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(yè)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(shè)計圖紙，合理規(guī)劃管線布局，科學協(xié)調(diào)施工工序，保證綜合管線安裝順利完成?；贐IM手段的地下空間內(nèi)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(jīng)濟社會效益。

關(guān)鍵詞：地鐵車站 機電設(shè)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(yè)是一項浩大繁復的精細工程，工作環(huán)境比較復雜，施工過程存在一定難度。只有合理布置管線，規(guī)范施工工藝，才能減少故障幾率、節(jié)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(shè)備綜合管線的安裝特點

地鐵機電設(shè)備綜合管線安裝涉及的內(nèi)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(yè)的施工技術(shù)和高效的協(xié)調(diào)配合完成施工作業(yè)，確保地鐵系統(tǒng)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(xù)增大。發(fā)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(shè)重要組成部分的機電設(shè)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(shè)，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?？茖W技術(shù)是第一生產(chǎn)力，高科技手段已經(jīng)廣泛應用于地鐵建設(shè)，地鐵系統(tǒng)蘊含著豐富的科技因子。現(xiàn)代地鐵實現(xiàn)了自動化控制，人工智能極大提高了機電設(shè)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(shè)備的調(diào)試難度不斷增加。[1]為了保證保地鐵系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行，工作人員必須具備一定的專業(yè)技能和相關(guān)領(lǐng)域的學科知識，能夠按照規(guī)范流程安裝機電設(shè)備，并對其熟練調(diào)控、定期養(yǎng)護，從而避免機電設(shè)備安裝和工作過程中發(fā)生重大質(zhì)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?！睖蕚涔ぷ魇欠窨b密，關(guān)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(shè)計圖紙，結(jié)合施工場地的實際情況與工程建設(shè)需求進行綜合分析，論證設(shè)計圖紙的科學性、可行性、經(jīng)濟性。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙存在紕漏和問題，則要立即告知承接單位與設(shè)計人員，由其彌補和解決設(shè)計缺陷，并對設(shè)計圖紙進行優(yōu)化與完善，保證設(shè)計圖紙能夠付諸實踐，引導施工人員完成管線鋪設(shè)。其次，施工之前要進行必要的工藝講解和技術(shù)交底，引導施工人員全面把握設(shè)計圖紙的基本意圖和相應要求，從而清晰掌握系統(tǒng)布局、管線走向、運行機制、平面位置、標高數(shù)據(jù)等核心內(nèi)容，為對照設(shè)計圖紙完成管線鋪設(shè)奠定技能基礎(chǔ)。再次，施工之前要仔細核查管線鋪設(shè)所涉及的各個環(huán)節(jié)，特別要檢查施工材料的質(zhì)量是否達標、施工環(huán)境的安全能否保障、機械設(shè)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(shè)計圖紙

“不以規(guī)矩，不成方圓。”綜合管線設(shè)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(shè)計”，是統(tǒng)合各專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計而形成的整體規(guī)劃，是對各專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計的整合、協(xié)調(diào)與平衡。在實際施工過程中，工作人員既要依據(jù)各專業(yè)系統(tǒng)的管線設(shè)計圖紙進行施工，也要對照綜合管線設(shè)計圖紙進行總體把握和協(xié)調(diào)配合。如果發(fā)現(xiàn)專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計圖紙存在問題，就要圍繞綜合管線的設(shè)計布局和施工要求，對專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計圖紙進行修正和完善。如果發(fā)現(xiàn)綜合管線設(shè)計圖紙存在空間分配等問題，就要結(jié)合專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計圖紙的相關(guān)數(shù)據(jù)，對綜合管線設(shè)計圖紙的管線布局進行合理調(diào)整。

2.3 合理規(guī)劃管線布局

地鐵車站綜合管線布置要符合行業(yè)標準，通常在綜合管線最上方布設(shè)高低壓橋架，并在高低壓橋架下方位置依次鋪設(shè)排水管道、氣體滅火管道、環(huán)控送回風管道、環(huán)控水管道。在安裝各類管線時，都要遵循各設(shè)備的技術(shù)規(guī)范和相應需求，不能把同某設(shè)備無關(guān)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(shè)備房、弱電設(shè)備房的上方位置，從而保障各設(shè)備都能正常運轉(zhuǎn)。如果遇到系統(tǒng)管道交叉情況，施工人員要在遵循設(shè)計圖紙技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)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(tǒng)管道之間的碰撞隱患。如果不同系統(tǒng)管線在安裝過程中發(fā)生了干擾問題，則要結(jié)合現(xiàn)場情況和管道特點審慎處理，通常依照“先設(shè)備后材料、先大型后小型”的次序進行調(diào)整。

2.4 科學協(xié)調(diào)施工工序

地鐵車站機電設(shè)備綜合管線的施工過程十分復雜，只有各道施工工序規(guī)范有序、銜接井然，才能保證綜合管線施工進程中不會出現(xiàn)斷層情況、發(fā)生紊亂現(xiàn)象。協(xié)調(diào)施工工序，關(guān)鍵在于科學合理地規(guī)劃各專業(yè)系統(tǒng)的施工活動。[2]目前，許多地鐵車站機電安裝綜合管線建設(shè)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(fā)揮合作精神，僅僅關(guān)注自己的工程任務和施工要求，而不考慮工程的整體建設(shè)進度與其他隊伍的施工問題，就可能造成某一環(huán)節(jié)的工程任務結(jié)束后，下一環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)不得不返工作業(yè)，造成本可避免的巨大經(jīng)濟損失。因之，各專業(yè)系統(tǒng)絕不可以“各自為戰(zhàn)”，而要統(tǒng)籌規(guī)劃、章法有度，依照“風管優(yōu)先、橋架先于水管、有壓管先于無壓管”的原則施工建設(shè)，如在鋪設(shè)風管橋架時要恰當預留水管的施工空間，不可因過度占據(jù)空間而影響水管鋪設(shè)。同時，在各專業(yè)系統(tǒng)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(nèi)綜合支吊架安裝方法

結(jié)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(nèi)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(jīng)濟性，具有以下特點：利用BIM技術(shù)手段優(yōu)化綜合管線，對多層支架進行管線分層設(shè)置;依據(jù)受力分析數(shù)據(jù)，計算分層支架上各專業(yè)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(shè)置及管線分段拼裝的原則，保證最大化地利用結(jié)構(gòu)空間;利用BIM模型驗證，確定分段拼裝綜合支吊架數(shù)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(nèi)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(nèi)綜合支吊架的具體安裝流程，包括如下幾個步驟：

3.1 優(yōu)化綜合管線

在進行綜合管線優(yōu)化時，對綜合支吊架的分層設(shè)置進行合理規(guī)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(chǔ)。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(jù)各設(shè)備管線的選型確定自重。本發(fā)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(shù)（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(jù)設(shè)計要求進行計算。

（5）管線內(nèi)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(nèi)氣體的質(zhì)量。本發(fā)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(zhì)量（kg）M=3.14*R2*L*1000kg/m3，L=管道長度。

（8）支吊架的自重

本發(fā)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(jù)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(shù)據(jù)排布管線

要根據(jù)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?shù)闹У跫苄问椒侄纹囱b各專業(yè)管線，發(fā)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(yè)安全進行，

（1）發(fā)明一種可自動升降的托裝裝置（如圖2）

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

升降裝置系統(tǒng)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(qū)域進行錨固。

（2）升降裝置設(shè)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(shè)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(jīng)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(xiàn)自動升降來托裝支吊架，設(shè)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(jié)省成本。

（5）布置絕緣瓷瓶

在移動托架立桿處設(shè)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(yè)，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(shè)置一個獨立的二級分箱，二級分箱內(nèi)必須設(shè)置一閘刀開關(guān)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(guān)上，另一端通過架空線路接入二級分箱內(nèi)，多余的電纜線必須按規(guī)范盤好，放置在絕緣地面上，在其上必須設(shè)置安全保護。

（9）線路的調(diào)試電氣線路接線完畢，對電氣線路必須進行調(diào)試，調(diào)試內(nèi)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(qū)、系統(tǒng)設(shè)備房、設(shè)備區(qū)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(jié)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(xiàn)任何質(zhì)量、安全事故，質(zhì)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(chuàng)了寧波地鐵行業(yè)及相關(guān)城市軌道交通領(lǐng)域綜合支吊架整體吊裝的先河，受到監(jiān)理和業(yè)主單位的一致認可和好評。

相對于常規(guī)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(shè)備區(qū)主走道管線常規(guī)安裝需要45天，通過本工法可縮短至20天，直接節(jié)省25天，勞務成本、材料成本及管理成本直接節(jié)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(chuàng)了寧波地鐵行業(yè)及相關(guān)城市軌道交通領(lǐng)域綜合支吊架整體吊裝的先河，受到監(jiān)理和業(yè)主單位的一致認可和好評。有效提高了企業(yè)的技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新能力，先進的工藝和可靠的施工質(zhì)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(jié)語

機電安裝綜合管線施工是地鐵車站建設(shè)的重要內(nèi)容，工序繁雜，工程浩大，施工作業(yè)會遇到各種困難和挑戰(zhàn)，需要通盤考慮許多相關(guān)問題。在實際建設(shè)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(fā)揮設(shè)計圖紙的“定盤星”作用，遵循行業(yè)標準布置管線、協(xié)調(diào)工序，保證綜合管線順利安裝?；贐IM手段的地下空間內(nèi)綜合支吊架安裝方法，在施工實踐中未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題和安全事故，工程驗收合格，各項技術(shù)指標均滿足行業(yè)規(guī)范，工程省時節(jié)力，工藝美觀得體，具有良好的社會效果和經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]韓亮.地鐵車站機電設(shè)備安裝中的綜合管線施工技術(shù)[J].綠色環(huán)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。