無錫地鐵青龍山停車場室外三維管線設計

代 剛

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430063）

無錫地鐵青龍山停車場室外三維管線設計

代 剛

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430063）

青龍山停車場為半地下軌道交通停車場，受地形及敷設空間限制，室外管線協(xié)調(diào)難度較大。通過建立停車場室外三維管線模型，找出存在的3 類管線問題，提出解決方案并模擬管線調(diào)整方法，用于指導管線施工，確保管線敷設安裝合理、可行、有效。

地鐵；停車場；室外管線；三維設計

綜合管線是對敷設于車輛基地的各種電力、通信、信號、給水、雨水、污水管線、燃氣及其他專業(yè)管線的綜合，是車輛基地的神經(jīng)和循環(huán)系統(tǒng)，設計接口多，協(xié)調(diào)工作量大。合理布置室外綜合管線可以確保今后運營維護更加便利，因此，在設計之初需對管線布置空間進行約束。傳統(tǒng)二維室外管線設計首先需要對各專業(yè)管線進行平面布置，對同類型管線進行綜合，確定管線平面路徑；其次，根據(jù)管線豎向標高規(guī)范要求確定管線敷設埋深及相互豎向位置關系；最后，按照確定的平面及豎向管線位置畫出相應的管線斷面。傳統(tǒng)的二維管線設計在管線交叉點標高核查效率較低，若要調(diào)整管線標高時，需要逐個對標高點進行核對，方案調(diào)整協(xié)同性較弱，而在綜合管線設計時采用三維設計方法，可以實現(xiàn)：

（1）查找綜合管線二維設計可能存在的“差錯碰漏”問題；

（2）提高協(xié)調(diào)各專業(yè)及系統(tǒng)接口、制定解決方案的效率；

（3）虛擬實現(xiàn)各專業(yè)的管線調(diào)整方案，便于方案的校驗比選；

（4）提前處理個別專業(yè)設計變更可能引起的并發(fā)問題，做到防患于未然，避免發(fā)生廢棄工程，節(jié)省工程投資。

1　青龍山停車場室外管線概況

青龍山停車場位于無錫地鐵 2 號線西端，是軌道交通領域首個地下敞開式停車場。地勢南低北高，用地范圍地面標高有明顯的差異，北部約在 13～14 m，中間約為 7～9 m，南部約為 6.2～6.8 m。場地的主要生產(chǎn)區(qū)為下沉式，運用庫、變電所、污水處理間位于地下，綜合樓和門衛(wèi)位于地面（圖1）。

圖 1 青龍山停車場鳥瞰效果圖

圖 2 青龍山停車場室外管線主路徑

青龍山停車場室外管線主要有：

（1）給排水管，包括給水管（市政給水管、消防管、噴淋管）、污水管、廢水管、雨水管等；

（2）強電管線，包括供電、動力照明等；

（3）弱電管線，包括通信、信號、FAS、BAS、安防、PA/PIS 等；

各類室外管線經(jīng)過綜合后，主要路徑如圖 2 所示。由于青龍山停車場特殊的地形，位于地下的管線需要翻越擋土墻進入地面，并且受限于地下空間布局，管線協(xié)調(diào)難度較大。

2　設計方法

青龍山停車場室外管線設計時，引入三維設計設計方法，在二維平面設計的基礎上，利用三維軟件可直觀、形象、自動識別管線碰撞等問題，進而對室外綜合管線進行輔助設計；核查室外綜合管線二維設計潛在的差、錯、碰、漏問題；進一步優(yōu)化、完善室外綜合管線設計，提高工程設計質(zhì)量。三維管線設計流程如圖 3所示。

青龍山停車場室外綜合管線三維輔助設計的基礎資料包含站場橫斷面圖、建筑總圖、各單體建筑結(jié)構(gòu)圖、道路圖、室外綜合管線圖、站場總圖，以及室外各專業(yè)管線施工圖等。根據(jù)這些基礎資料，利用 Microstation 三維設計平臺和鐵四院開發(fā)的軌道交通車輛段室外綜合管線三維設計系統(tǒng)，建立場坪、股道、站場排水溝、自來水管、污水管、雨水管、廢水管、強電管線及弱電管線等，并形成總裝模型，如圖 4所示。

圖 3 室外綜合管線三維設計流程圖

圖 4 青龍山停車場三維管線總裝模型

3　室外管線問題排查

基于 Microstation 三維設計平臺和 Navigator 碰撞檢測平臺，通過定義管線碰撞檢查原則，開展青龍山停車場室外綜合管線三維輔助設計工作，通過分析，青龍山停車場室外綜合管線潛在的問題主要表現(xiàn)在碰撞節(jié)點、入戶端、擋土墻內(nèi)外接口等 3 個方面。針對此 3 類問題，基于 Microstation 三維設計平臺和 Navigator 碰撞自動檢測平臺，通過開展室外綜合管線三維輔助設計，核查室外綜合管線二維設計潛在問題。

（1）通過對關鍵碰撞點、管線入戶端口、擋土墻內(nèi)、外管線接口等問題進行重點核查和清理，整理并形成《青龍山停車場室外綜合管線三維輔助設計成果報告》，《報告》中碰撞點、入戶端及擋土墻潛在問題及其位置標注如圖 5～圖 7所示。

圖 5 碰撞點位置示意圖

圖 6 入戶端位置示意圖

圖 7 擋土墻碰撞位置示意圖

（2）通過 Navigator 碰撞檢測平臺，檢測出碰撞點位置，經(jīng)分析碰撞節(jié)點問題主要表現(xiàn)在給排水、強弱電檢查井與其他專業(yè)管線平面位置部分重疊；重力流管線與其他專業(yè)管線發(fā)生碰撞；已完成施工的站場排水溝與其他專業(yè)管線發(fā)生碰撞。碰撞點核查如圖 8 所示。

（3）入戶端則需補充運用庫、綜合樓、污水處理站、門衛(wèi)的部分強、弱電電纜入戶端的設計。各入戶端位置如圖 9 所示。

（4）擋土墻內(nèi)、外管線接口問題則是由于咽喉區(qū)東、西兩側(cè)擋土墻先于室外綜合管線施工，未預留擋土墻內(nèi)東側(cè)強、弱電纜，西側(cè)雨水、污水，接擋土墻外對應管線的孔洞等，導致上述各專業(yè)管線翻越擋土墻時發(fā)生碰撞。如圖 10 所示。

圖 8 碰撞檢查

圖 9 入戶端問題

圖 10 擋土墻問題

4　典型問題分析及解決方案

（1）從上述若干碰撞點中選取一個典型節(jié)點進行分析。在運用庫與變電所位置，由于給水管道從坡道位置接入運用庫，并且強電、弱電管線亦需要過路至咽喉區(qū)位置，在該區(qū)域管線交叉較多，存在站場排水溝與弱電、強電碰撞，噴淋水管與強弱電管線碰撞多個問題，如圖 11～圖 12 所示，圖中咖啡色為站場排水溝、藍色溝為強電溝、青色溝為弱電溝、黃色為污水管、粉色為噴淋水管、青色管為雨水管。

圖 11 典型碰撞點位置

圖 12 典型碰撞點三維節(jié)點大樣

（2）對于碰撞點問題，需要對相應管線水平位置、豎向標高進行調(diào)整，利用三維管線設計系統(tǒng)，通過對管線模型進行聯(lián)動調(diào)整，并再次進行碰撞檢查，直至碰撞點個數(shù)為 0。上述典型碰撞點協(xié)調(diào)解決后的三維模型如圖 13 所示。

（3）參照上述管線點碰撞消除調(diào)整方法，碰撞點其他問題解決方案如表 1 所示。

圖 13 調(diào)整后三維節(jié)點大樣

表 1 碰撞節(jié)點問題及解決措施方案

（4）針對圖 9 所示的入戶端問題，入戶端位置沖突需要調(diào)整入戶管位置標高，入戶端遺漏可在單體對應管線問題補充入戶電纜井即可，解決方案如表 2 所示。

（5）針對擋土墻室內(nèi)外管線接口問題，則應該從擋土墻施工及管線敷設便利性出發(fā)，真實模擬管線安裝方法，對于強弱電翻越擋土墻問題，考慮強弱電對于管線自身最大彎曲半徑有要求，則可以考慮擋土墻頂部開槽，寬 1 200 mm×高 300 mm，強、弱電纜橋架緊貼所開凹槽敷設，接入擋土墻外強、弱電電纜井。如圖 14所示。

（6）對于給排水管線，根據(jù)其彎曲特性，雨水管、污水管通過鍍鋅鋼管“幾”字型翻越擋土墻。如圖 15 所示。

表 2 入戶端問題解決方案

圖 14 強弱電翻越擋土墻

圖 15 排水管翻越擋土墻

5　實施效果及展望

（1）通過建立室外三維管線模型，對管線模型進行碰撞檢查調(diào)整，可以有效避免施工過程中出現(xiàn)差、錯、碰、漏問題，有助于施工單位統(tǒng)籌安排各個專業(yè)管線的施工順序，結(jié)合停車場管網(wǎng)的特點及現(xiàn)場施工具體情況，科學、合理地安排施工順序，確保室外管線工程正常有序進行。

（2）在施工過程中可以對三維模型進行實時查看數(shù)據(jù)，便于理解管線位置關系及敷設要求，若施工現(xiàn)場存在管線問題，通過網(wǎng)絡實時反饋信息，由設計人員模擬管線調(diào)整結(jié)果，避免工程投資及廢棄工程。

（3）從設計到施工，青龍山停車場室外三維管線設計取得了良好效果，達到了建設方預期效果，可在后續(xù)項目中繼續(xù)推廣使用。

［1］ 繆東. 地鐵車輛段室外綜合管線三維設計與管理系統(tǒng)［J］. 城市軌道交通研究，2015（8）.

［2］ 郭文浩. 三維技術在地鐵車輛段室外綜合管線設計中的應用［J］. 鐵道勘測與設計，2013（5）.

［3］ 楊遠豐，蔡曉寶. 三維管線綜合設計實踐與技術探討［J］. 建筑技藝，2011（增1）.

［4］ 羅凌燕，賀軍政，李育東. 城市地下管線三維快速建模技術研究及應用［J］. 測繪通報，2012（9）.

［5］ 陶國強，吳良才，李大軍. 城市地下管線三維模型的實現(xiàn)［J］. 測繪科學，2005（6）.

責任編輯 朱開明

3D Design for Outdoor Pipelines of Wuxi Metro Qinglong Hill Parking Lot

Dai Gang

Qinglong Hill parking lot is a semiunderground parking lot， and it is difficult to coordinate with the terrain and piping space. By building a 3D outdoor pipelines model for the parking lot， the paper identifies three types of pipeline problems， makes proposals with some solutions， simulates pipelines with adjustment methods， and guides the pipeline construction，which ensures that the laying and installation of the pipeline is more proper， feasible and effective.

metro， parking lot， outdoor pipeline，3D design

TU990.3

2016-04-17

代剛（1985—），男，工程師