軌道交通機(jī)電安裝綜合管線施工技術(shù)

魏偉

（河北高速公路集團(tuán)有限公司宣大分公司，河北 張家口 075000）

1 軌道交通機(jī)電綜合管線工程分析

地鐵土建工程建設(shè)完畢后需要進(jìn)行機(jī)電安裝，在安裝機(jī)電設(shè)備的過程中，需要對相關(guān)線路進(jìn)行合理的安裝調(diào)整，才能使設(shè)備保持正常的使用狀態(tài)。在對綜合管線工程進(jìn)行施工管理時，首先需要采購部門根據(jù)實(shí)際的管線施工需求，準(zhǔn)備相應(yīng)的設(shè)備和材料，如管道和支架等；其次應(yīng)按照需求對支架和部分管線進(jìn)行預(yù)制安裝加工，以便后續(xù)施工過程中有效提高安裝效率；最后應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行安裝，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的管線布置方式，按順序進(jìn)行管線安裝，以確保管線安裝正確，避免多次拆卸損壞管線。

在軌道交通工程中，機(jī)電安裝綜合管線的類型主要分為三種。一是動力照明系統(tǒng)，在該部分工程中，主要的工作內(nèi)容是將電源與控制箱進(jìn)行連接，對電源線以上的相關(guān)管線進(jìn)行施工安裝，確保其能夠正常運(yùn)行。二是地下給排水綜合管線系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)區(qū)域?yàn)榻煌ㄕ军c(diǎn)處，在施工過程中將給水和排水管道分隔開，避免互相產(chǎn)生影響，連接水管與城市供水網(wǎng)，將排水管道與城市的污水管進(jìn)行連接。連接過程中使用順?biāo)B接方式，避免發(fā)生倒流情況。此外，應(yīng)設(shè)置專用消防用水管線，消防用水管線需要按照一類工程級別進(jìn)行施工建設(shè)，確保在危險情況下仍能夠正常使用。三是通風(fēng)空調(diào)管線。該類型管線需要在墻體和樓板中設(shè)置預(yù)留管套，通過穿越管套完成整體的施工。施工時應(yīng)在管線穿過管套后進(jìn)行合理封堵，將管套口進(jìn)行密封，同時進(jìn)行防火處理。部分通風(fēng)空調(diào)管線需要向地面延伸，為保障該類型的管道使用壽命，應(yīng)在管線外部設(shè)置鋼管套，保護(hù)內(nèi)部管線不受影響。在對外部的管線進(jìn)行施工管理時，應(yīng)注意所有管線之間的協(xié)調(diào)性，避免互相影響，同時提高整體結(jié)構(gòu)的美觀性。

2 機(jī)電安裝綜合管線施工原則

2.1 獨(dú)立性

軌道交通與其他交通方式存在一定差別，在施工和運(yùn)行過程中具有較強(qiáng)的獨(dú)立性。軌道交通需要在特定的軌道上行駛，對基礎(chǔ)設(shè)施的要求較高。因此，在實(shí)際的施工過程中，需要合理地調(diào)整機(jī)電安裝綜合管線的功能和位置，按照標(biāo)準(zhǔn)的施工方式進(jìn)行合理的施工建設(shè)，同時避免與其他軌道和交通線路混合，以免對正常的交通運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。管線施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守獨(dú)立性原則保持管線的獨(dú)立性，避免對周圍管線產(chǎn)生影響和破壞，從而使軌道交通工程的施工質(zhì)量得到全面提升[1]。如在管線施工過程中，應(yīng)注意同一批管線按照同樣的外觀進(jìn)行設(shè)置，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)分，保持管線之間的獨(dú)立效果，如圖1所示。

圖1 管線之間互相獨(dú)立

2.2 標(biāo)準(zhǔn)性

由于軌道交通的整體空間與外界開放性空間相比較小，因此在進(jìn)行綜合管道施工前應(yīng)針對不同管道的位置進(jìn)行合理的規(guī)劃和調(diào)整，使其符合相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)，從而使有限的空間更加規(guī)范化，符合軌道工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求。在施工時嚴(yán)格控制吊頂管線的最高位置高度和最低位置高度，從而避免管線對環(huán)境產(chǎn)生影響（見圖2）。

圖2 不同管線之間的高低具有標(biāo)準(zhǔn)性

2.3 科學(xué)性

軌道交通中的機(jī)電設(shè)備種類較多，需要與不同位置進(jìn)行連接，才能使車輛正常行駛。因此綜合管線施工具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，在實(shí)際施工過程中，需要按照標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行設(shè)計，并根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行鋪設(shè)，從而使復(fù)雜管線能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)地安裝和運(yùn)行，保證整體運(yùn)行效率達(dá)到最大化。在進(jìn)行綜合管線施工的過程中，需要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。例如在對熱介質(zhì)管線進(jìn)行安裝施工時，應(yīng)使其在冷介質(zhì)管線的上方安裝，金屬類型的管線應(yīng)與介質(zhì)管線保持一定距離，避免產(chǎn)生影響，將容易產(chǎn)生故障隱患的管線安裝在容易維修的位置，以便損壞后技術(shù)處理和維修管理。如圖3所示。

圖3 不同管線安裝差異

3 綜合管線施工技術(shù)分析

3.1 BIM技術(shù)應(yīng)用

由于綜合管線的排布較為復(fù)雜，在施工前和施工過程中需要利用BIM技術(shù)對其進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)管線施工過程中不協(xié)調(diào)的環(huán)節(jié)，針對管線施工故障情況進(jìn)行合理的調(diào)整，提高管線施工效率，降低機(jī)電設(shè)備管理和管線安裝施工難度。在利用BIM技術(shù)進(jìn)行模型構(gòu)建的過程中，需要對實(shí)際的軌道工程施工區(qū)域進(jìn)行檢測，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，結(jié)合綜合管道的設(shè)計情況在軟件上創(chuàng)建模型[2]。在建模過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：一是設(shè)置標(biāo)高，使用Revit軟件進(jìn)行構(gòu)建，利用標(biāo)高模塊，將測量的標(biāo)高數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥K中，實(shí)現(xiàn)標(biāo)高的創(chuàng)建；二是軸網(wǎng)設(shè)置，在標(biāo)高設(shè)置的基礎(chǔ)上，在不同標(biāo)高位置上設(shè)置平面圖，完成軸網(wǎng)的設(shè)置。三是圖元的繪制，在標(biāo)高和軸網(wǎng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建網(wǎng)線的相關(guān)圖案，形成循環(huán)組合后完成網(wǎng)線繪制。通過建模軟件實(shí)現(xiàn)從3D到4D的模型構(gòu)建，使整體模型效果得到提升。

在使用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬的過程中，使用幾何數(shù)據(jù)計算的方式，對管線之間發(fā)生碰撞的情況進(jìn)行模擬，從而提高對管線的控制效果。以矩形與矩形對象之間的碰撞情況進(jìn)行檢測計算分析。在3D 模型中獲取矩形管道作為計算對象。如圖4 所示，矩形有8 個定點(diǎn)，分別用0～8 表示，在發(fā)生碰撞時，會產(chǎn)生某條棱穿過另一矩形某一面中的情況，基于此進(jìn)行分析。利用計算機(jī)對兩個矩形的任意兩條棱進(jìn)行計算，制定方程，并賦予不同面相應(yīng)的方程。利用程序進(jìn)行計算和對比，求出面和棱之間的交點(diǎn)。在求交點(diǎn)時，若發(fā)現(xiàn)其中存在交點(diǎn)，并且在圖形內(nèi)部，則會發(fā)生碰撞，若不存在交點(diǎn)或交點(diǎn)在圖形外部時，應(yīng)重復(fù)計算，在確保無交點(diǎn)后，可確定二者不會發(fā)生碰撞，如圖5所示。

圖4 矩形管道

圖5 矩形與矩形碰撞算法流程

在確定碰撞后，需要調(diào)整管線，利用BIM技術(shù)分析管線的性質(zhì)和數(shù)據(jù)，根據(jù)整體情況調(diào)整管道的高度和長度。調(diào)整過程應(yīng)按照規(guī)范進(jìn)行。

式（1）～（2）中：L為管線調(diào)整的長度；H為管線調(diào)整的高度；D1為端口直徑；D2為另一管道端口直徑，其中D1＞D2；D0為檢修過程中為直徑的預(yù)留空間。

根據(jù)碰撞算法，將模型轉(zhuǎn)化為方程進(jìn)行計算，得到相應(yīng)的調(diào)整高度和長度，根據(jù)調(diào)整數(shù)據(jù)修改模型，重復(fù)進(jìn)行計算，測試是否會發(fā)生碰撞，直到不產(chǎn)生碰撞。記錄數(shù)據(jù)并調(diào)整施工管道，完成對管道線路的優(yōu)化。

3.2 施工圖紙深化技術(shù)

在機(jī)電安裝綜合管線施工前需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。其中最重要的是將三維模型和設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)化為施工圖紙，以便為施工人員提供參考。在進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過程中，需要核對施工圖紙，確保圖紙中管線的工程量等數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。在必要情況下對圖紙進(jìn)行深化，識別圖紙中的設(shè)計局限性問題，簡化施工難度。圖紙深化時主要利用BIM技術(shù)以及碰撞計算，并通過設(shè)計師和施工人員進(jìn)行共同商議調(diào)整。施工人員提供軌道交通的實(shí)際數(shù)據(jù)，對機(jī)電設(shè)備的管線安裝情況進(jìn)行模擬和分析，及時發(fā)現(xiàn)其中的不合理環(huán)節(jié)，對其進(jìn)行處理和調(diào)整，確保整體工程施工不發(fā)生沖突和故障。

如在軌道交通站點(diǎn)處，機(jī)電設(shè)備的連接線路與暖通管道發(fā)生碰撞，經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)碰撞的位置在距地面的3.2m 處，在模型中對該碰撞位置進(jìn)行識別，顯示位置坐標(biāo)為（9.57，10.62，3.2）。使用BIM 技術(shù)對模型進(jìn)行計算和調(diào)整，給出解決措施，將機(jī)電設(shè)備向下移動350mm，能夠避免移動暖通管道，同時降低對其他系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)對圖紙的優(yōu)化。

3.3 管線施工技術(shù)

在進(jìn)行機(jī)電安裝綜合管線施工時，應(yīng)按照相應(yīng)的步驟進(jìn)行施工管理。

（1）對管線進(jìn)行調(diào)整。由于管線的長度可能存在差異，為避免管線過長導(dǎo)致出現(xiàn)交叉和混亂的情況，施工人員應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理。由于管線后期可能需要進(jìn)行調(diào)整，因此不能隨意切斷，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)方式設(shè)置伸縮節(jié)點(diǎn)，使管線在該區(qū)域范圍內(nèi)得到調(diào)整，借助相應(yīng)方式進(jìn)行長度控制。在設(shè)置管道伸縮節(jié)點(diǎn)時，應(yīng)使用專門的金屬管道進(jìn)行控制，同時降低對管線的拉力，避免節(jié)點(diǎn)被破壞。管線長度得到控制后，應(yīng)對其引進(jìn)和引出過程中的封堵情況進(jìn)行管理。對于通過套管保護(hù)的管線，應(yīng)做好相應(yīng)的封堵工作，一方面避免管道內(nèi)進(jìn)入雜質(zhì)，另一方面避免水、火對管線產(chǎn)生影響，起到良好的保護(hù)作用。封堵時使用防水膠進(jìn)行填充，同時使用防火材料進(jìn)行封堵。

（2）在對管線進(jìn)行控制的過程中，應(yīng)安裝相應(yīng)的控制閥門，尤其對通電和通水的管線提高關(guān)注度，以提高施工質(zhì)量。在安裝控制閥門時，需要根據(jù)管道的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的閥門類型，同時調(diào)整閥門結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際的安裝要求進(jìn)行施工，確保閥門的控制效果。

（3）支架設(shè)置。在進(jìn)行管線施工安裝的過程中，由于不同管線的長度和重量存在區(qū)別，為保障管線的安裝使用效果，需要在相應(yīng)位置安裝支架，對管線起到良好的支撐作用，從而保障整體管線的安裝效果。

4 綜合管線施工中的管理要點(diǎn)

為使機(jī)電安裝綜合管線施工能夠順利進(jìn)行，同時，保持良好的工程質(zhì)量，相關(guān)人員應(yīng)做好施工管理，提高重視。綜合管線施工過程對施工人員的專業(yè)水平要求較高，因此，管理人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際的施工情況和技術(shù)需求，對施工人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，確保整體工程的施工質(zhì)量。

在對地下軌道工程進(jìn)行機(jī)電管道安裝的過程中，為確保整體施工質(zhì)量和安全性，應(yīng)勘察地表的環(huán)境情況。如檢查地表的滲水性，根據(jù)環(huán)境的滲水情況，在套管外部設(shè)置混凝土保護(hù)層，起到對管線的保護(hù)作用。施工中應(yīng)進(jìn)行滲水實(shí)驗(yàn)，檢查混凝土保護(hù)層防滲效果。在地下管線中選擇單個實(shí)驗(yàn)位置，并使用不同的混凝土進(jìn)行澆筑，防滲系數(shù)測量結(jié)果見表1。

表1 黏層油對雙層排水瀝青混合料路面排水功能影響

由表1可知，外加劑混凝土和膨脹劑混凝土的防水效果均較為良好。在選擇時，可以選擇膨脹劑混凝土作為管線保護(hù)外層，加強(qiáng)對管線的保護(hù)效果，提高防滲性和抗裂性。

5 結(jié)語

綜上所述，在軌道交通機(jī)電安裝綜合管線施工中，應(yīng)加強(qiáng)對管線的深化處理，合理利用BIM技術(shù)，對管道的連接方式和架構(gòu)路徑進(jìn)行分析，得到科學(xué)合理的路徑，從而降低碰撞的影響，提高管線連接質(zhì)量，進(jìn)一步優(yōu)化整體的管線連接效果。