地下空間機電工程設計施工技術要點
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摘要：基于設計與施工階段合理科學的目的，分析了設計對機電系統(tǒng)的質量要求及功能設置，同時剖析施工階段的控制要點等內容，通過不斷地總結創(chuàng)新，提升機電系統(tǒng)工程設計及施工安裝水平，探索了大型地下空間機電工程“四新”技術，動態(tài)的管理模式，規(guī)范的管理方式，為以后的大型地下空間機電工程設計與施工技術打下了奠基。
關鍵詞：地下空間；機電工程；設計；施工技術
引言
大型地下空間機電工程建設，其多功能、智能化取代了傳統(tǒng)的設計和施工，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，需要不斷的提高設計人員與施工管理的專業(yè)能力，理論與實踐相結合，利用科技及創(chuàng)新優(yōu)勢提高設計精準度，提高施工技術及管理水平。
1大型地下空間機電工程設計要點
1.1設計特點
大型地下空間機電工程設計特點體現(xiàn)敷設面積較大，可利用操作空間小，各機電專業(yè)管線錯綜復雜。設計應按照“集約、舒適、環(huán)保、節(jié)能”的理念，充分做好前期規(guī)劃及布局功能的調整，協(xié)調好地下空間功能分布及與周邊資源的關系；各大專業(yè)工程的協(xié)調設計必須適應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設計要點
功能的增多相應的對于機電系統(tǒng)的安裝要求越發(fā)嚴格。結合我國建筑行業(yè)材料設備日新月異，不斷更新，大型地下空間應急照明設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急照明、疏散指示系統(tǒng)設計；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，通風系統(tǒng)的各式風機，冷源系統(tǒng)的新風和混風空調，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管線綜合排布設計控制要點
機電工程綜合管線的布置設計，按照避讓原則：要求小管讓大管、風管讓橋架、水管讓風管、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）對于無法翻彎的風管、橋架以及水管，管線綜合布置設計師應想辦法確保其能夠在空隙范圍內通過。這里的翻彎節(jié)點處理后的效果，應保證其使用功能滿足設計要求的合理性。同時也應控制預留以后運維期間應有的操作空間，在進行管道的排布設計過程，應對大管先行進行布置設計，并盡可能降低管道的碰撞。2）當機電工程綜合管線排布平面設計完成后，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。在設計實施過程中，應當明確管線不得穿過風道、風井、煙道、防火卷簾等設施。在設計過程中，對于管線交叉碰撞的把控，應盡量采用避讓原則，在保證裝修高度的同時，通過調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，設計師應將管線布置控制的重點放在設備層頂面、設備走廊、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要點
管線錯綜交叉問題在機電工程中不僅是設計階段，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復雜節(jié)點，通過設計BIM模型對復雜節(jié)點逐一的進行空間立體可視化分析，以利于提前調整各專業(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、風管、與結構主體相互之間是否存在碰撞或空間沖突，而當前可根據(jù)BIM三維模擬成效分析，提早在設計階段進行修改，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，且設備原有尺寸一般都超過接口，因此其設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)配置與相關設備拼裝，同時需考慮機電管線及設備所需作業(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
在運轉檢修保養(yǎng)階段，需要考慮預留設備與管線安裝保養(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留相應的操作空間，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)，并對此做好相應的調整。比如，假如有某些設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49431m2，總建筑面積44626m2。靈山島公共地下空間是以交通功能為主導，集交通、商貿、文化、市政、防災等功能于一體的復合型地下綜合體。因為本項目工程建設屬于惠民公共建筑，因此，設計師應將設計空間利用最大化。同時受機電作業(yè)空間環(huán)境的制約，使得設計師需在確保裝修吊頂高程的基礎上來優(yōu)化機電管線綜合設置，從而提高機電管線的安裝質量。在此過程中，設計師還需在各專業(yè)管線交叉錯雜、施工預留作業(yè)空間以及運維階段的實操性方面的問題進行考量。設計師通過BIM技術構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，確定了設計以及施工階段管線碰撞問題主要存在“橋架與管線設計標高在平面圖上一致導致碰撞”以及“復雜節(jié)點翻彎未考慮其他管線的位置”。
3.1設計科學合理
設計師按照小管讓大管，風管讓橋架，水管讓風管的原則，對模型碰撞節(jié)點逐一檢查，并調整導出節(jié)點處的平面、剖面圖，結合調整后的圖紙節(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生碰撞。
3.2施工安全保障
根據(jù)空間要求及不能調節(jié)的管線，必要是可向上下左右翻彎調整位置，保證風口面積不變的情況下調整風管形狀規(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整為使用多根線管綜合排布，以節(jié)約相應的空間。
3.3實施后效果檢查
利用BIM技術生成的復雜節(jié)點管線排布圖指導現(xiàn)場施工，在施工前對管線翻彎進行預加工，再進行安裝。對現(xiàn)場5個復雜節(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%。
3.4BIM技術的應用
對各個階段管線空間沖突起到了很好的預防作用，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，同時也預見性地提高了日后維保質量及工效。特別是機電工程管線安裝實施工作，其涉及設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量。
4結語
BIM技術對于推動機電工程高效率、高質量發(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。較大地提高了建設項目的工效和施工質量。
參考文獻：
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作者：周趙玉 單位：中交四航局第二工程有限公司
