張姚忠

摘要：本文對(duì)上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程中南北區(qū)地下連通隧道綜合管線施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析解決，制定合理的施工技術(shù)方案，為連通隧道機(jī)電管線施工技術(shù)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：連通隧道;綜合管線;BIM;支架

上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程?hào)|航基地（西區(qū)）二期配套工程分為有南、北兩個(gè)區(qū)域，設(shè)置兩條連通隧道連接南北兩區(qū)，隧道上方為上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)VVIP通道，為保證VVIP通道的正常運(yùn)行，連接隧道采取頂管施工的方式，在此前提下，如何與各相關(guān)單位協(xié)調(diào)合作，在頂管施工的隧道中將復(fù)雜，管徑較大的綜合管線進(jìn)行合理安全美觀的排布安裝，保證標(biāo)高和質(zhì)量要求，并且不影響上方通道的正常運(yùn)行成為施工工程的難點(diǎn)。

本文對(duì)工程難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，并且對(duì)各項(xiàng)難點(diǎn)提出針對(duì)性的解決方案，不僅是對(duì)地下連通管道施工技術(shù)的簡(jiǎn)單梳理，也是為以后類似的頂管施工，多方配合的地下隧道綜合管線施工提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和參考。

1工程難點(diǎn)

需確保車道的使用功能。由于東航基地中冷凍機(jī)房、鍋爐房均位于北區(qū)，35KV高壓變電站位于南區(qū)，故南北隧道承擔(dān)著冷凍水管、熱水管、動(dòng)力電纜南北連通的功能，另外，連接南區(qū)地下二層至北區(qū)地下一層車庫的南北隧道，作為車庫公共區(qū)域有著嚴(yán)格的標(biāo)高限制要求：所有管線需要嚴(yán)格遵守2.4m的最低標(biāo)高要求。

系統(tǒng)主管密集，管線綜合難度大。除去南北兩區(qū)連通的冷凍水管、熱水管、動(dòng)力電纜外，在隧道中還有排煙管道，誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)，消防噴淋，消火栓，溫感，監(jiān)控，三網(wǎng)合一等管線設(shè)備。隧道內(nèi)寬度為6米，其中有2根DN200的熱水供回水管，2根DN100的熱水供回水管，2根DN400的冷凍水供回水管，2根DN150消火栓管道，1根DN150噴淋管道，1路1000*200的電源動(dòng)力橋架，1根1200*400的排煙管道，1根200*100語音通訊橋架以及1根150*100的網(wǎng)絡(luò)通訊橋架。由此可見，隧道綜合施工面較小，管線極其密集，復(fù)雜程度高，又因?yàn)楣芫€多為大管徑管線，管線安裝及標(biāo)高控制難度大，因此如何將該公共區(qū)域內(nèi)的機(jī)電管線布置的安全、合理、符合質(zhì)量要求以及美觀成了一個(gè)問題。

2主要技術(shù)要點(diǎn)分析和措施

在充分分析施工難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，我司對(duì)各個(gè)難點(diǎn)以及它們所帶來的技術(shù)問題上進(jìn)行了針對(duì)性的方案制定，并且積極與相關(guān)單位進(jìn)行協(xié)調(diào)討論，保證施工界面的清晰劃分和施工過程的高效配合，最終形成一個(gè)完整的連通隧道綜合施工技術(shù)方案。

2.1該技術(shù)方案主要包含以下幾個(gè)要點(diǎn)

2.1.1基于BIM技術(shù)的綜合管線集成;

2.1.2共用支架方案及驗(yàn)算;

2.1.3管線熱補(bǔ)償;

2.1.4各專業(yè)管線施工技術(shù)要點(diǎn)。

2.2基于BIM技術(shù)的綜合管線集成

考慮到南北連通隧道區(qū)域施工面較小但管線密集的問題，為了保證管線標(biāo)高要求，避免管線碰撞，滿足通道作為公共區(qū)域的美觀需求，采用BIM管綜模型深化技術(shù)進(jìn)行綜合管線的集成。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)連通隧道的實(shí)際情況，使用BIM技術(shù)對(duì)熱水供回水管、冷凍水供回水管、橋架、消防管、排煙管等管線進(jìn)行建模，在模型中進(jìn)行管線位置調(diào)整，以保證綜合管線的合理排布，并達(dá)到了連通隧道內(nèi)最低標(biāo)高要求。在BIM綜合管線排布的同時(shí)，對(duì)管線支架進(jìn)行模擬后發(fā)現(xiàn)，如果按各機(jī)電專業(yè)管線進(jìn)行支架設(shè)置，會(huì)產(chǎn)生讓人感到凌亂的視覺效果。針對(duì)這種情況，我方?jīng)Q定采用共用支架的設(shè)置形式在滿足公共區(qū)域的標(biāo)高的同時(shí)，滿足了美觀要求。

完成的管線排布會(huì)在BIM模型中進(jìn)行管線碰撞測(cè)試，模型無碰撞后再經(jīng)由設(shè)計(jì)院確認(rèn)，確認(rèn)無誤之后才對(duì)該區(qū)域進(jìn)行施工，保證了機(jī)電管線布置的安全、合理及美觀。

2.3支架方案及驗(yàn)算

為了滿足公共區(qū)域的美觀要求，采用公用支架的設(shè)置方案，因?yàn)樵谒淼纼?nèi)機(jī)電管線中，支架直接主要承重為2根DN200、2根DN100熱水供回水管、2根DN400冷凍水供回水管及3根DN150消防管道，管徑大，支架載重負(fù)荷大。在為了保證整個(gè)施工作業(yè)的安全、質(zhì)量的前提下，針對(duì)該南北區(qū)連通隧道內(nèi)的支架載重負(fù)荷進(jìn)行嚴(yán)密的計(jì)算。

采用12#槽鋼雙拼作為整體支架。支吊架驗(yàn)算運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行建模分析計(jì)算。以南區(qū)某處地下管線的Revit模型為例，利用MagiCAD插件進(jìn)行支架校核計(jì)算。

如圖1所示為選用作校核計(jì)算的位置的剖面。從圖上可以看出，該處共有1根風(fēng)管，8根水管和3根橋架。為了減少支架的數(shù)量并且盡可能使放置科學(xué)美觀，此處選擇只用一個(gè)綜合支架，并且兩邊分單層放置管道，中間分上下兩層放置管道。

MagiCAD提供了多種工具方便用戶布置支吊架。由于所用支架是一個(gè)綜合支架，需要通過將兩個(gè)通用單層吊架和一個(gè)通用單層支架拼接成一個(gè)綜合支架。支吊架的材質(zhì)規(guī)格按插件所給的規(guī)格中選擇C12.6規(guī)格的槽鋼。

下圖（圖2）為MagiCAD校核頁面的對(duì)話框。在該對(duì)話框內(nèi)需要填寫管道密度、介質(zhì)密度、保溫密度、電纜單位質(zhì)量等參數(shù)。當(dāng)所需參數(shù)全部填寫完成后，對(duì)話框右側(cè)會(huì)自動(dòng)顯示程序計(jì)算校核的結(jié)果。

在校核計(jì)算的過程中可以通過修改支架各段的規(guī)格來動(dòng)態(tài)觀察支吊架的校核結(jié)果。通過不斷迭代嘗試可以獲得既滿足設(shè)計(jì)要求又能盡可能節(jié)省材料的規(guī)格。校核過程中最終確定好的規(guī)格可以直接應(yīng)用到當(dāng)前模型，最終模型將使用更為適合的支吊架模型。

3管道熱補(bǔ)償

空調(diào)管道中的水，經(jīng)過熱脹冷縮，產(chǎn)生應(yīng)力，對(duì)管壁形成推力，會(huì)導(dǎo)致已安裝完成的管道變形，對(duì)管道在正常工作情況下造成安全隱患。為了防止這種情況發(fā)生，我們對(duì)管道采取熱補(bǔ)償?shù)拇胧?，緩解水因?yīng)力對(duì)管道造成破壞。在設(shè)計(jì)熱力管道時(shí)，應(yīng)充分利用管道本身的自然彎曲，來補(bǔ)償管道的熱伸長(zhǎng)。在無條件利用管道本身自然彎曲來補(bǔ)償管道的熱伸長(zhǎng)時(shí)，可以采用管道補(bǔ)償器，本項(xiàng)目中由于采用的是方形補(bǔ)償器及波紋補(bǔ)償器。

以在B2層通道內(nèi)管徑最大DN200的熱力管道為熱補(bǔ)償量最大為例，驗(yàn)證其補(bǔ)償量是否滿足要求。

3.1計(jì)算管道熱伸長(zhǎng)量

△L=L·a（t2-t1）

△L——管道熱伸長(zhǎng)量（cm）;

L——計(jì)算管長(zhǎng)（m）;

a——管道的熱膨脹系數(shù)[mm/（m·℃）]，鋼管的線膨脹系數(shù)，取0.0133mm/（m·℃）;

t1——管道內(nèi)介質(zhì)溫度（℃）;

t2——管道設(shè)計(jì)安裝溫度（℃）;

在B2層南北通道中，DN200熱力管de補(bǔ)償器兩端固定支架間距為60米，即L=60m;鋼管材料選用Q235-A，根據(jù)表6-1，查的管道的熱膨脹系數(shù)為：13×10cm/（m·℃）。管道內(nèi)介質(zhì)溫度為用戶側(cè)空調(diào)熱水供水溫度60℃;管道安裝溫度取冬季最不利溫度0℃，即

△L=60·10-3·0.0133.（60-0）=47.88mm≈48mm

3.2校核波紋補(bǔ)償器及矩形補(bǔ)償器

根據(jù)成品橫向波形補(bǔ)償器，其補(bǔ)償量為36mm<水管所需48mm的補(bǔ)償量，故需增設(shè)方形補(bǔ)償器，并加以驗(yàn)算，原理圖如下（圖3）。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，a=1000mm，b=3000mm，R=200mm，外伸量36mm=111>水管所需48mm的補(bǔ)償量，故滿足設(shè)計(jì)要求。

4各專業(yè)管線施工技術(shù)要求

由于連通隧道兩端與地下室結(jié)構(gòu)中含有變形縫，所有在穿越該區(qū)域的所有機(jī)電管線必須設(shè)置伸縮節(jié)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求、驗(yàn)收規(guī)范要求以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，連通隧道中管道必須設(shè)置不銹鋼波紋補(bǔ)償器，選用的不銹鋼波紋補(bǔ)償器經(jīng)過我司計(jì)算后由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行確認(rèn)后施工安裝。

針對(duì)供回水管道進(jìn)行相應(yīng)的橡塑保溫工作，在保溫層外側(cè)包裹不銹鋼，以滿足公共區(qū)域美觀要求。

因共用支架包含橋架，故在橋架與支架中間設(shè)置絕緣墊，并在橋架變?cè)O(shè)置接地扁鋼，以滿足橋架接地要求。

在機(jī)電管線施工安裝完成后，我司組織各專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人及施工員、質(zhì)量員對(duì)連通隧道中的管線安全質(zhì)量進(jìn)行預(yù)驗(yàn)收。對(duì)管道的實(shí)驗(yàn)情況及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)壓力做相應(yīng)的記錄。預(yù)驗(yàn)收完成后，我司組織監(jiān)理單位對(duì)該區(qū)域進(jìn)行驗(yàn)收，在驗(yàn)收合格后對(duì)相關(guān)的管道進(jìn)行防腐保溫處理。

5結(jié)束語

現(xiàn)在地下連通隧道已在許多大型綜合體中進(jìn)行應(yīng)用，本文也是針對(duì)該區(qū)域的綜合管線施工進(jìn)行了初步的梳理總結(jié)。在公共區(qū)域中管線敷設(shè)的合理性，支架的安全性尤為重要，必須進(jìn)過嚴(yán)密的計(jì)算復(fù)核確認(rèn)方可施工。在保證安全、質(zhì)量的前提下對(duì)美觀要求進(jìn)一步深化提高，從而滿足該區(qū)域的功能要求。

前期工程管理的溝通協(xié)調(diào)也尤為重要，在前期設(shè)想方案，找出問題，解決方案能為后面的施工工作的開展創(chuàng)造有利的條件，從而避免施工中不必要的返工。同時(shí)也希望本文的一些方案和建議能為廣大同行提供一些小小的參考。