周趙玉

（中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510230）

引 言

大型地下空間機電工程建設(shè)，其多功能、智能化取代了傳統(tǒng)的設(shè)計和施工，更智慧、高效的滿足人們的生活需要，例如：機電綜合管線布置設(shè)計等，為保證大型地下空間機電工程能有序、有效的施工開展，需要不斷的提高設(shè)計人員與施工管理的專業(yè)能力，理論與實踐相結(jié)合，利用科技及創(chuàng)新優(yōu)勢提高設(shè)計精準(zhǔn)度，提高施工技術(shù)及管理水平。

1 大型地下空間機電工程設(shè)計要點

1.1 設(shè)計特點

大型地下空間機電工程設(shè)計特點體現(xiàn)敷設(shè)面積較大，可利用操作空間小，各機電專業(yè)管線錯綜復(fù)雜。設(shè)計應(yīng)按照“集約、舒適、環(huán)保、節(jié)能”的理念，充分做好前期規(guī)劃及布局功能的調(diào)整，協(xié)調(diào)好地下空間功能分布及與周邊資源的關(guān)系；各大專業(yè)工程的協(xié)調(diào)設(shè)計必須適應(yīng)于大型地下空間的特征及功能要求，充分地施展大型地下空間的優(yōu)勢，以保證大型地下空間的綠色發(fā)展。

1.2 設(shè)計要點

功能的增多相應(yīng)的對于機電系統(tǒng)的安裝要求越發(fā)嚴(yán)格。結(jié)合我國建筑行業(yè)材料設(shè)備日新月異，不斷更新，大型地下空間應(yīng)急照明設(shè)計理念為照明時間長，故障維修便捷，以使用智能化為目的。首先集中電源控制應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)設(shè)計；然后根據(jù)管理、使用、經(jīng)營等多方面的需求，對給排水系統(tǒng)的各式水泵，通風(fēng)系統(tǒng)的各式風(fēng)機，冷源系統(tǒng)的新風(fēng)和混風(fēng)空調(diào)，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的一氧化碳和二氧化碳探測器，電梯監(jiān)測系統(tǒng)的電梯和扶梯進行監(jiān)控。設(shè)計上從先進性、可靠性、適用性、針對性、可擴展性、經(jīng)濟性、統(tǒng)籌優(yōu)化性、節(jié)能和環(huán)保等方面綜合考慮，選擇建筑智能化控制系統(tǒng)設(shè)計，以達到地下空間投用后的安全、便捷、高效、增值等目的。

1.3 管線綜合排布設(shè)計控制要點

機電工程綜合管線的布置設(shè)計，按照避讓原則：要求小管讓大管、風(fēng)管讓橋架、水管讓風(fēng)管、以及有壓管讓無壓管，并與運行過程中系統(tǒng)的使用效果進行綜合布置。

1）對于無法翻彎的風(fēng)管、橋架以及水管，管線綜合布置設(shè)計師應(yīng)想辦法確保其能夠在空隙范圍內(nèi)通過。這里的翻彎節(jié)點處理后的效果，應(yīng)保證其使用功能滿足設(shè)計要求的合理性。同時也應(yīng)控制預(yù)留以后運維期間應(yīng)有的操作空間，在進行管道的排布設(shè)計過程，應(yīng)對大管先行進行布置設(shè)計，并盡可能降低管道的碰撞。

2）當(dāng)機電工程綜合管線排布平面設(shè)計完成后，同時需對管線重要節(jié)點交叉處的剖面圖進行詳盡的繪制，為施工提供詳細節(jié)點信息。在設(shè)計實施過程中，應(yīng)當(dāng)明確管線不得穿過風(fēng)道、風(fēng)井、煙道、防火卷簾等設(shè)施。在設(shè)計過程中，對于管線交叉碰撞的把控，應(yīng)盡量采用避讓原則，在保證裝修高度的同時，通過調(diào)整各碰撞管線高程使其能夠以平直狀態(tài)通過，繼而減少翻越或反彎節(jié)點的存在。值得重視的是，設(shè)計師應(yīng)將管線布置控制的重點放在設(shè)備層頂面、設(shè)備走廊、高低壓配電房、消防控制室、弱電總機房以及制冷機房等重要機房空間，以保證管線系統(tǒng)在運行使用過程中的可靠安全。

2 大型地下空間機電工程施工技術(shù)要點

管線錯綜交叉問題在機電工程中不僅是設(shè)計階段，還是施工過程中，乃至在后期的運營維護中都是難以避免的問題。同時這也是機電工程中一個資源浪費的重要因素環(huán)節(jié)，特別是在以前傳統(tǒng)二維平面圖紙時代，因為三維立體可視化的有限，往往都是需要建造師和施工人員依靠自己的經(jīng)驗以及三維空間想象力去實施，因此導(dǎo)致有些施工不了，返工節(jié)點多、影響施工工期工序的情況比比皆是。隨著BIM技術(shù)三維可視化的出現(xiàn)，大大降低了這些情況的發(fā)生，節(jié)約了資源、提高了效率。

2.1 設(shè)計階段的空間碰撞問題

在工程建造前期，通過對各系統(tǒng)專業(yè)圖紙進行糅合，提前找到2D復(fù)雜節(jié)點，通過設(shè)計BIM模型對復(fù)雜節(jié)點逐一的進行空間立體可視化分析，以利于提前調(diào)整各專業(yè)的碰撞沖突。以前因二維圖無法直觀的得到高程差別，很難發(fā)現(xiàn)電纜橋架、水管、風(fēng)管、與結(jié)構(gòu)主體相互之間是否存在碰撞或空間沖突，而當(dāng)前可根據(jù)BIM三維模擬成效分析，提早在設(shè)計階段進行修改，減少施工階段的變更，從而提高效率，縮短工期。

2.2 施工過程中的空間碰撞問題

由于機電管線安裝之項目細致繁雜，且設(shè)備原有尺寸一般都超過接口，因此其設(shè)備組裝工序的前后安排一定要與其他專業(yè)系統(tǒng)配合，提前通過BIM技術(shù)模型動態(tài)仿真建筑排程與機電各專業(yè)系統(tǒng)配置與相關(guān)設(shè)備拼裝，同時需考慮機電管線及設(shè)備所需作業(yè)空間、施工工序以保證其施工的連貫性。這樣，通過模擬安裝過程中可能存在的碰撞，運用可視化手段對各系統(tǒng)安裝隊伍進行交底，合理安排好施工工序，減少施工工序上造成的沖突問題。

2.3 運維階段的空間碰撞問題

在運轉(zhuǎn)檢修保養(yǎng)階段，需要考慮預(yù)留設(shè)備與管線安裝保養(yǎng)過程中所需的作業(yè)空間。事先做好檢修維護人員及工作機具預(yù)留相應(yīng)的操作空間，可極大地降低運維管養(yǎng)成本以及維修的難度。通過BIM模型仿真模擬，提前預(yù)演維保過程及實施路徑，直觀了解可能存在的碰撞沖突問題，提早發(fā)現(xiàn)，并對此做好相應(yīng)的調(diào)整。比如，假如有某些設(shè)備維保搬運時須依靠叉車，若事先未考慮叉車所需操作路徑以及維?？臻g，這樣就會加大設(shè)備的維保難度。同時，也要考慮維保人員的作業(yè)空間，不然也會導(dǎo)致很多操作不便。

3 實例分析

靈山島尖公共部分地下空間工程，規(guī)劃用地面積49 431 m2，總建筑面積44 626 m2。靈山島公共地下空間是以交通功能為主導(dǎo)，集交通、商貿(mào)、文化、市政、防災(zāi)等功能于一體的復(fù)合型地下綜合體。因為本項目工程建設(shè)屬于惠民公共建筑，因此，設(shè)計師應(yīng)將設(shè)計空間利用最大化。同時受機電作業(yè)空間環(huán)境的制約，使得設(shè)計師需在確保裝修吊頂高程的基礎(chǔ)上來優(yōu)化機電管線綜合設(shè)置，從而提高機電管線的安裝質(zhì)量。在此過程中，設(shè)計師還需在各專業(yè)管線交叉錯雜、施工預(yù)留作業(yè)空間以及運維階段的實操性方面的問題進行考量。設(shè)計師通過BIM技術(shù)構(gòu)建靈山島尖公共部分地下空間機電管線綜合布置模型，通過動態(tài)仿真模擬，確定了設(shè)計以及施工階段管線碰撞問題主要存在“橋架與管線設(shè)計標(biāo)高在平面圖上一致導(dǎo)致碰撞”以及“復(fù)雜節(jié)點翻彎未考慮其他管線的位置”。

3.1 設(shè)計科學(xué)合理

設(shè)計師按照小管讓大管，風(fēng)管讓橋架，水管讓風(fēng)管的原則，對模型碰撞節(jié)點逐一檢查，并調(diào)整導(dǎo)出節(jié)點處的平面、剖面圖，結(jié)合調(diào)整后的圖紙節(jié)點對各個專業(yè)系統(tǒng)的施工單位進行交底，根據(jù)管線安裝的避讓順序，對節(jié)點處各個施工工序進行重新排列，確保施工中不會因為工序安排前后產(chǎn)生碰撞。

圖1 現(xiàn)場節(jié)點翻彎模型安裝效果

3.2 施工安全保障

根據(jù)空間要求及不能調(diào)節(jié)的管線，必要是可向上下左右翻彎調(diào)整位置，保證風(fēng)口面積不變的情況下調(diào)整風(fēng)管形狀規(guī)格；橋架還需考慮后續(xù)放置電纜空間和運維操作空間，必要是可將橋架等調(diào)整為使用多根線管綜合排布，以節(jié)約相應(yīng)的空間。

圖2 現(xiàn)場與橋架交叉處水管翻彎安裝效果

3.3 實施后效果檢查

利用 BIM 技術(shù)生成的復(fù)雜節(jié)點管線排布圖指導(dǎo)現(xiàn)場施工，在施工前對管線翻彎進行預(yù)加工，再進行安裝。對現(xiàn)場5個復(fù)雜節(jié)點進行跟蹤檢查，安裝效率提高1倍，同時未發(fā)現(xiàn)管線碰撞情況，碰撞率降至0 %。

3.4 BIM技術(shù)的應(yīng)用

對各個階段管線空間沖突起到了很好的預(yù)防作用，可見逼真的三維可視模擬空間可使工程實施流程，減少返工，提高工作效率，同時也預(yù)見性地提高了日后維保質(zhì)量及工效。特別是機電工程管線安裝實施工作，其涉及設(shè)備種類精細且多而雜。但是本國眼前仍然以施工經(jīng)驗和各自的空間想象能力，配合平面圖紙的方式進行實施，極大地影響了施工質(zhì)量及效率，因此BIM的出現(xiàn)正好大大解決這一難題，提高了機電工程管線安裝在各個階段質(zhì)量。

4 結(jié) 語

BIM技術(shù)對于推動機電工程高效率、高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮著重大的作用。因此運用機電綜合管線布置設(shè)計，通過BIM可視化管理，模擬式演練，避免出現(xiàn)各專業(yè)各自為政，顧此失彼的情況。較大地提高了建設(shè)項目的工效和施工質(zhì)量。