|
孟贵春 重庆市轨道交通（集团）有限公司 本文源于《中国轨道交通》杂志2015年10月刊（总第58期）。订阅《中国轨道交通》杂志，全面掌握轨道交通市场信息。 1．引言 近年来，随着城市轨道交通的建设的提速发展，对轨道交通站场的建设工期及设备安装质量要求越来越高，但地铁建设由于大部分为地下建筑，在有限的空间里要布置众多专业的管线和设备，因此在设计和施工过程中，协调各专业间的接口和综合管线走向及标高要求是非常困难的工作，这种困难，尤其表现在设备区通道、环控机房等管线集中的地方，重庆的轨道交通建设过程中，按传统的综合管线图施工就经常出现各专业管线打架、无法走通的现象，为此常常会将安装好的管线拆掉重新返工，造成了人力物力的大量浪费，严重影响了施工进度，与工期要求背道而驰。 随着全国地铁行业建设规模的扩大，这一类现象不断地重演，已经变成建设管理中最棘手的问题。目前，重庆的城市轨道交通站场建设中，采用了各种方式进行处理，如将传统的综合管线布置在设计提出初步方案后要求安装施工单位深化设计；由一家主要承包商牵头理顺其他专业承包商配合进行等，但效果并不是十分理想。为此，在国内，已引入了“智慧管线综合设计制造”的理念，用于解决上述站场综合管线施工管理协调的困难，本文将从重庆轨道建设的管理等方面，比较几种方式在实施中的特点，为各位地铁同行提供参考。 2．管线部分传统设计和施工方式 2.1传统二维图纸设计方式 传统方式的图纸设计方式中，各个专业由专业设计师单独出图，有些单位会引进管线综合专业，把各个分散的专业汇总到一张图纸上，解决管线走向碰撞，分布等问题。 通常二维图纸的设计采用平面图与剖面图相结合的方式，在平面图上以文字描述管线的位置、尺寸、标高等信息；结合部分节点剖面图来大致确定管线标高、安装位置等信息。 如下图所示： 2.2安装方式 与其他建筑相比，地铁具有管线专业更多、空间更加狭小的特点。地铁内部存在大量的通风管道、给排水管道、消防管道、气体灭火管道、电缆桥架、照明电缆、机电和供电电缆、通信信号、屏蔽门信号、自动售票系统等各专业的管线，以及与之相关的各专业设备。往往地铁中、尤其是地铁的走廊中，集中了大量的上述管线，而这些管线的安装空间却十分狭窄。一般的地铁走廊设计，顶板标高为4m~5m左右，吊顶标高为2.5m~3m左右，即能够安装管线的空间高度一般不超过2.5m，走廊的宽度往往不足2m。在如此狭小的空间中，还存在着大量的管线变向、变标高、横穿等情况。这就对于有限空间的利用提出了更高的要求。 随着建筑物不断增加新功能、新设备，建筑物内部的各种管道、桥架、电缆等也不断地增加，管线的走向也更加复杂多变，在狭窄的空间中经常出现大量的横穿、改变标高等情况，而传统的施工方法中，各个专业的管线排布是由各专业负责人进行单独安装，而没有对整个建筑物所有管线的综合考虑，这就导致在施工中出现管线打架、无法走通的现象，严重影响施工进度。 2.3现场制作丝杆吊架 传统管线采用通丝杆与角钢相结合或用角钢焊接成支架方式（图3）： 通丝杆与角钢相结合方式，即在专业所在位置的正上方安装膨胀螺栓（内爆螺栓），垂直下吊2根通丝杆到专业标高底部，专业底部采用角钢作为横撑。 角钢或槽钢焊接成支架方式，即用角钢或槽钢焊接制作成支架，来支撑专业设备。如图所示： 构建组成方式为或采用传统型钢作为支吊架的承载构件，如角钢、方钢、槽钢和工字钢等现场焊接安装；或为在型钢上钻孔，采用丝杆吊装。安装时，由不同的施工队伍，针对不同的专业分别进行安装。易造成标准不一，外观难看的现象。 2.4工厂制作综合走廊，现场制作吊架 重庆轨道交通3号线采用了此类方式，综合各类管线，主要用于在高架站站台层。 2.5传统的管线设计与安装方式存在的问题 设计表达困难，难于沟通，变更调整复杂 在管线密集区域很难用二维的图纸来表达清楚各个专业的走向，标高、折弯、是否上反或下反等细节情况。 需要大量的时间来解决平面图纸与剖面图纸相对应的细节问题。 一旦某专业出现变更，很难及时进行全部调整，经常造成一些调了，一些没调，结果是现场出现打架碰撞现象。 施工安装困难 施工方依据二维的平面与剖面图，无法了解到每个专业的安装细节，只能结合经验来安装各个专业。因此在遇到管线碰撞时会涉及到拆除、返工，绕行等，造成各专业安装后与设计意图有较大偏差。 监理和业主监管困难 因图纸的表述不清问题，业主与监理方对于施工的质量，管线的走向等情况无法依据图纸来进行控制和管理施工方，造成监理监管困难，业主对于施工成本、质量的把握不确定等情况。 后期运营维护困难 由于现场施工多数是自行按当时情况进行临时调整，而且调整量大时也无法及时反映到图纸上，结果是各专业竣工图无法按时调整，各行其是，交个运营后经常造成无法清晰地对现场管线核实，而且有些复杂地段完全无法看清去进行维修，给后期运营带来极大的隐患。 3．基于部分综合管线统一规划的施工方式 此类方式仍然是采用设计院出二维管线图纸，由施工总包单位进行各专业协调，将关键和复杂的部位统一协调，做成综合吊支架，供各专业进行安装走线。但在现场施工时，仍然是各专业按自己的图纸进行管线施工。 重庆轨道交通六号线采用了此类方式，如图： 此类方式解决了关键复杂地段严重打架碰撞的问题，但由于是基于二维纸质资料，仍存在变更无法及时，其余区域仍然打架碰撞，运营得不到有效维修资料的问题。 4． 智慧综合管线支吊架 4.1利用最新的BIM（可视化建筑信息建模）技术，对二维化设计进行3D建模设计 此类技术是国外已经常在大型建筑项目采用，国内近两年已经开始应用的方式，由于采用直观的BIM建模技术，为各参建方提供动态的“模型和分析”科学协作平台，达到按实际情况进行现场3D建模，并按动态进行及时调整，优化项目施工、材料、管理、档案等，提升了项目施工管理的精细化水平。 该技术用于管线项目，在项目设计时即可解决传统管线设计问题，首先是将复杂管线排布以三维方式显示，避免了二维图纸表述不清的情况；同时在设计阶段，虚拟设计构建的复杂管线三维图，将直观的显示管线碰撞，爬坡，折弯等情况，将原本分散的各专业管线，以三维立体的方式调配和整合的设计在一张图上(图7、图8)，直观地看到打架碰撞的部分，并及时进行调整，以此来解决传统二维图纸无法直观地观察到的问题，同时在一处如果变更的情况下，可及时进行调整，使复杂多变的管线在正式施工安装之前，在图纸和设计中经过立体图形调整，得到正确的排布，避免在施工中出现不可调整的问题，使之更加合理。
4.2配合BIM技术设计的智慧综合支吊架制造安装方式 在提高设计水平的同时，也出现了配合这种设计理念而出现的“管线综合支吊架”产品，这类产品能够在管线综合设计的基础上，将各类管线集中到一套支架中进行安装，且具有吊杆不重复、免焊接、可拆卸、可随意调节、施工效率高等特点。避免了传统管线安装方式各自为政，重复打吊架和无法及时满足新的工程变更、在各类管线出现打架矛盾时必须拆掉重新制作安装返工、造成经济和工期损失的问题。 此方式是设计完成后，交给桥架厂进行符合现场的桥支吊架预制，采用自由组合的型材和连接件进行组合式安装，无需焊接，且能够随时进行拆卸调节；预先对管线走向进行排布设计，按照设计好的图纸方案进行安装，整个施工进度整洁有序；所有专业集中在同一副支架上，在同一截面内只存在一套吊杆，大量节省了空间。同时保证到现场后及时进行安装，然后排好各专业施工顺序，进行有序施工，避免了现场制作产品质量较差，不够规范及打架碰撞，互相损坏等问题，确保现场工期和质量，同时因为是规范厂家制作，也保证了后期维修和维护的资料档案及质量追踪的有效性。 此外，目前市场上存在着多家综合支吊架的专业生产厂商，此类厂商能够配合设计院，在设计中加入综合支吊架的设计，综合排布各专业的管线，并预先进行结构安全的计算，保证整个施工过程在安全可靠的设计下进行。 5．几种地铁管线施工方式的技术经济对比 5.1技术合理先进性 5.1.1传统设计安装方式 优点： 设计前期工作量不大，协调没有智慧型管线方式复杂，只是简单地叠加各专业要求即可； 对施工单位的技术管理水平要求不高，可随时根据现场情况进行独立制作安装； 前期投资较低。 缺点： 设计无法直观体验打架碰撞位置，变更困难，同时理解困难，易造成错漏； 按二维纸质图纸进行的各专业现场施工协调困难，不易统一要求，同时一处变更无法保证所有专业及时调整，且档案资料无法及时传递，有效分享和管理极困难； 现场制作导致：焊接成品无法进行调节、各专业争抢安装空间、作业人员多、施工时间长、对支架的综合受力无法进行预先的验算、难以保证安全等。 由于现场制作，对产品防腐及规范化，外观均无法完全保证。 后期资料不统一，维修信息缺失，无法保证较好的维修时效。 5.1.2 智慧型综合管线方式 前期由BIM技术进行设计建模、后期由供应商进行综合管线走廊支吊架预制的方式，其优点为： 实现三维设计，能自动生成各种专业图形及图表文件，并始终与模型相关，当任意一处发生变更时，与之关联的相应文件均可立即改变，形成各专业间的信息共享平台，便于各方得到变更后的设计及时调整。 实现事前的碰撞矛盾检测，成本预测等，及时发现问题进行修改，达到优化设计方案； 施工中，精确计划，采用统一的规划路径，定位标高，在同一平台上进行协调管理，使监理和业主，承包商在统一标准的图纸下，提高对现场的施工管理，同时及时调整现场出现的施工问题并减少返工浪费； 统一在生产厂进行的综合支吊架制作，能保证防腐和质量，外观良好； 运营期间能得到准确的管线资料和制作信息，便于维护管理。 缺点： 设计水平参差不齐，国内尚无统一的行业标准； 投资费用较高。 5.1.3地铁管线智慧型综合支吊架与传统管线施工方式对比表
5.1.4地铁智慧综合支吊架与传统综合支吊架施工效果图对比
5.2经济比较 5.2.1设计费用 目前的BIM设计费用从5元/m2~30元/m2不等，设计水平也参差不齐。有的设计水平很高能够帮助设计院解决管线排布的问题，有的因为没有管线设计经验仅仅是三维翻模（即在提供的二维图上做三维图）。目前较好的方式是由有经验的制造商提供的BIM设计方案，并进行管线一条龙服务，对于业主来说是最省心省力。 5.2.2材料费用 传统方式通常用角钢与通丝杆连接，现场制作，材料费用较低。综合支吊架技术采用C型槽钢与连接件组装而成，在形式上变化更多，能更好地解决多管线的放置问题，由于材料和制作较现场更专业，直接材料费用会增加，一个标准车站使用综合支吊架增加的材料费用约为30%到40%。 5.2.3综合费用 以一个标准车站举例： 传统安装方式：10个专业，在50米跨度内，间距为2米，那么需制作的支架数量为=50/2*10=250套，打孔数量为250*2=500个。 综合支吊架安装方式： 10个专业，在50米跨度内，间距为2米，需要制作支架数量为50/2=25套，打孔数量为25*2=50个 在打孔数量与锚栓安装效率上，综合支吊架是传统安装方式的10倍。 支架的制作数量上，为传统的十分之一，考虑高空作业的工时费等问题，比传统节省了至少1倍以上。同时空间节省程度上比传统平铺至少节约2倍以上。 采用智慧管线综合方案，每条走廊区域仅需要3~6名工人即可完成全部管线的安装，人工成本大大降低；同时安装效率的提高以及后期整改的减少，至少提高50%的施工速度。带来的成本节约大于材料费本身的提高。同时由于BIM建模设计的前瞻性，使得现场返工和材料浪费情况得以遏制，此项节约的人力物力据相关资料统计约为项目费用的20-30%。 总体来说智慧管线综合技术，设计材料费比传统方式要高一些；但其在节省的现场、技术协调、施工工期提高、安装质量及管理精细化水平提高等所带来的综合效率上，要明显优于传统设计安装方式。 6．智慧管线综合技术在轨道交通中的应用前景 近年来的地铁建设，正在逐步使用综合支吊架的应用，其主要应用的领域，为地铁站厅层设备区走廊、站台层轨道两侧的上部空间、以及站台层设备区或设备层的走廊。 如上图所示，地铁走廊中有大量不同的专业管线，综合支吊架的应用较好地解决了如此多的管线的合理排布问题。在设计初期，综合支吊架厂家与设计院配合，进行管综和支吊架的深化设计，把所有可能实际遇到的现场问题在图纸设计阶段予以解决，而正式进行施工时，只需按设计好的图纸进行安装和施工，无需现场进行管线的调整。 由于智慧型综合管线方式的诸多优点，将是轨道交通项目建设发展的一种趋势。目前北京地铁9号线、北京地铁6号线、上海地铁13号线，上海地铁9号线等已经初步使用BIM技术，用来总体规划，施工进度模拟等。 但由于其存在的初期投资高，对现场管理技术水平要求高、且无统一的技术标准等问题，在轨道交通机电专业建设领域，大多数还是以传统的二维设计方式为主，因此存在的大量协调和现场碰撞现象仍然存在，为此，如何解决上述问题，使引入BIM技术作为主要的设计及统一制作综合支吊架产品的应用，是我们当务之急的工作。 信息是地铁建设发展的方向，有了BIM技术，具有了信息传递和共享的价值力量；有了与BIM技术配合的“新硬件生产”模式，将使复杂、协调量和返工量极大的地铁站场综合管线建设变得简单、有效、工期和经济效益极大提高。在这个网络技术飞速发展的时代，希望地铁的同行们经过不懈的努力，与时俱进，享用到智慧综合管线技术给我们带来的先进成果！
更多内容请点击右上方关注“轨道交通网”或长按下面二维码关注 您也可以搜索“rail-transit”或“轨道交通网”进行关注。 |
|
|
