基于BIM的大型管廊机电管线深化设计及综合支架设计选型和加工安装

基于BIM的大型管廊机电管线深化设计及综合支架设计选型和加工安装

李红宇,李宇星,李龙新,聂惠捷,王虹舒

中国建筑第八工程局有限公司华北分公司

摘要：由于大型综合管廊内机电管线密集且尺寸较大，因此采用BIM技术提前对项目进行深化并进行支吊架设计选型。深化过程中充分考虑了管廊内影响管线排布的因素，并利用Magicad软件对深化后的排布方案进行支吊架的设计和选型并最终确定最优形式。出具详细的支架加工图，确保现场准确施工，缩短项目工期，节省项目投资。

关键词：综合管廊 机电深化设计 支吊架

引言

随着BIM技术在建筑机电领域的发展，越来越多的大型公共建筑采用该技术，深化出高精度高标准的机电模型用来指导现场施工，该技术更是在大型综合管廊的深化设计排布和支吊架设计选型中有着重要的应用[1,4]。    

1 工程概况

天津国家会展中心工程一期展馆区项目位于天津市津南区。大型展览建筑，总共包括16个展厅、中央大厅综合区、东西区交通连廊、地下车库等。总建筑面积约47万平方米，相当于67个标准足球场。其中室内展览面积约20万平方米。

图1 国家会展中心一期

由于该项目质量要求高、体量大、工期紧，因此采用BIM技术对该项目进行深化设计，用深化设计后高标准高精度的机电模型来指导现场施工，保证工期的顺利完成，减少现场机电管线的拆改。

该项目地下室内，具有大型综合管廊，两条主管廊总长770米，东西对称，由主管廊向展厅方向有与之连接的次管廊。主管廊内机电管线密集且水管管径较大，空间局限且检修空间要求高，区域间的衔接处多且管线复杂，因此采用BIM技术在施工前就将机电管线合理排布再施工就显的尤为重要。

2、深化设计考虑要点

主管廊内机电管线包括强电桥架、弱电桥架、采暖水、给中水、消防水、压力排水等共计十三个系统。

在进行主管廊内机电管线深化设计时，在形成最终的排布方案之前，充分考虑了主管廊内影响排布的因素，其中包括以下几点：

2.1强弱电桥架出支管

由于主管廊内桥架数量较多，且每个桥架都要由主管廊向次管廊出支管，因此桥架只能排布在主管廊的中间位置，远离次管廊，为出支管预留空间，且由于强电桥架内电缆较大，不宜翻弯过大，而弱电电缆较细，相比之下选择弱电桥架垂直翻弯。因此选择强电桥架在上方弱电桥架在下方的排布方案，强电桥架45°出支管，弱电桥架90°出支管。

2.2电梯基坑降板

主管廊中间部位具有一层电梯基坑降板，由于基坑降板的限制，确定了桥架竖向的位置为紧贴降板50mm敷设，强电桥架在上45°翻弯出支管，弱电桥架在下90°出支管，桥架与桥架之间竖向间距200mm供后期施工敷设电缆使用。

2.2防火门因素

主管廊与其连接的次管廊内具有防火门。第一版深化设计方案原本是打算将水管统一放在靠近墙的一侧，但是考虑到主管廊与次管廊内防火门高度限制，水管无法全部排布在靠近墙的一侧，因此将消防水管与给中水管排布在桥架下方，只将空调冷冻水管以及地热盘管采暖管排布在靠近墙的一侧并且是上方一侧。保证了主次管廊正常的人行通道空间，安装检修以及后期维护运营时人都可以自由的在管廊内行走。既满足了管线的使用功能，又满足了管廊的通行功能。

2.3集水坑内潜污泵污水立管阀门安装

为了保证正常的人行通道，主管廊与次主管廊内防火门高度不允许取消和变更，因此将部分水管排布在桥架下部，潜污泵立管上需要安装阀门，从下至上依次为：可挠曲橡胶接头、压力表、止回阀、闸阀，阀门安装高度距离地面至少需要1.5m[5]，排布在桥架下边的水管底距离地面仅剩1.2m，造成了污水立管阀门的安装空间不足，最终采取设计变更，将污水立管移至墙边的位置，横向支管埋地敷设，排水主管紧贴墙边布置。

通过以上因素以及基本施工对支吊架空间和安装检修空间要求的考虑，最终确定的管廊内机电管线排布方案如下图所示。

图2 主管廊机电管线排布剖面图

3、支吊架设计选型

根据管线综合排布方案，设计了包括吊架和落地支架共以下五种形式。管廊内空调水管为DN400，采用吊架顶板承重不足，因此确定水管支架采用落地。水管竖撑顶天立地稳固性好但是经济性及美观性不足，也考虑将两侧空调采暖水管单独打落地支架，中间桥架和水管一起打支架的方案，但水管竖撑和桥架竖撑不共用导致经济性及美观性均不足。

综合考虑结构安全性、检修空间、美观性、加工成本等因素，最终选定支架形式为如图所示的整体式综合支架。原本该形式中间打算采用一根竖撑，但是管廊正中间有排水沟，竖撑偏向一侧美观性又受影响，因此采用目前的水管以下采用两小截竖撑，兼具稳固性和美观性。

图3 支架方案剖面图

4、综合支架现场安装

由于管廊内综合支架形式复杂，施工难度大，因此在现场安装前制定了详细的施工方案，确保支架的准确加工和安装，包括前期综合支架的选型确认，详细出图以及后期现场施工过程中的质量把控。

4.1加工前确认选型

利用Magicad软件对设计好的综合支架进行详细的受力校核计算，确定支架最优选型。水管间距确定为每4m一个综合支架，桥架确定为每2m一个综合支架，其中单独的桥架支架，不安装水管横担即可，其余形式与大型综合支架一致。将选型后的综合支架导出受力校核计算书，报设计确认型号及安全性。

4.2出具详细的支架加工图和平面定位图

选型确认后，为准确指导现场施工，对综合支架进行详细的标注，说明剖面位置，管线类型及尺寸，钢材型号、尺寸，钢板尺寸、膨胀螺栓型号及数量，横担上皮标高等施工所需的信息，除此之外还出具了支架平面位置图，对支架间距进行详细定位，确保现场施工人员能够精准定位综合支架的水平位置。

每套综合支架加工安装前对施工班组进行详细的技术交底，确保施工人员能够了解深化设计意图，了解支架加工安装过程中注意的要点，项目施工过程中，坚持样板引路制度，预先加工局部区域的支架确定实际施工效果，样板验收合格后，方才进行现场大面积施工。施工过程中，严控施工细节管理，确保支架安装质量。

4.3现场结构施工后安装综合支架

综合支架可以采取预留预埋钢板安装，也可以在结构施工后进行安装，经管理人员讨论，预留预埋钢板时，建筑墙体等还未施工，定位参照不足，容易造成钢板累计误差导致支架安装间距位置有偏差，最终选择结构施工完成后再进行支架根部钢板安装，采取多点参照的方式，依据综合支架平面定位图，对综合支架安装位置进行精准定位，确保减少累积误差。

现场施工过程中，严格执行质量管理“三检制”，对已安装完成的支架定期实行实测实量，确保综合支架的安装质量。

现场施工后的支架和机电管线如下图所示：

图4 现场支架及机电管线施工完成后效果图

结语：大型综合管廊内管线密集，且管线尺寸较大，除了考虑基本的施工安装检修外还需要考虑通行通道和管廊内的影响因素，采用BIM技术进行施工前的深化，并进行大型综合支吊架的设计选型，能够保证方案的最优化，减少现场的拆改，节省项目工期和投资。

参考文献：

[1]王飞，张明亮.BIM技术在地下综合管廊施工中的应用[J].居业，2019（11）：66+68.

[2]刘超，陈胜.BIM技术在地下综合管廊施工全过程中的应用与研究.中国标准化，2018，（14）：61-62.

[3]邹蓓蓓，谢飞.  BIM技术在地下综合管廊施工中的应用[J].中国高新科技. 2021(20).

[4]徐晓丽，居舍.BIM技术在地下综合管廊施工中应用情况探究[J]. 2022(16).

[5]08s305 《小型潜水排污泵选用及安装图集》.

作者简介：李红宇，女，助理工程师