地下管廊机电管线施工技术探讨

胡 军

上海建工二建集团有限公司 上海 200090

在地下管廊各机电管线设计时，各专业单位设计人员在设计过程中往往缺少横向协调，导致在实际施工过程中还存在一些问题，管线排布、管廊内空间有效利用及后期维修等都有待进一步的改善[1-2]。以上海海昌海洋公园地下管廊为例，对施工过程中地下管廊机电管线合理排布及新技术工艺的应用进行总结，旨在为类似工程提供参考。

1 工程概况

上海海昌极地海洋公园位于临港新城，总建筑面积约250 000 m2。海洋公园（东区）包含办公楼、酒店等配套工程，以及海底世界馆、火山鲸鲨馆、海豚表演场等海洋生物展馆，并设有能源中心。能源中心包含冷冻机房及泵房、锅炉房、柴油发电机房、生活泵房、消防泵房、变配电间等。能源中心通过三段管廊，为配套工程和展馆提供冷热源、生活用水、消防用水以及海洋生物所必需的维生系统管道等。

2 地下管廊机电施工难点

地下管廊高3.6 m，宽4.3 m，管廊内机电安装共有2路母线、3路强电桥架、5路弱电桥架、1路维生桥架、4根消防管道、2根给水管道、4根供回水管道和4根维生管道。原设计电气采用吊架形式，给水管道采用斜支撑支架形式，底部维生管道及供回水管采用混凝土底座。原设计方案存在以下施工难点：

1）管廊 施工空间有限，属于半密闭空间，各专业交叉施工作业较多，相互配合难度大，施工相互制约，半密闭空间焊接及管道切割作业等存在较大的安全隐患。

2）吊装孔单一，尺寸仅能满足桥架及母线吊装要求，给排水管道及空调管道需从端部吊装，水平驳运，但由于混凝土底座施工完成，水平运输效率较低。

3）原设计方案各专业支架分开施工，支架点位多、支架验算量及预制工作量大，机电管线数量、尺寸存在偏差，施工难度高，存在立体交叉施工情况。

3 地下管廊机电施工优化设计

针对施工难点，根据各专业管线支架间距、管线间净距要求及施工方便性等因素，利用机电管线BIM模型进行分析，采用共用支架的施工方案，支架间距4 m，共5层，支架上方设计为桥架及母线，中间为生活给水及消防管道，下方为供回水及维生管道。共用支架分别位于管廊两侧，中间留有1.3 m的巡检及维修通道，巡检通道施工期间能够方便材料的水平驳运，也为后期维修检查提供了充足的空间。通过机电管线BIM综合深化，满足了机电各系统功能性和美观性的需求。

通过对管廊内的支架进行深化，合理排布管线，可以满足现场施工及规范的要求，同时还有以下优点：

1）采用共用支架的形式缩短了施工周期，也为业主节省了投资成本。

2）避免因各专业自行进行支架安装而导致的后续施工及下道工序无法顺利进行等不利情况。

3）减少了支架安装时，各专业施工人员在有限空间内的交叉施工，减少施工安全隐患。

4）后期运营维护及保养便利。

4 管廊施工部署

共用支架立柱上方的钢板按深化点位在结构施工阶段预埋到位，下方钢板按深化点位在建筑地坪施工时预埋到位。每段管廊在中间位置结构顶板上设置1个9 000 mm×900 mm的吊装留洞（后浇），一方面作为通风孔，便于管廊内的换气；另一方面有利于施工材料的运送。各类支架材料、管道、桥架利用吊车吊装至管廊内。

支架材料吊装至管廊内后，从吊装洞向管廊两侧同时进行支架安装。机电各专业管线的施工原则为：先施工给排水管道，后施工母线槽及桥架；先底部施工，后上部施工。为节约施工周期，采取流水作业，支架完成一段后，各类管道就位在对应支架上。待所有支架完成后，空调管道先对口固定，后焊接；然后进行给排水、消防管道卡箍连接固定。在管道焊接及卡箍连接的同时，进行桥架及母线施工，保证各机电管线施工紧密衔接，提高施工效率。

考虑到每段管廊长约200 m，所有给排水管道长度均为9 m一段。空调管道仍采用常规12 m长度。桥架长度均为4 m一段。由于母线没有中间插接箱，故每段长度均为6 m。这样可以减少接头数量，提高施工效率，且管道减少接头，后期试压的漏点概率也能降低。

管廊属于半密闭空间，支架的安装及管道切割、焊接等都会产生一定量的有毒有害气体，在设计本身设置的通风孔上，安装一送一排2台临时风机，确保每段管廊与外部空间形成环流。管廊内施工作业时，保证地下管廊气体流通，确保施工人员作业安全。

5 细部节点考虑

5.1 支架材质选型及受力分析

经过计算可知，最大荷载为1根DN300 mm和2根DN250 mm消防管道，考虑管道材质及管道内充满水的质量，梁间距为4 m，横向支架按照此最大荷载计算，单根钢梁所承担管道总重约9 kN（恒载），所承担水总重为7.5 kN（活载，并考虑动力系数）。考虑水流在管道内的冲击因素，经计算，拟采用10#槽钢，能够满足受力要求（图1）。

图1 支架横担受力分析简化模型

同理，荷载计算结果，按照每层钢梁提供恒载8 kN、活载7.5 kN的梁端竖向压力，一共5层，考虑荷载分项系数后，单柱竖向轴力为106.5 kN，故可采用16#工字钢作为支架柱。

5.2 支架立柱预埋板

支架立柱底部钢板采用预埋方式安装，加工制作250 mm×250 mm×16 mm钢板，钢板角部焊接4根12#钩状钢筋（图2）。在建筑地坪施工前，对支架立柱位置进行放线定位，在确定支架位置后，在建筑地坪钢筋绑扎阶段，将其与钢筋固定，后期再将立柱焊接固定在预埋钢板上。同理，支架立柱上方的预埋钢板在支模完成后、混凝土浇筑前，也按深化点位安装预埋。

图2 支架立柱底座预埋件示意

5.3 管廊侧面支架安装及管道支架的加固

支架立柱安装完成后，在侧墙的位置，利用250 mm× 250 mm×16 mm钢板与M16 mm×140 mm膨胀螺栓固定，支架横担一端焊接在钢板上，另一端与支架柱焊接，焊接完成后喷涂防锈漆。

考虑管道的自身质量、满水后的质量以及系统运行时的水流冲击，将所有给排水管道、空调管道以及维生管道的固定支架，在支架横担与立柱下方，设置边长15 cm、厚16 mm的斜三角钢板进行支撑加固，如图3所示。

图3 支架支撑加固节点

5.4 桥架及母线槽支架

由于桥架水平安装的支架间距为1.5～3.0 m，共用支架的间距为4 m，所以在共用支架之间还需安装吊架，以满足桥架的安装要求。母线槽在共用支架上安装时采用支架托举固定法，将由角钢制作而成的支架先固定在柱上，将 母线槽横担在支架上，再用小角板将母线槽侧边和支架固定在一起，防止滑落（图4）。这种固定方式既适合单侧安装，也适合双侧安装，且安装时简单方便。

图4 共用支架上母线固定

5.5 共用支架的接地设置

在共用支架两侧的最底层，各设置1路40 mm×40 mm× 4 mm的镀锌扁钢作为支架接地体，通过焊接将扁铁与各个支架接地连通，并连接管廊内所有预埋接地端子。

6 实施效果

通过对地下管廊的支架进行深化施工，降低了各专业前期支架安装交叉施工的安全隐患，对管线的标高及走向进行了定位，避免后续工序中管线碰撞，节省了施工成本，缩短了工期。采用共用支架，在为施工带来便利的同时，也为后期维修提供了操作空间。统一使用共用支架，防止各专业支架随意安装，保证了管线安装的美观性。共用支架达到了预期的效果，解决了地下管廊施工中最困难且最重要的一项施工难题。

7 结语

上海海昌极地海洋公园项目地下管廊管线虽然采用传统施工工艺，但管线多且使用功能不同，通过BIM技术的深化设计，最终使各类管线有序排列。本文重点分析深化后管线支架设置的情况，有效保证了共用支架的施工质量，提高了管廊工程机电管线的施工效率，实现了管线安装的功能性和美观性。