大型地下空間機電工程設計與施工技術要點

周趙玉

（中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510230）

引 言

大型地下空間機電工程建設，其多功能、智能化取代了傳統的設計和施工，更智慧、高效的滿足人們的生活需要，例如：機電綜合管線布置設計等，為保證大型地下空間機電工程能有序、有效的施工開展，需要不斷的提高設計人員與施工管理的專業能力，理論與實踐相結合，利用科技及創新優勢提高設計精準度，提高施工技術及管理水平。

1 大型地下空間機電工程設計要點

1.1 設計特點

大型地下空間機電工程設計特點體現敷設面積較大，可利用操作空間小，各機電專業管線錯綜復雜。設計應按照“集約、舒適、環保、節能”的理念，充分做好前期規劃及布局功能的調整，協調好地下空間功能分布及與周邊資源的關系；各大專業工程的協調設計必須適應于大型地下空間的特征及功能要求，充分地施展大型地下空間的優勢，以保證大型地下空間的綠色發展。

1.2 設計要點

功能的增多相應的對于機電系統的安裝要求越發嚴格。結合我國建筑行業材料設備日新月異，不斷更新，大型地下空間應急照明設計理念為照明時間長，故障維修便捷，以使用智能化為目的。首先集中電源控制應急照明、疏散指示系統設計；然后根據管理、使用、經營等多方面的需求，對給排水系統的各式水泵，通風系統的各式風機，冷源系統的新風和混風空調，環境監測系統的一氧化碳和二氧化碳探測器，電梯監測系統的電梯和扶梯進行監控。設計上從先進性、可靠性、適用性、針對性、可擴展性、經濟性、統籌優化性、節能和環保等方面綜合考慮，選擇建筑智能化控制系統設計，以達到地下空間投用后的安全、便捷、高效、增值等目的。

1.3 管線綜合排布設計控制要點

機電工程綜合管線的布置設計，按照避讓原則：要求小管讓大管、風管讓橋架、水管讓風管、以及有壓管讓無壓管，并與運行過程中系統的使用效果進行綜合布置。

1）對于無法翻彎的風管、橋架以及水管，管線綜合布置設計師應想辦法確保其能夠在空隙范圍內通過。這里的翻彎節點處理后的效果，應保證其使用功能滿足設計要求的合理性。同時也應控制預留以后運維期間應有的操作空間，在進行管道的排布設計過程，應對大管先行進行布置設計，并盡可能降低管道的碰撞。

2）當機電工程綜合管線排布平面設計完成后，同時需對管線重要節點交叉處的剖面圖進行詳盡的繪制，為施工提供詳細節點信息。在設計實施過程中，應當明確管線不得穿過風道、風井、煙道、防火卷簾等設施。在設計過程中，對于管線交叉碰撞的把控，應盡量采用避讓原則，在保證裝修高度的同時，通過調整各碰撞管線高程使其能夠以平直狀態通過，繼而減少翻越或反彎節點的存在。值得重視的是，設計師應將管線布置控制的重點放在設備層頂面、設備走廊、高低壓配電房、消防控制室、弱電總機房以及制冷機房等重要機房空間，以保證管線系統在運行使用過程中的可靠安全。

2 大型地下空間機電工程施工技術要點

管線錯綜交叉問題在機電工程中不僅是設計階段，還是施工過程中，乃至在后期的運營維護中都是難以避免的問題。同時這也是機電工程中一個資源浪費的重要因素環節，特別是在以前傳統二維平面圖紙時代，因為三維立體可視化的有限，往往都是需要建造師和施工人員依靠自己的經驗以及三維空間想象力去實施，因此導致有些施工不了，返工節點多、影響施工工期工序的情況比比皆是。隨著BIM技術三維可視化的出現，大大降低了這些情況的發生，節約了資源、提高了效率。

2.1 設計階段的空間碰撞問題

在工程建造前期，通過對各系統專業圖紙進行糅合，提前找到2D復雜節點，通過設計BIM模型對復雜節點逐一的進行空間立體可視化分析，以利于提前調整各專業的碰撞沖突。以前因二維圖無法直觀的得到高程差別，很難發現電纜橋架、水管、風管、與結構主體相互之間是否存在碰撞或空間沖突，而當前可根據BIM三維模擬成效分析，提早在設計階段進行修改，減少施工階段的變更，從而提高效率，縮短工期。

2.2 施工過程中的空間碰撞問題

由于機電管線安裝之項目細致繁雜，且設備原有尺寸一般都超過接口，因此其設備組裝工序的前后安排一定要與其他專業系統配合，提前通過BIM技術模型動態仿真建筑排程與機電各專業系統配置與相關設備拼裝，同時需考慮機電管線及設備所需作業空間、施工工序以保證其施工的連貫性。這樣，通過模擬安裝過程中可能存在的碰撞，運用可視化手段對各系統安裝隊伍進行交底，合理安排好施工工序，減少施工工序上造成的沖突問題。

2.3 運維階段的空間碰撞問題

在運轉檢修保養階段，需要考慮預留設備與管線安裝保養過程中所需的作業空間。事先做好檢修維護人員及工作機具預留相應的操作空間，可極大地降低運維管養成本以及維修的難度。通過BIM模型仿真模擬，提前預演維保過程及實施路徑，直觀了解可能存在的碰撞沖突問題，提早發現，并對此做好相應的調整。比如，假如有某些設備維保搬運時須依靠叉車，若事先未考慮叉車所需操作路徑以及維?？臻g，這樣就會加大設備的維保難度。同時，也要考慮維保人員的作業空間，不然也會導致很多操作不便。

3 實例分析

靈山島尖公共部分地下空間工程，規劃用地面積49 431 m2，總建筑面積44 626 m2。靈山島公共地下空間是以交通功能為主導，集交通、商貿、文化、市政、防災等功能于一體的復合型地下綜合體。因為本項目工程建設屬于惠民公共建筑，因此，設計師應將設計空間利用最大化。同時受機電作業空間環境的制約，使得設計師需在確保裝修吊頂高程的基礎上來優化機電管線綜合設置，從而提高機電管線的安裝質量。在此過程中，設計師還需在各專業管線交叉錯雜、施工預留作業空間以及運維階段的實操性方面的問題進行考量。設計師通過BIM技術構建靈山島尖公共部分地下空間機電管線綜合布置模型，通過動態仿真模擬，確定了設計以及施工階段管線碰撞問題主要存在“橋架與管線設計標高在平面圖上一致導致碰撞”以及“復雜節點翻彎未考慮其他管線的位置”。

3.1 設計科學合理

設計師按照小管讓大管，風管讓橋架，水管讓風管的原則，對模型碰撞節點逐一檢查，并調整導出節點處的平面、剖面圖，結合調整后的圖紙節點對各個專業系統的施工單位進行交底，根據管線安裝的避讓順序，對節點處各個施工工序進行重新排列，確保施工中不會因為工序安排前后產生碰撞。

圖1 現場節點翻彎模型安裝效果

3.2 施工安全保障

根據空間要求及不能調節的管線，必要是可向上下左右翻彎調整位置，保證風口面積不變的情況下調整風管形狀規格；橋架還需考慮后續放置電纜空間和運維操作空間，必要是可將橋架等調整為使用多根線管綜合排布，以節約相應的空間。

圖2 現場與橋架交叉處水管翻彎安裝效果

3.3 實施后效果檢查

利用 BIM 技術生成的復雜節點管線排布圖指導現場施工，在施工前對管線翻彎進行預加工，再進行安裝。對現場5個復雜節點進行跟蹤檢查，安裝效率提高1倍，同時未發現管線碰撞情況，碰撞率降至0 %。

3.4 BIM技術的應用

對各個階段管線空間沖突起到了很好的預防作用，可見逼真的三維可視模擬空間可使工程實施流程，減少返工，提高工作效率，同時也預見性地提高了日后維保質量及工效。特別是機電工程管線安裝實施工作，其涉及設備種類精細且多而雜。但是本國眼前仍然以施工經驗和各自的空間想象能力，配合平面圖紙的方式進行實施，極大地影響了施工質量及效率，因此BIM的出現正好大大解決這一難題，提高了機電工程管線安裝在各個階段質量。

4 結 語

BIM技術對于推動機電工程高效率、高質量發展發揮著重大的作用。因此運用機電綜合管線布置設計，通過BIM可視化管理，模擬式演練，避免出現各專業各自為政，顧此失彼的情況。較大地提高了建設項目的工效和施工質量。