一種新型地鐵車站機電安裝中的綜合管線施工方式

摘 要：地鐵車站機電安裝綜合管線作業十分繁雜細密，具有管道線路復雜、科技含量豐富等特點。在綜合管線施工過程中，要堅持獨立性、標準性、合理性等原則，夯實施工準備工作，嚴格遵循設計圖紙，合理規劃管線布局，科學協調施工工序，保證綜合管線安裝順利完成。基于BIM手段的地下空間內綜合支吊架安裝方法，具有較高的推廣應用價值和良好的經濟社會效益。

關鍵詞：地鐵車站 機電設備 綜合管線 施工 BIM手段

Abstract：The mechanical and electrical installation of integrated pipelines in subway stations is very complicated and detailed， with the characteristics of complex pipeline lines and rich scientific and technological content. In the process of comprehensive pipeline construction， it is necessary to adhere to the principles of independence， standardization and rationality， consolidate the construction preparation work， strictly follow the design drawings， reasonably plan the pipeline layout， scientifically coordinate the construction procedures， and ensure the smooth completion of the comprehensive pipeline installation. The installation method of comprehensive support and hanger in underground space based on BIM method has high promotion and application value and good economic and social benefits.

Key words：subway station， electromechanical equipment， integrated pipeline， construction， BIM method

地鐵車站機電安裝綜合管線作業是一項浩大繁復的精細工程，工作環境比較復雜，施工過程存在一定難度。只有合理布置管線，規范施工工藝，才能減少故障幾率、節約維修成本，保證地鐵車站的有效運行，為市民安全出行提供堅實保障。

1 地鐵車站機電設備綜合管線的安裝特點

地鐵機電設備綜合管線安裝涉及的內容十分廣泛，通風、照明、消防、排水、鋪軌等方面均有涉及，需要專業的施工技術和高效的協調配合完成施工作業，確保地鐵系統的正常運行。

線路復雜繁多是地鐵車站綜合管線安裝的鮮明特點。隨著城市化進程的推進和城市人口的增加，城市面臨的交通壓力持續增大。發展地鐵交通，成為大型城市解決道路堵塞難題、提升市民交通體驗的共同選擇。作為地鐵建設重要組成部分的機電設備具有復雜化和多樣化特點，這對線路排布造成許多困難。地鐵施工不同于地上建筑，首先要解決照明、電源、信號等線路的安裝問題。而且，所有線纜都要分門別類、合理有序地鋪設，功能不同的線路不可疊加放置，否則就可能造成嚴重的安全隱患或功能問題。

科技含量豐富是地鐵車站綜合管線安裝的突出特征。科學技術是第一生產力，高科技手段已經廣泛應用于地鐵建設，地鐵系統蘊含著豐富的科技因子。現代地鐵實現了自動化控制，人工智能極大提高了機電設備的工作效率和安全性能。但是，同高科技應用相伴而生的后果就是機電設備的調試難度不斷增加。[1]為了保證保地鐵系統安全穩定地運行，工作人員必須具備一定的專業技能和相關領域的學科知識，能夠按照規范流程安裝機電設備，并對其熟練調控、定期養護，從而避免機電設備安裝和工作過程中發生重大質量問題。

2 地鐵車站機電安裝綜合管線的施工要求

2.1 夯實施工準備工作

“凡事預則立，不預則廢。”準備工作是否縝密，關乎地鐵車站綜合管線施工能否順利推進。首先，施工之前要嚴格審核設計圖紙，結合施工場地的實際情況與工程建設需求進行綜合分析，論證設計圖紙的科學性、可行性、經濟性。如果發現設計圖紙存在紕漏和問題，則要立即告知承接單位與設計人員，由其彌補和解決設計缺陷，并對設計圖紙進行優化與完善，保證設計圖紙能夠付諸實踐，引導施工人員完成管線鋪設。其次，施工之前要進行必要的工藝講解和技術交底，引導施工人員全面把握設計圖紙的基本意圖和相應要求，從而清晰掌握系統布局、管線走向、運行機制、平面位置、標高數據等核心內容，為對照設計圖紙完成管線鋪設奠定技能基礎。再次，施工之前要仔細核查管線鋪設所涉及的各個環節，特別要檢查施工材料的質量是否達標、施工環境的安全能否保障、機械設備的運行是否正常，從而保證綜合管線施工能夠順利推進。

2.2 嚴格遵循設計圖紙

“不以規矩，不成方圓。”綜合管線設計圖紙是對管線施工各要素進行通盤考慮和綜合分析而形成的“頂層設計”，是統合各專業系統設計而形成的整體規劃，是對各專業系統設計的整合、協調與平衡。在實際施工過程中，工作人員既要依據各專業系統的管線設計圖紙進行施工，也要對照綜合管線設計圖紙進行總體把握和協調配合。如果發現專業系統設計圖紙存在問題，就要圍繞綜合管線的設計布局和施工要求，對專業系統設計圖紙進行修正和完善。如果發現綜合管線設計圖紙存在空間分配等問題，就要結合專業系統設計圖紙的相關數據，對綜合管線設計圖紙的管線布局進行合理調整。

2.3 合理規劃管線布局

地鐵車站綜合管線布置要符合行業標準，通常在綜合管線最上方布設高低壓橋架，并在高低壓橋架下方位置依次鋪設排水管道、氣體滅火管道、環控送回風管道、環控水管道。在安裝各類管線時，都要遵循各設備的技術規范和相應需求，不能把同某設備無關的管線安裝在其上方位置，如不能將風口、風管安裝在變電所、低壓設備房、弱電設備房的上方位置，從而保障各設備都能正常運轉。如果遇到系統管道交叉情況，施工人員要在遵循設計圖紙技術規范的基礎上合理避讓，通常采取“小管讓大管、有壓讓無壓”的原則，防止不同系統管道之間的碰撞隱患。如果不同系統管線在安裝過程中發生了干擾問題，則要結合現場情況和管道特點審慎處理，通常依照“先設備后材料、先大型后小型”的次序進行調整。

2.4 科學協調施工工序

地鐵車站機電設備綜合管線的施工過程十分復雜，只有各道施工工序規范有序、銜接井然，才能保證綜合管線施工進程中不會出現斷層情況、發生紊亂現象。協調施工工序，關鍵在于科學合理地規劃各專業系統的施工活動。[2]目前，許多地鐵車站機電安裝綜合管線建設工程都由多個施工單位共同承擔。如果這些彼此獨立的施工隊伍不能發揮合作精神，僅僅關注自己的工程任務和施工要求，而不考慮工程的整體建設進度與其他隊伍的施工問題，就可能造成某一環節的工程任務結束后，下一環節的工程活動難以順序展開，從而嚴重滯緩管線工程的整體進度，并導致一些施工環節不得不返工作業，造成本可避免的巨大經濟損失。因之，各專業系統絕不可以“各自為戰”，而要統籌規劃、章法有度，依照“風管優先、橋架先于水管、有壓管先于無壓管”的原則施工建設，如在鋪設風管橋架時要恰當預留水管的施工空間，不可因過度占據空間而影響水管鋪設。同時，在各專業系統管線施工過程中，還要合理預留吊頂空間，保證綜合管線施工順利。

3 一種基于BIM手段的地下空間內綜合支吊架安裝方法

結合上述地鐵機電安裝管線施工的特點及要求，管線施工中可以采取一種基于BIM手段的地下空間內綜合支吊架的安裝方式。該方式充分考慮空間布局的合理性、科學性、經濟性，具有以下特點：利用BIM技術手段優化綜合管線，對多層支架進行管線分層設置;依據受力分析數據，計算分層支架上各專業管線、支吊架的自重及各個方向的應力分解，確定支吊架分層設置及管線分段拼裝的原則，保證最大化地利用結構空間;利用BIM模型驗證，確定分段拼裝綜合支吊架數量（不宜大于2副）及管線長度（不宜超過5m）;使用一種可自動升降托裝的小型升降平臺進行整體托裝，從根本上解決狹小緊湊空間內綜合支吊架施工所面臨的難度大、成本高、安全風險高等問題。

基于BIM手段的地下空間內綜合支吊架的具體安裝流程，包括如下幾個步驟：

3.1 優化綜合管線

在進行綜合管線優化時，對綜合支吊架的分層設置進行合理規劃，預制空間排布，既滿足受力要求，又能解決空間狹小的問題，這是開展管線綜合支吊架分段拼裝的基礎。如圖1。

3.2 計算支吊架自重力

自重力分三類：

（1）管線本身自重

可以根據各設備管線的選型確定自重。本發明中以G1來表示。

（2）鍍鋅管道重量計算

W=C*[0.02466*（D-S）*S] W--鍍鋅管每米重量：kg/m

C—鍍鋅管比黑鐵管增加的重量系數（查表可得）

D—黑鐵管的外徑

S—黑鐵管的壁厚

（3）線纜橋架重量計算

橋架重量（kg）=2*（邊長+高）*板厚*7.9（鋼材密度）

板厚300以下按2.0mm計算（近似值）

300-500按2.5mm計算（近似值）

600以上按3.0mm計算（近似值）

（4）鍍鋅風管重量計算

風管重量（kg）=2*（長+寬）*L*厚度*7.9（鋼材密度），厚度根據設計要求進行計算。

（5）管線內承載的線纜、水、冷媒等液體的自重線槽、橋架應計入正常工作時的各類線纜的重量;各類水管應計入正常工作時充入最大工作水流的重量;各類風管不計管內氣體的質量。本發明中以G2來表示。

（6）線纜重量計算

電線重量（kg/m）=（導體重量+絕緣重量）/1000。

導體重量=導體比重×截面積（其中銅導體比重為8.9g/cm3，鋁為2.7g/cm3，截面積一般取標稱截）。

絕緣層重量=3.14×（擠包前外徑 絕緣厚度）×絕緣厚度×絕緣料比重（其中PVC絕緣料比重為1.5g/cm3PE絕緣料比重為0.932g/cm3）。

（7）管道滿水重量計算

管道滿水質量（kg）M=3.14*R2*L*1000kg/m3，L=管道長度。

（8）支吊架的自重

本發明中以G3來表示。

支吊架重量計算：

G3=支吊架各配件的總和

根據以上三項，得出支吊架的總重

G=G1+G2+G3

地面組裝后主要受重力、各管線在支吊架上的水平應力，吊裝前可忽略不計

3.3 依照受力分析數據排布管線

要根據地鐵車站空間狹小、管線分段拼裝長度不大于5m等特點，以恰當的支吊架形式分段拼裝各專業管線，發明一種自動升降托裝裝置，保證托裝過程中水平受力均衡、吊裝作業安全進行，

（1）發明一種可自動升降的托裝裝置（如圖2）

為解決狹小空間內起重難的問題，用80*80mm的方鋼搭設自動升降平臺，長度5m，寬度2m，高度不超過2.5m，可進行調節或限位，牢靠固定綜合支吊架（如圖3）。

升降裝置系統有4個定滑輪用鋼絲繩連接，通過電動控制和滑輪作用原理將已分段拼裝的支架進行托裝，定位至事先放線定樣的區域進行錨固。

（2）升降裝置設置操作平臺，方便對分段拼裝的管線進行整體接頭，升降裝置設置滾輪，方便位置的移動，從而提高拼裝效率，對于超過5m的支架，應提前進行分割，并做好接頭處理，方便與分段拼裝支架準確拼接。

（3）本升降裝置在地面對已經分割拼裝的支吊架和管線進行準確定位后，先進行固定限位，確保托裝過程的安全。

（4）為實現自動升降來托裝支吊架，設置控制箱一個，用220v電壓進行控制，既達到操控方便的效果，又能提高效率，節省成本。

（5）布置絕緣瓷瓶

在移動托架立桿處設置一道絕緣瓷瓶。

（6）布線

動力電纜線選用1.5mm2六芯線，電纜線從控制臺引出，固定在絕緣瓷瓶上，并用扎帶綁牢，當電纜線引出至主框架處，電纜線的余線至少必須有3m以上，以滿足拖裝裝置升降的需要。

（7）接線由專職電工進行接線作業，線頭必須用絕緣膠布與防水膠布雙重捆，捆扎長度是線頭長度的2倍。

（8）主電源線的布置

主電源線采用16mm2的五芯電纜線。 必須在適合的位置設置一個獨立的二級分箱，二級分箱內必須設置一閘刀開關與100A 以上的漏電保護器。將主電源線兩端一端接在控制柜閘刀開關上，另一端通過架空線路接入二級分箱內，多余的電纜線必須按規范盤好，放置在絕緣地面上，在其上必須設置安全保護。

（9）線路的調試電氣線路接線完畢，對電氣線路必須進行調試，調試內容包含：接線的相序是否正確，電氣線路是否存在漏電因素等。

4 效益分析及工程實例

以寧波地鐵3號線一期3105標段高塘橋站為例，公共區、系統設備房、設備區走道采用了綜合支吊架整體吊裝方式，從2018年10月5日開始施工至2018年10月31結束，共安裝綜合支吊架316副，通風管道約2750m2，橋架1800m，水管860m。施工中未出現任何質量、安全事故，質量驗收合格。本工法有效縮短了整體施工工期，提高施工工效，降低施工成本，開創了寧波地鐵行業及相關城市軌道交通領域綜合支吊架整體吊裝的先河，受到監理和業主單位的一致認可和好評。

相對于常規綜合管線安裝而言，利用BIM模型驗證綜合支吊架管線預制組裝，避免了管線碰撞帶來的不必要返工和材料損耗，使用可自動升降托裝的小型升降平臺進行整體托裝又縮短了管線安裝施工工期，如設備區主走道管線常規安裝需要45天，通過本工法可縮短至20天，直接節省25天，勞務成本、材料成本及管理成本直接節約63.2萬元。

本工法的成功應用，縮短了整體施工工期，提高施工工效，降低施工成本，開創了寧波地鐵行業及相關城市軌道交通領域綜合支吊架整體吊裝的先河，受到監理和業主單位的一致認可和好評。有效提高了企業的技術開發和創新能力，先進的工藝和可靠的施工質量，可指導同類型施工，具有較高的推廣應用價值，社會效益較為突出。

5 結語

機電安裝綜合管線施工是地鐵車站建設的重要內容，工序繁雜，工程浩大，施工作業會遇到各種困難和挑戰，需要通盤考慮許多相關問題。在實際建設過程中，不但要重視“未雨綢繆”，預先做好綜合管線施工的各項準備工作，還要充分發揮設計圖紙的“定盤星”作用，遵循行業標準布置管線、協調工序，保證綜合管線順利安裝。基于BIM手段的地下空間內綜合支吊架安裝方法，在施工實踐中未出現任何質量問題和安全事故，工程驗收合格，各項技術指標均滿足行業規范，工程省時節力，工藝美觀得體，具有良好的社會效果和經濟效益。

參考文獻：

[1]韓亮.地鐵車站機電設備安裝中的綜合管線施工技術[J].綠色環保建材，2020（03）：172-173.

[2]萬江.地鐵車站機電安裝綜合管線施工淺析[J].自動化應用，2017（09）：15-16.

作者簡介

王峰國：（1986.04.29—），男，甘肅武威人，大學本科。研究方向：地鐵工程。