办公综合体地下连通隧道综合管线施工技术
时间：2020-10-23 10:51:38 来源：达达文档网 本文已影响 人 
张姚忠
摘要：本文对上海虹桥国际机场扩建工程中南北区地下连通隧道综合管线施工过程中出现的问题进行分析解决，制定合理的施工技术方案，为连通隧道机电管线施工技术积累了宝贵的经验。
关键词：连通隧道;综合管线;BIM;支架
上海虹桥国际机场扩建工程东航基地（西区）二期配套工程分为有南、北两个区域，设置两条连通隧道连接南北两区，隧道上方为上海虹桥国际机场VVIP通道，为保证VVIP通道的正常运行，连接隧道采取顶管施工的方式，在此前提下，如何与各相关单位协调合作，在顶管施工的隧道中将复杂，管径较大的综合管线进行合理安全美观的排布安装，保证标高和质量要求，并且不影响上方通道的正常运行成为施工工程的难点。
本文对工程难点进行详细的分析，并且对各项难点提出针对性的解决方案，不仅是对地下连通管道施工技术的简单梳理，也是为以后类似的顶管施工，多方配合的地下隧道综合管线施工提供宝贵的经验和参考。
1工程难点
需确保车道的使用功能。由于东航基地中冷冻机房、锅炉房均位于北区，35KV高压变电站位于南区，故南北隧道承担着冷冻水管、热水管、动力电缆南北连通的功能，另外，连接南区地下二层至北区地下一层车库的南北隧道，作为车库公共区域有着严格的标高限制要求：所有管线需要严格遵守2.4m的最低标高要求。
系统主管密集，管线综合难度大。除去南北两区连通的冷冻水管、热水管、动力电缆外，在隧道中还有排烟管道，诱导风机，消防喷淋，消火栓，温感，监控，三网合一等管线设备。隧道内宽度为6米，其中有2根DN200的热水供回水管，2根DN100的热水供回水管，2根DN400的冷冻水供回水管，2根DN150消火栓管道，1根DN150喷淋管道，1路1000*200的电源动力桥架，1根1200*400的排烟管道，1根200*100语音通讯桥架以及1根150*100的网络通讯桥架。由此可见，隧道综合施工面较小，管线极其密集，复杂程度高，又因为管线多为大管径管线，管线安装及标高控制难度大，因此如何将该公共区域内的机电管线布置的安全、合理、符合质量要求以及美观成了一个问题。
2主要技术要点分析和措施
在充分分析施工难点的基础上，我司对各个难点以及它们所带来的技术问题上进行了针对性的方案制定，并且积极与相关单位进行协调讨论，保证施工界面的清晰划分和施工过程的高效配合，最终形成一个完整的连通隧道综合施工技术方案。
2.1该技术方案主要包含以下几个要点
2.1.1基于BIM技术的综合管线集成;
2.1.2共用支架方案及验算;
2.1.3管线热补偿;
2.1.4各专业管线施工技术要点。
2.2基于BIM技术的综合管线集成
考虑到南北连通隧道区域施工面较小但管线密集的问题，为了保证管线标高要求，避免管线碰撞，满足通道作为公共区域的美观需求，采用BIM管综模型深化技术进行综合管线的集成。
针对现场连通隧道的实际情况，使用BIM技术对热水供回水管、冷冻水供回水管、桥架、消防管、排烟管等管线进行建模，在模型中进行管线位置调整，以保证综合管线的合理排布，并达到了连通隧道内最低标高要求。在BIM综合管线排布的同时，对管线支架进行模拟后发现，如果按各机电专业管线进行支架设置，会产生让人感到凌乱的视觉效果。针对这种情况，我方决定采用共用支架的设置形式在满足公共区域的标高的同时，满足了美观要求。
完成的管线排布会在BIM模型中进行管线碰撞测试，模型无碰撞后再经由设计院确认，确认无误之后才对该区域进行施工，保证了机电管线布置的安全、合理及美观。
2.3支架方案及验算
为了满足公共区域的美观要求，采用公用支架的设置方案，因為在隧道内机电管线中，支架直接主要承重为2根DN200、2根DN100热水供回水管、2根DN400冷冻水供回水管及3根DN150消防管道，管径大，支架载重负荷大。在为了保证整个施工作业的安全、质量的前提下，针对该南北区连通隧道内的支架载重负荷进行严密的计算。
采用12#槽钢双拼作为整体支架。支吊架验算运用BIM技术进行建模分析计算。以南区某处地下管线的Revit模型为例，利用MagiCAD插件进行支架校核计算。
如图1所示为选用作校核计算的位置的剖面。从图上可以看出，该处共有1根风管，8根水管和3根桥架。为了减少支架的数量并且尽可能使放置科学美观，此处选择只用一个综合支架，并且两边分单层放置管道，中间分上下两层放置管道。
MagiCAD提供了多种工具方便用户布置支吊架。由于所用支架是一个综合支架，需要通过将两个通用单层吊架和一个通用单层支架拼接成一个综合支架。支吊架的材质规格按插件所给的规格中选择C12.6规格的槽钢。
下图（图2）为MagiCAD校核页面的对话框。在该对话框内需要填写管道密度、介质密度、保温密度、电缆单位质量等参数。当所需参数全部填写完成后，对话框右侧会自动显示程序计算校核的结果。
在校核计算的过程中可以通过修改支架各段的规格来动态观察支吊架的校核结果。通过不断迭代尝试可以获得既满足设计要求又能尽可能节省材料的规格。校核过程中最终确定好的规格可以直接应用到当前模型，最终模型将使用更为适合的支吊架模型。
3管道热补偿
空调管道中的水，经过热胀冷缩，产生应力，对管壁形成推力，会导致已安装完成的管道变形，对管道在正常工作情况下造成安全隐患。为了防止这种情况发生，我们对管道采取热补偿的措施，缓解水因应力对管道造成破坏。在设计热力管道时，应充分利用管道本身的自然弯曲，来补偿管道的热伸长。在无条件利用管道本身自然弯曲来补偿管道的热伸长时，可以采用管道补偿器，本项目中由于采用的是方形补偿器及波纹补偿器。
以在B2层通道内管径最大DN200的熱力管道为热补偿量最大为例，验证其补偿量是否满足要求。
3.1计算管道热伸长量
△L=L·a（t2-t1）
△L——管道热伸长量（cm）;
L——计算管长（m）;
a——管道的热膨胀系数[mm/（m·℃）]，钢管的线膨胀系数，取0.0133mm/（m·℃）;
t1——管道内介质温度（℃）;
t2——管道设计安装温度（℃）;
在B2层南北通道中，DN200热力管de补偿器两端固定支架间距为60米，即L=60m;钢管材料选用Q235-A，根据表6-1，查的管道的热膨胀系数为：13×10cm/（m·℃）。管道内介质温度为用户侧空调热水供水温度60℃;管道安装温度取冬季最不利温度0℃，即
△L=60·10-3·0.0133.（60-0）=47.88mm≈48mm
3.2校核波纹补偿器及矩形补偿器
根据成品横向波形补偿器，其补偿量为36mm<水管所需48mm的补偿量，故需增设方形补偿器，并加以验算，原理图如下（图3）。
根据现场测量，a=1000mm，b=3000mm，R=200mm，外伸量36mm=111>水管所需48mm的补偿量，故满足设计要求。
4各专业管线施工技术要求
由于连通隧道两端与地下室结构中含有变形缝，所有在穿越该区域的所有机电管线必须设置伸缩节。
根据设计要求、验收规范要求以及现场实际情况，连通隧道中管道必须设置不锈钢波纹补偿器，选用的不锈钢波纹补偿器经过我司计算后由设计单位进行确认后施工安装。
针对供回水管道进行相应的橡塑保温工作，在保温层外侧包裹不锈钢，以满足公共区域美观要求。
因共用支架包含桥架，故在桥架与支架中间设置绝缘垫，并在桥架变设置接地扁钢，以满足桥架接地要求。
在机电管线施工安装完成后，我司组织各专业技术负责人及施工员、质量员对连通隧道中的管线安全质量进行预验收。对管道的实验情况及现场实际试验压力做相应的记录。预验收完成后，我司组织监理单位对该区域进行验收，在验收合格后对相关的管道进行防腐保温处理。
5结束语
现在地下连通隧道已在许多大型综合体中进行应用，本文也是针对该区域的综合管线施工进行了初步的梳理总结。在公共区域中管线敷设的合理性，支架的安全性尤为重要，必须进过严密的计算复核确认方可施工。在保证安全、质量的前提下对美观要求进一步深化提高，从而满足该区域的功能要求。
前期工程管理的沟通协调也尤为重要，在前期设想方案，找出问题，解决方案能为后面的施工工作的开展创造有利的条件，从而避免施工中不必要的返工。同时也希望本文的一些方案和建议能为广大同行提供一些小小的参考。
