地下管廊機電管線施工技術探討

胡 軍

上海建工二建集團有限公司 上海 200090

在地下管廊各機電管線設計時，各專業單位設計人員在設計過程中往往缺少橫向協調，導致在實際施工過程中還存在一些問題，管線排布、管廊內空間有效利用及后期維修等都有待進一步的改善[1-2]。以上海海昌海洋公園地下管廊為例，對施工過程中地下管廊機電管線合理排布及新技術工藝的應用進行總結，旨在為類似工程提供參考。

1 工程概況

上海海昌極地海洋公園位于臨港新城，總建筑面積約250 000 m2。海洋公園（東區）包含辦公樓、酒店等配套工程，以及海底世界館、火山鯨鯊館、海豚表演場等海洋生物展館，并設有能源中心。能源中心包含冷凍機房及泵房、鍋爐房、柴油發電機房、生活泵房、消防泵房、變配電間等。能源中心通過三段管廊，為配套工程和展館提供冷熱源、生活用水、消防用水以及海洋生物所必需的維生系統管道等。

2 地下管廊機電施工難點

地下管廊高3.6 m，寬4.3 m，管廊內機電安裝共有2路母線、3路強電橋架、5路弱電橋架、1路維生橋架、4根消防管道、2根給水管道、4根供回水管道和4根維生管道。原設計電氣采用吊架形式，給水管道采用斜支撐支架形式，底部維生管道及供回水管采用混凝土底座。原設計方案存在以下施工難點：

1）管廊 施工空間有限，屬于半密閉空間，各專業交叉施工作業較多，相互配合難度大，施工相互制約，半密閉空間焊接及管道切割作業等存在較大的安全隱患。

2）吊裝孔單一，尺寸僅能滿足橋架及母線吊裝要求，給排水管道及空調管道需從端部吊裝，水平駁運，但由于混凝土底座施工完成，水平運輸效率較低。

3）原設計方案各專業支架分開施工，支架點位多、支架驗算量及預制工作量大，機電管線數量、尺寸存在偏差，施工難度高，存在立體交叉施工情況。

3 地下管廊機電施工優化設計

針對施工難點，根據各專業管線支架間距、管線間凈距要求及施工方便性等因素，利用機電管線BIM模型進行分析，采用共用支架的施工方案，支架間距4 m，共5層，支架上方設計為橋架及母線，中間為生活給水及消防管道，下方為供回水及維生管道。共用支架分別位于管廊兩側，中間留有1.3 m的巡檢及維修通道，巡檢通道施工期間能夠方便材料的水平駁運，也為后期維修檢查提供了充足的空間。通過機電管線BIM綜合深化，滿足了機電各系統功能性和美觀性的需求。

通過對管廊內的支架進行深化，合理排布管線，可以滿足現場施工及規范的要求，同時還有以下優點：

1）采用共用支架的形式縮短了施工周期，也為業主節省了投資成本。

2）避免因各專業自行進行支架安裝而導致的后續施工及下道工序無法順利進行等不利情況。

3）減少了支架安裝時，各專業施工人員在有限空間內的交叉施工，減少施工安全隱患。

4）后期運營維護及保養便利。

4 管廊施工部署

共用支架立柱上方的鋼板按深化點位在結構施工階段預埋到位，下方鋼板按深化點位在建筑地坪施工時預埋到位。每段管廊在中間位置結構頂板上設置1個9 000 mm×900 mm的吊裝留洞（后澆），一方面作為通風孔，便于管廊內的換氣；另一方面有利于施工材料的運送。各類支架材料、管道、橋架利用吊車吊裝至管廊內。

支架材料吊裝至管廊內后，從吊裝洞向管廊兩側同時進行支架安裝。機電各專業管線的施工原則為：先施工給排水管道，后施工母線槽及橋架；先底部施工，后上部施工。為節約施工周期，采取流水作業，支架完成一段后，各類管道就位在對應支架上。待所有支架完成后，空調管道先對口固定，后焊接；然后進行給排水、消防管道卡箍連接固定。在管道焊接及卡箍連接的同時，進行橋架及母線施工，保證各機電管線施工緊密銜接，提高施工效率。

考慮到每段管廊長約200 m，所有給排水管道長度均為9 m一段。空調管道仍采用常規12 m長度。橋架長度均為4 m一段。由于母線沒有中間插接箱，故每段長度均為6 m。這樣可以減少接頭數量，提高施工效率，且管道減少接頭，后期試壓的漏點概率也能降低。

管廊屬于半密閉空間，支架的安裝及管道切割、焊接等都會產生一定量的有毒有害氣體，在設計本身設置的通風孔上，安裝一送一排2臺臨時風機，確保每段管廊與外部空間形成環流。管廊內施工作業時，保證地下管廊氣體流通，確保施工人員作業安全。

5 細部節點考慮

5.1 支架材質選型及受力分析

經過計算可知，最大荷載為1根DN300 mm和2根DN250 mm消防管道，考慮管道材質及管道內充滿水的質量，梁間距為4 m，橫向支架按照此最大荷載計算，單根鋼梁所承擔管道總重約9 kN（恒載），所承擔水總重為7.5 kN（活載，并考慮動力系數）。考慮水流在管道內的沖擊因素，經計算，擬采用10#槽鋼，能夠滿足受力要求（圖1）。

圖1 支架橫擔受力分析簡化模型

同理，荷載計算結果，按照每層鋼梁提供恒載8 kN、活載7.5 kN的梁端豎向壓力，一共5層，考慮荷載分項系數后，單柱豎向軸力為106.5 kN，故可采用16#工字鋼作為支架柱。

5.2 支架立柱預埋板

支架立柱底部鋼板采用預埋方式安裝，加工制作250 mm×250 mm×16 mm鋼板，鋼板角部焊接4根12#鉤狀鋼筋（圖2）。在建筑地坪施工前，對支架立柱位置進行放線定位，在確定支架位置后，在建筑地坪鋼筋綁扎階段，將其與鋼筋固定，后期再將立柱焊接固定在預埋鋼板上。同理，支架立柱上方的預埋鋼板在支模完成后、混凝土澆筑前，也按深化點位安裝預埋。

圖2 支架立柱底座預埋件示意

5.3 管廊側面支架安裝及管道支架的加固

支架立柱安裝完成后，在側墻的位置，利用250 mm× 250 mm×16 mm鋼板與M16 mm×140 mm膨脹螺栓固定，支架橫擔一端焊接在鋼板上，另一端與支架柱焊接，焊接完成后噴涂防銹漆。

考慮管道的自身質量、滿水后的質量以及系統運行時的水流沖擊，將所有給排水管道、空調管道以及維生管道的固定支架，在支架橫擔與立柱下方，設置邊長15 cm、厚16 mm的斜三角鋼板進行支撐加固，如圖3所示。

圖3 支架支撐加固節點

5.4 橋架及母線槽支架

由于橋架水平安裝的支架間距為1.5～3.0 m，共用支架的間距為4 m，所以在共用支架之間還需安裝吊架，以滿足橋架的安裝要求。母線槽在共用支架上安裝時采用支架托舉固定法，將由角鋼制作而成的支架先固定在柱上，將 母線槽橫擔在支架上，再用小角板將母線槽側邊和支架固定在一起，防止滑落（圖4）。這種固定方式既適合單側安裝，也適合雙側安裝，且安裝時簡單方便。

圖4 共用支架上母線固定

5.5 共用支架的接地設置

在共用支架兩側的最底層，各設置1路40 mm×40 mm× 4 mm的鍍鋅扁鋼作為支架接地體，通過焊接將扁鐵與各個支架接地連通，并連接管廊內所有預埋接地端子。

6 實施效果

通過對地下管廊的支架進行深化施工，降低了各專業前期支架安裝交叉施工的安全隱患，對管線的標高及走向進行了定位，避免后續工序中管線碰撞，節省了施工成本，縮短了工期。采用共用支架，在為施工帶來便利的同時，也為后期維修提供了操作空間。統一使用共用支架，防止各專業支架隨意安裝，保證了管線安裝的美觀性。共用支架達到了預期的效果，解決了地下管廊施工中最困難且最重要的一項施工難題。

7 結語

上海海昌極地海洋公園項目地下管廊管線雖然采用傳統施工工藝，但管線多且使用功能不同，通過BIM技術的深化設計，最終使各類管線有序排列。本文重點分析深化后管線支架設置的情況，有效保證了共用支架的施工質量，提高了管廊工程機電管線的施工效率，實現了管線安裝的功能性和美觀性。