基于 “DVLC”的地下車庫機電管線綜合布置技術

武永福

（山西二建集團有限公司，山西 太原 030013）

1 提出背景

晉建迎曦園住宅項目地下車庫機電管線繁多，包含采暖、消防、給水、壓力廢水、強電、弱電、消防用電、通風、防排煙系統管線等。地下車庫為機械車位車庫，管線只能敷設在通道上方，需利用BIM技術對地下車庫管線綜合排布，以此來預控各專業管線、設備與建筑結構等之間的沖突，分析出管線安裝后凈空低于規范規定的部位，從而能夠在施工前對影響凈空高度的主要節點或區域進行管線排布位置、分支順序、相互跨越細部的連接方式進行調整與優化，以此來避免施工中返工和質量不合格情況的發生。

2 地下車庫管線施工難點

在進行前期施工方案敲定以及圖紙研討時，發現面臨眾多問題，其主要為本工程所涉及的系統多，各專業管線截面積大，占用空間多，僅能敷設在機械車位之外的通道上方，各個專業又涉及不同的分包方，對后期施工管理造成很大的不確定性，需要總承包單位進行統一規劃；其次管線在二維圖紙中僅為示意位置，所設計的位置反映到實際車庫位置排布不適宜安裝管線，存在大量管線碰撞、交叉的情況，高度要求高于其他常規項目，主通道需滿足輕型車道高度2.95m。涉及機械車位的部位，凈高達到4.0m左右，車位上方噴淋頭需留有0.2m的安裝空間。管線安裝在主通道防火卷簾門上方，需提升管線預留卷簾門盒的安裝空間。因此需要在前期就將施工過程中所涉及的管線碰撞、后期分包專業進場施工互相交叉等問題提前預控，經過項目部研討，決定運用基于 “DVLC”的方法對地下車庫管線進行綜合排布。

3 DVLC管線綜合布置的方法

3.1 布置流程

機電BIM深化小組熟悉各專業圖紙→確定建模標準→策劃主管線密集部位及最低點排布位置→結構信息復核→初步建模→碰撞檢測→統計問題→問題復核→深化機電建模→二次統計問題及復核→出具管綜施工圖→出具機電各專業綜合預留預埋及支吊架圖→各方簽字確認→現場施工。

3.2 實施步驟

3.2.1 管線綜合布置原則

根據圖紙，結合本工程專業管線布置情況和凈空要求，管線布置的基本原則如下。

1）大管優先，小管避讓；2）無壓管優先，有壓管避讓；3）高壓管優先，低壓管避讓；4）高溫管優先，常溫管避讓；5）附件多的管線優先，附件少的管線避讓；6）不可彎管線優先，可彎管線避讓；7）分層布置管線，檢修需求高的管線布置在下層。可將大口徑管道、大截面風管等排布在車道兩邊；電纜橋架與風道平行設置，盡量不將其置于風道下方；8）電氣管線避讓熱媒管道，在熱媒管線上方及垂直下方不宜布置電氣橋架或槽盒；9）空調供回水管道或熱力管道系統為了避免檢修不便和熱伸縮等問題，盡量放在車庫通道的一側，避開通道的中間位置，并設置單獨支吊架，防止伸縮應力對其他管線正常運行造成影響；10）管線按照系統和管徑大小劃分管線縱向空間排布單元，每個單元吊架的吊桿或支撐的橫向跨度宜為2m左右，便于綜合支吊架的設計和選型；11）管線最底層宜為同一標高，管線橫向間隙能夠均勻布置且能合理布置吊架的吊桿；12）風管排布時，排煙風管的吸風口要設置在儲煙倉內，一旦發生火災可以及時抽走煙霧；13）不同專業末端設備或點位之間距離按照是否可以移動來確定，將噴淋、感煙探測器、應急廣播、應急照明燈、排煙和送風口劃分為不可移動點位，將普通照明燈、裝飾燈具等劃分為可移動點位，排布時先定位不可移動的點位，再排布可移動的點位。

3.2.2 BIM管線綜合排布關鍵點

1）首先根據二維圖紙將機電管線進行綜合排布，將管線碰撞的部位在遵照機電管線敷設原則的基礎上進行管線的移位，同步規劃好承重吊架和抗震支吊架生根部位，了解錨栓錨固方式和有效錨固深度，在主體施工階段將合理選型后的支吊架生根用的預埋鋼板安裝在指定位置，既避免了后期采用后錨固生根無法完全避開鋼筋，同時也可以保證承重能力。其次是對地庫主通道管線密集處進行排布，控制其凈高不低于3.4m。

2）為了增強綜合管線排布的美觀度，在不改變風管截面或通風風量設計值的前提下，改變風管寬高尺寸或形狀，即將矩形風管變為等截面的扁平尺寸或圓形風管，并將做好的管線排布模型放入軟件Tecplot 360中進行風量的仿真模擬，達到風量與設計值相匹配，既兼顧了實用性，又兼顧了美觀性。

3）完成上述兩步后，借助鋼結構設計軟件強大的計算能力，設計支吊架。按照管線布置方案，首先初步選擇支吊架型鋼，策劃綜合支架方案，根據管線綜合模型創建支架三維模型，計算每處支架的總體荷載 （包括管道自重、滿水水重、保溫層重、保護層重等）；然后對支架進行受力分析，支架需要的承載能力極限狀態以及正常使用極限狀態，按荷載的基本組合或偶然組合計算荷載組合的效應設計值，實現綜合支架的設計和排布。

同時校核支架型鋼及焊縫強度，安全經濟選擇綜合支架型鋼；再將管線重量荷載逐一分配到各支架構件，匯總計算出各個錨栓的受力，結合螺栓的允許設計強度值選定所用錨栓的類型、規格和數量。支架生根所用的鋼板和配套錨栓數量按照 《鋼筋混凝土結構預埋件》 -16G362圖集中拉彎受力情況選用。

上述內容完成后，還需要對整個綜合管線在建筑結構不同生根點處進行結構的荷載驗算，由于梁、柱子的承載力大于樓板承載力，因此可以將主干綜合管線支吊架的生根點由樓板轉設至柱子或者梁側梁底，通過分析支架上的永久荷載、可變荷載、靜荷載和動荷載等荷載總和，得出結構梁、板、柱支架生根部位是否符合承載力要求，

對鋼型材支架進行焊接質量實測。在理論上滿足結構要求后，加工支吊架樣品做相應的承載力試驗，模擬支架受力情況，對支架整體及結構的安全性能進行校核。

4）在完成上述三個步驟后，將所提供的方案交于設計院審定，審定通過后出具書面設計變更或核定單后進行施工。

4 前期優化內容

4.1 碰撞檢測

對管線產生碰撞的位置進行深化設計，達到安全美觀的效果。如圖1、圖2所示。

圖1 優化前后對比圖

圖2 碰撞優化對比圖

4.2 問題反饋

針對設計二維圖紙虹吸雨水管道出戶管標高進行復核，部分出戶管存在穿梁或穿密閉剪力墻的問題，形成BIM審圖問題匯總記錄，如圖3、圖4所示。

圖3 問題記錄1

圖4 問題記錄2

4.3 二次砌筑預留洞

對二次穿墻管線進行優化，施工前確定管線預留洞位置，形成二次結構預留洞圖紙并進行砌筑施工交底，在后期施工過程中實現精準預留，避免二次打鑿開洞等造成的費用損失，如圖5所示。

圖5 預留洞圖紙

4.4 狹小通道空間優化

對于進入樓座的狹小通道空間，結合使用功能和管線綜合排布原則對管線位置優化，從而合理劃分層次，圖為進樓通道處管線排布完成圖，如圖6所示。

圖6 通道1機電策劃

5 現場實例

地下車庫為機械車位車庫，管線系統眾多，特別是消防管道、防排煙風管、電氣橋架等沿車道，造成了地下車庫通道上方管線擁擠，為了要保證主通道的凈高不少于3.4m，需要對地下車庫管線進行綜合排布，接下來將對幾個特殊位置進行現場實例介紹。

1）為優化通道空間，將室外污水井移位，將污水管道、壓力廢水管道排于移位后的污水井，既做到了就近排污，又節省了空間，對其進行了優化。

2）消防通道風管原設計規格為800*400mm，為了保證消防通道凈高3.4m，同時要保證風管通風量不變，將其規格變為1000*320mm，其底面抬高80mm，為其他系統管線節約了布置空間。

3）主橋架在分支處進行分支時，因為電氣橋架排布緊密且其旁邊與其他專業管線相距較近，需要對其進行斜橋處理，既要實現斜面上坡，還要考慮電纜的彎曲半徑，而設計圖紙大多為200*200橋架，部分橋架中所敷設電纜回路較多，且為礦物絕緣電纜，其與普通電纜相比材質較硬，不易彎曲，為方便敷設，在進行管線排布時，將橋架變更為300*200橋架，經過準確計算橋架異形配件尺寸，實現了該處有限空間中的橋架分支。同時將管線遮擋的燈具，安裝在管線最下層的兩列照明槽盒上，使照度達到要求。

4）保證儲煙倉的設置滿足設計要求，同時要滿足管線排布的要求，還需使凈高滿足3.4m，多方配合，考慮擋煙垂壁、結構梁及隔墻等防煙分區的劃分，滿足煙氣存儲空間，并且保證火災時煙氣聚集在儲煙倉，不向其他防火分區蔓延。

5）管線的排布還需要為日后管線的檢修留有檢修通道或上人孔，使人和設備能夠通過檢修通道或上人孔對管線檢修，在管線綜合排布時預留，方便日后維修，避免多層管線安裝后，橫向跨度大，中間上層管線無法方便檢修。

6）主干管道如有閥組時，可以將管道排布為貼梁底安裝，在梁與梁之間的空間安裝閥組，特別是結構梁尺寸較大時，空間利用更有效。

7）設備機房：機房內設備多空間小，管線排布往往受限。在排布機房內的管線時，需和主通道進入機房的管線合理銜接，并結合機房內外布置情況調整管線，避免機房內管線排布無序或不能順次與設備連接。

通過應用本管線優化技術，地下車庫主通道最低點凈高超過3.4m，輕型車可以順暢通行，且停車位高度不低于設計要求的2.95m，切實滿足了業主要求。

6 無梁樓蓋結構中應用關鍵點

本技術應用的兩個地下車庫均為傳統結構，現階段無梁空心樓板結構應用逐漸增多，其與傳統的鋼筋混凝土樓板相比其有諸多優勢，施工速度快，有空間開闊、大平板、隔聲效果顯著，自重輕、增加層高凈空高度等優點，但空心樓板由于其自身的結構特點，結構安全冗余度小，容錯能力較差，承載能力小，對超越荷載較敏感。

因此相較于傳統結構，柱距間的機電管線支架安裝須結合其混凝土結構的承載能力，合理劃分通道橫向管線綜合單元，優先將梁柱做為生根部位，梁柱跨距中間部位選擇多個暗梁做為生根點，減少集中荷載，在結構施工時將生根鋼板預埋在混凝土結構中，防止結構施工后難以定位箱體之間的暗梁做為生根點。

無梁空心樓板支吊架生根點確定后，同樣需要結構設計師復核荷載是否在安全范圍內，如管線重量超過結構安全承載范圍，應調整路由將管線移位或分散布置。同時還可以在管線路由最優的情況下，加強結構梁柱及暗梁的承載能力。結構加強可以通過增加柱帽平面尺寸和厚度，在空心箱體上下增設鋼筋網片，并加大暗梁截面，提高結構的安全性和承重能力。在支架生根點提前預埋鋼板，特別的對于大跨距支架，必須將支架生根點設置在柱子上，確保支架的承載力符合要求。

7 結語

現如今EPC項目增多， “DVLC”的步驟也可以應用在項目設計初期的技術規劃，對其機電管線進行前期綜合排布，避免了因各專業設計不協調產生的“返工”等問題，縮短優化設計周期，提升建筑空間利用率。在施工階段對比工程實況與實時施工模型，以動態管理的方式輔助施工，達到一次成優的同時，也實現了節能減排，最大程度的實現 “四節一環保”低碳化建造，在保證建筑安全性能的同時，使建筑的使用功能達到最優；在造價方面，管綜排布之后，其凈高增加，通過對節省空間進行測算，利用BIM方案結合造價信息手段，可經濟選型投資收益最大的結構體系方案，達到既節約成本又安全美觀的效果。

考慮到水管外壁、空調水管、空調風管保溫層的厚度。電氣橋架、水管，外壁距離墻壁的距離，最小有100mm的距離，直管段風管距墻距離最小150mm，沿構造墻需要90度拐彎風道及有消聲器、較大閥部件等區域，根據實際情況確定距墻柱距離，管線布置時考慮無壓管道的坡度。