大。除去南北兩區連通的冷凍水管、熱水管、動力電纜外，在隧道中還有排煙管道，誘導風機，消防噴淋，消火栓，溫感，監控，三網合一等管線設備。隧道內寬度為6米，其中有2根DN200的熱水供回水管，2根DN100的熱水供回水管，2根DN400的冷凍水供回水管，2根DN150消火栓管道，1根DN150噴淋管道，1路1000*200的電源動力橋架，1根1200*400的排煙管道，1根200*100語音通訊橋架以及1根150*100的網絡通訊橋架。由此可見，隧道綜合施工面較小，管線極其密集，復雜程度高，又因為管線多為大管徑管線，管線安裝及標高控制難度大，因此如何將該公共區域內的機電管線布置的安全、合理、符合質量要求以及美觀成了一個問題。

2主要技術要點分析和措施

在充分分析施工難點的基礎上，我司對各個難點以及它們所帶來的技術問題上進行了針對性的方案制定，并且積極與相關單位進行協調討論，保證施工界面的清晰劃分和施工過程的高效配合，最終形成一個完整的連通隧道綜合施工技術方案。

2.1該技術方案主要包含以下幾個要點

2.1.1基于BIM技術的綜合管線集成;

2.1.2共用支架方案及驗算;

2.1.3管線熱補償;

2.1.4各專業管線施工技術要點。

2.2基于BIM技術的綜合管線集成

考慮到南北連通隧道區域施工面較小但管線密集的問題，為了保證管線標高要求，避免管線碰撞，滿足通道作為公共區域的美觀需求，采用BIM管綜模型深化技術進行綜合管線的集成。

針對現場連通隧道的實際情況，使用BIM技術對熱水供回水管、冷凍水供回水管、橋架、消防管、排煙管等管線進行建模，在模型中進行管線位置調整，以保證綜合管線的合理排布，并達到了連通隧道內最低標高要求。在BIM綜合管線排布的同時，對管線支架進行模擬后發現，如果按各機電專業管線進行支架設置，會產生讓人感到凌亂的視覺效果。針對這種情況，我方決定采用共用支架的設置形式在滿足公共區域的標高的同時，滿足了美觀要求。

完成的管線排布會在BIM模型中進行管線碰撞測試，模型無碰撞后再經由設計院確認，確認無誤之后才對該區域進行施工，保證了機電管線布置的安全、合理及美觀。

2.3支架方案及驗算

為了滿足公共區域的美觀要求，采用公用支架的設置方案，因為在隧道內機電管線中，支架直接主要承重為2根DN200、2根DN100熱水供回水管、2根DN400冷凍水供回水管及3根DN150消防管道，管徑大，支架載重負荷大。在為了保證整個施工作業的安全、質量的前提下，針對該南北區連通隧道內的支架載重負荷進行嚴密的計算。

采用12#槽鋼雙拼作為整體支架。支吊架驗算運用BIM技術進行建模分析計算。以南區某處地下管線的Revit模型為例，利用MagiCAD插件進行支架校核計算。

如圖1所示為選用作校核計算的位置的剖面。從圖上可以看出，該處共有1根風管，8根水管和3根橋架。為了減少支架的數量并且盡可能使放置科學美觀，此處選擇只用一個綜合支架，并且兩邊分單層放置管道，中間分上下兩層放置管道。

MagiCAD提供了多種工具方便用戶布置支吊架。由于所用支架是一個綜合支架，需要通過將兩個通用單層吊架和一個通用單層支架拼接成一個綜合支架。支吊架的材質規格按插件所給的規格中選擇C12.6規格的槽鋼。

下圖（圖2）為MagiCAD校核頁面的對話框。在該對話框內需要填寫管道密度、介質密度、保溫密度、電纜單位質量等參數。當所需參數全部填寫完成后，對話框右側會自動顯示程序計算校核的結果。

在校核計算的過程中可以通過修改支架各段的規格來動態觀察支吊架的校核結果。通過不斷迭代嘗試可以獲得既滿足設計要求又能盡可能節省材料的規格。校核過程中最終確定好的規格可以直接應用到當前模型，最終模型將使用更為適合的支吊架模型。

3管道熱補償

空調管道中的水，經過熱脹冷縮，產生應力，對管壁形成推力，會導致已安裝完成的管道變形，對管道在正常工作情況下造成安全隱患。為了防止這種情況發生，我們對管道采取熱補償的措施，緩解水因應力對管道造成破壞。在設計熱力管道時，應充分利用管道本身的自然彎曲，來補償管道的熱伸長。在無條件利用管道本身自然彎曲來補償管道的熱伸長時，可以采用管道補償器，本項目中由于采用的是方形補償器及波紋補償器。

以在B2層通道內管徑最大DN200的熱力管道為熱補償量最大為例，驗證其補償量是否滿足要求。

3.1計算管道熱伸長量

△L=L·a（t2-t1）

△L——管道熱伸長量（cm）;

L——計算管長（m）;

a——管道的熱膨脹系數[mm/（m·℃）]，鋼管的線膨脹系數，取0.0133mm/（m·℃）;

t1——管道內介質溫度（℃）;

t2——管道設計安裝溫度（℃）;

在B2層南北通道中，DN200熱力管de補償器兩端固定支架間距為60米，即L=60m;鋼管材料選用Q235-A，根據表6-1，查的管道的熱膨脹系數為：13×10cm/（m·℃）。管道內介質溫度為用戶側空調熱水供水溫度60℃;管道安裝溫度取冬季最不利溫度0℃，即

△L=60·10-3·0.0133.（60-0）=47.88mm≈48mm

3.2校核波紋補償器及矩形補償器

根據成品橫向波形補償器，其補償量為36mm<水管所需48mm的補償量，故需增設方形補償器，并加以驗算，原理圖如下（圖3）。

根據現場測量，a=1000mm，b=3000mm，R=200mm，外伸量36mm=111>水管所需48mm的補償量，故滿足設計要求。

4各專業管線施工技術要求

由于連通隧道兩端與地下室結構中含有變形縫，所有在穿越該區域的所有機電管線必須設置伸縮節。

根據設計要求、驗收規范要求以及現場實際情況，連通隧道中管道必須設置不銹鋼波紋補償器，選用的不銹鋼波紋補償器經過我司計算后由設計單位進行確認后施工安裝。

針對供回水管道進行相應的橡塑保溫工作，在保溫層外側包裹不銹鋼，以滿足公共區域美觀要求。

因共用支架包含橋架，故在橋架與支架中間設置絕緣墊，并在橋架變設置接地扁鋼，以滿足橋架接地要求。

在機電管線施工安裝完成后，我司組織各專業技術負責人及施工員、質量員對連通隧道中的管線安全質量進行預驗收。對管道的實驗情況及現場實際試驗壓力做相應的記錄。預驗收完成后，我司組織監理單位對該區域進行驗收，在驗收合格后對相關的管道進行防腐保溫處理。

5結束語

現在地下連通隧道已在許多大型綜合體中進行應用，本文也是針對該區域的綜合管線施工進行了初步的梳理總結。在公共區域中管線敷設的合理性，支架的安全性尤為重要，必須進過嚴密的計算復核確認方可施工。在保證安全、質量的前提下對美觀要求進一步深化提高，從而滿足該區域的功能要求。

前期工程管理的溝通協調也尤為重要，在前期設想方案，找出問題，解決方案能為后面的施工工作的開展創造有利的條件，從而避免施工中不必要的返工。同時也希望本文的一些方案和建議能為廣大同行提供一些小小的參考。