地下室綜合管線系統優化設計與施工方案研究

倪同濤，李健

(中交一公局集團有限公司，北京100024)

1 引言

地下室綜合管線系統涉及項目多，復雜性較高，包括采暖系統、給排水系統、消防栓系統、照明系統、防排煙系統、送風系統、弱電橋架系統以及強電橋架系統等，其設計以及施工直接影響著建筑的功能性。這無疑增加了綜合管線系統設計、施工的難度，要實現不同專業管線保持合理分布、互補影響，在系統設計上應遵循合理避讓原則，結合管線功能、設計、施工規范等，明確不同管線的優先級，從而達到優化系統設計的目的，確保后續施工活動順利進行。

2 工程案例

2.1 工程概況

某建筑地下室面積31 438.87 m2，層高3.95 m，地下室設計凈高為3.35 m。綜合管線系統設計如下：（1）采暖系統，包括進換熱站一次網與出換熱站二次網，最大管徑為250 mm；（2）送風與防排煙系統，其中送風系統9 套、防排煙系統20套，最大管徑為500 mm；（3）給排水系統，包括壓力排水系統與二次加壓給水系統；（4）消防栓系統，最大管徑為150 mm；（5）電氣系統，包括照明系統強電與弱電橋架系統；（6）自動化噴淋系統，最大管徑為150 mm。

2.2 項目重難點分析

整個綜合管線系統復雜，平面以及空間交叉點較多，難以有效保證項目設計凈高，結合項目實際情況以及同類型項目經驗，主要存在以下重難點：（1）項目采用的風管規格較大，并且與其他管線交叉點較多；（2）在平面位置上強電、弱電橋架系統與供熱管道存在沖突；（3）風管和主梁平行布置，與主梁距離過小，施工空間不足；（4）強電、弱電橋架系統需要貫穿防火卷簾門，施工上存在一定難度；（5）風管與供熱管道在平面位置上與照明系統存在沖突，對照明效果有影響。

3 地下室綜合管線系統優化設計研究

3.1 優化設計的基本原則

合理避讓原則是地下室綜合管線系統設計必須遵循的基本原則，要求在不影響各管線功能、不違反各管線設計、符合施工規范、保留一定余量的前提下合理避讓，確定施工順序。具體而言，應注意以下幾點：（1）大管優先級高于小管。相對而言小管成本低，并且繞彎更容易。（2）主干管線優先級高于分支管線。主干管線管徑大、輻射范圍廣、重要性高，分支管線管徑小、影響范圍有限、重要性次之。（3）無壓管線優先級高于有壓管線。比如，壓力流管和重力流管，在設計、施工中壓力流管應避讓重力流管。更改無壓管線的流向與坡度難度相對較大，會影響流動效果[1]。（4）排水管道優先級高于給水管道。排水管道管徑較大，水中含有大量雜質，若轉彎較多容易堵塞。（5）高溫和低溫管道優先級高于常溫管道。高溫管道需要考慮到排氣問題，低溫管道需要考慮到保溫、防結露、結霜問題，改動難度較大。（6）高壓管道優先級高于低壓管道。（7）非金屬管道優先級高于金屬管道。金屬管道改動難度較小，處理較為容易。（8）通風管道優先級高于一般管道。通風管道管徑大、體積大，不易彎曲。（9）閥件較多的管線優先級高于閥件較少的管線。閥件較多的管線安裝施工、操作以及維護保養難度更大。（10）施工難度高的管線優先級高于施工簡單的管線。

3.2 綜合管線系統關鍵節點優化設計

1）給水、排水以及消防主干管道的位置應盡量貼近地下室墻體內側，若條件允許最好設計專用管井，從而避免直徑較大的管道影響使用空間，并且這種設計也更為美觀。

2）通風管道由于管徑大，需要占據較大空間，因此，在綜合管線系統設計中要盡可能選擇扁平狀的管道，同時管道應盡可能貼近次梁，從而避免占用過多空間，確保綜合管線系統施工完成后地下室凈高符合設計標準。

3）電纜橋架在設計上應選擇并排布置，緊貼梁底，若條件允許則最好緊貼著次梁布設電纜橋架。關于橋架的選擇以扁平狀橋架最佳，可以節省空間。

4）綜合管線系統整體設計重點為以下方面：（1）明確管徑較大的管道布設位置，如電纜橋架、通風管道以及熱力管道等；（2）確定管徑較小的管線位置，如自動化噴淋系統、消火栓系統；（3）確定照明系統、消防煙感系統等直徑最小的管線。

5）在綜合管線系統中，強電與弱電橋架系統采用的電線橋架成本較低，但是電纜成本較高，因此，基于管控項目成本的角度考慮，在強電與弱電橋架系統設計上應先明確電纜橋架的位置，再確定自動噴淋系統與消火栓系統管道，合理控制管道長度，以降低電纜成本。

6）從美觀性的角度考慮，包括電纜橋架、通風管道以及排水管道等大型管道的底標高應當盡量保持一致，照明系統光管底座應與管道底部保持齊平，這樣設計在視覺效果更為美觀。此外，涉及管線交叉的部分，應盡可能減少直徑較大的管線交叉，若無法避免，則應當將交叉點設計在非重點活動或者使用的區域。

7）在地下室綜合管線系統中，由于部分管線需要增加保溫層或者進行防結露、防結霜設計，如采暖管道、低溫管道，這需要占據一定的空間，因此，設計階段必須根據管線尺寸以及保溫層或者防結露、防結霜設計，合理設計管線布設位置，確保具有足夠的空間。

8）為避免強電橋架系統與弱電橋架系統相互干擾，影響系統功能，在設計上應合理控制強弱電橋架系統的間距，設計人員應充分考慮各種影響因素，通過科學合理的規劃設計有效規避強弱電橋架系統的互相干擾[2]。

4 地下室綜合管線系統施工方案研究

地下室綜合管線系統施工專業多、施工空間小、交叉作業多，整體施工難度較多，科學合理的施工組織方案設計可以有效保障施工活動順利進行，減少施工沖突，確保施工效率與施工質量。

4.1 通風系統

通風系統施工的關鍵是風管的制作以及安裝施工，本項目施工中風管選擇在現場加工制作，安裝施工流程如下：（1）安裝施工前，需對風管進行清理，清除風管內外的雜物，同時做好必要的保護措施；（2）風管連接部位采用法蘭連接，要求接口處牢固、嚴密，采用的墊片厚度、材質以及位置均應符合設計要求；（3）風管安裝位置、走向、標高均應嚴格執行設計標準，確保風管有效截面積符合要求；（4）安裝施工過程中，風管吊架、支架間距控制在400 mm；（5）風管連接位置要保持平順，無扭曲的情況，若為明裝風管，要求風管水平度符合設計標準；（6）當風管處于水平懸吊狀態且風管長度超過20 m，則應當設置固定點，防止風管暴動；（7）若風管需要穿越防爆墻、防火墻等設施時，需要設置防火閥，同時在風管外部增設防護套管，要求厚度不小于1.6 mm。

4.2 消火栓以及自動噴淋系統

在消火栓及自動噴淋系統施工過程中，要求所有施工材料必須符合國家相關標準。施工時直徑在80 mm 以上的管線選擇溝槽連接；直徑在80 mm 以下的管線選擇絲扣連接。若管線需要穿越墻體或者樓板時，需要做好管線與套管的封堵處理；若管線需要穿越防火分區，則需要做好防火封堵。管道支架、防晃支架、吊架要做好固定處理；管道吊架以及支架間距要控制在合理范圍，管道中心線和梁、柱、樓板的最小間距以及管道吊架間距設計如表1 和表2所示。

表1 管道中心線與梁、柱以及樓板最小間距表

表2 管線吊架間距設計表

4.3 給排水系統

給排水系統管線施工應重點關注以下幾方面：（1）若給排水管線需要穿越人防圍護結構，則需要在人防墻體內側安裝銅芯閘閥，若給排水管線需要穿越防護單元隔墻時，則需要在墻體兩側均安裝銅芯閘閥；（2）若給排水管線需要穿越變形縫，則需要根據施工規范設置伸縮節；（3）安裝支架以及吊架前，需要先對支架以及吊架進行除銹處理[3]，然后在表面刷漆，以防支架和吊架生銹；（4）安裝立管時要注意確保管線垂直度符合要求，管道連接部位必須采用密封圈進行密封處理并利用卡箍進行固定，施工完成后應對管道垂直度以及密封、固定處理效果進行復查；（5）若給排水管線需要穿越非人防墻體，則需要在穿越墻體的部分安裝剛性防護套管。

4.4 強電橋架系統與弱電橋架系統

在強電橋架系統與弱電橋架系統施工中，橋架是連接電纜線路以及相關設備的關鍵，因此，施工中應重點關注以下幾方面：（1）橋架安裝施工前，需做好與其他專業管線的協調工作，注意避讓直徑較大的管線，如風管、排水管、消防管線等，防止在施工時出現沖突。（2）橋架和支架之間利用螺栓進行固定，轉彎位置要嚴格校核材料尺寸；橋架和橋架間采用連接板進行連接，螺栓選擇半圓頭螺栓，安裝時半圓頭應處于橋架內側。施工完成后需要對橋架間的縫隙進行復核，確保符合設計規范。（3）所有橋架安裝要嚴格按照遵循設計圖紙，橋架支架保持平直、美觀、整體、間距一致，固定處理效果良好。（4）橋架平面布置應符合強電與弱電系統安全、穩定運行的要求，同時滿足后續電纜敷設、維護保養的需要。（5）水平敷設的橋架，支架間距控制在200 mm 吊架安裝在伸縮節的兩側；垂直敷設的橋架，支架間距控制在300 mm。（6）若橋架寬度在300 mm 以下，則應在距離直線段與非直線段連接處的500 mm 處安裝1 個支架或者吊架；若橋架寬度超過300 mm，則除在連接處安裝1 個支架或者吊架外，還需要非直線段的中間位置安裝1個支架或者吊架。（7）橋架安裝直線段區域內間隔30 m 設置1道30 mm 的伸縮縫.

5 結語

地下室綜合管線系統復雜，管道與管道、管道與設備間交叉點多，為確保地下室凈高，保障綜合管線系統施工活動順利開展，本文以某地下室綜合管線項目為例，分析了本項目的重難點，在此基礎上對地下室綜合管線系統優化設計以及施工方案展開了研究討論。