青島新機(jī)場“文”形綜合管廊的機(jī)電安裝施工技術(shù)

孫慎林 巫 鵬 丁黨盛 張健康 侯少文

中建八局第四建設(shè)有限公司 山東 青島 266000

1 工程概況

青島新機(jī)場綜合管廊由航站區(qū)及工作區(qū)綜合管廊、航站樓內(nèi)綜合管廊和飛行區(qū)綜合管廊3部分組成，是國內(nèi)首次將城市綜合管廊引入機(jī)場區(qū)域的工程。

航站樓綜合管廊總長3.6 km，結(jié)構(gòu)呈“文”字形，管廊內(nèi)空間相對狹窄，施工空間小，體量大，復(fù)雜程度高，施工難度較大。作為首次將綜合管廊引入機(jī)場的試點工程，本工程圍繞綠色建造、智慧建造、建筑工業(yè)化、新設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用尋求技術(shù)突破，對后續(xù)機(jī)場推行航站樓與綜合管廊一體化設(shè)計與施工具有借鑒意義。

2 施工整體思路

航站樓綜合管廊異于其他市政綜合管廊，具有線形復(fù)雜、空間受限、管線密集且不規(guī)則等特點，具體表現(xiàn)為：

1）綜合管廊造型整體成“文”字形，在每個管廊根部三角區(qū)域又有4個專業(yè)的8類管線相互交叉（圖1），管線容積率達(dá)到73%，管廊結(jié)構(gòu)的偏差對管線的排布影響極大。

圖1 三角區(qū)機(jī)電管線示意

2）航站樓綜合管廊因位于整個航站樓結(jié)構(gòu)的最下方，管廊內(nèi)管線施工需待航站樓整體結(jié)構(gòu)施工完成后再行施工，且管廊寬度僅2.4 m，管廊凈空5.25～9.50 m不等，這給管線運輸、管線吊裝、管線安裝都帶來極大的阻力。

綜上特點，確定施工的總體思路如下：提前策劃運輸路線及吊裝口并提前預(yù)留→3D掃描管廊結(jié)構(gòu)→利用BIM技術(shù)對管線進(jìn)行綜合排布→施工漫游→出具加工料單→管線預(yù)制加工→管線運輸安裝→對3D掃描安裝完成的管線進(jìn)行驗收。

3 關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新成果

3.1 “3D激光掃描＋逆向建模＋BIM綜合排布＋施工漫游”技術(shù)

3.1.1 技術(shù)背景

管廊內(nèi)水暖倉排布有給排水管道、消防管道、空調(diào)水管道以及部分風(fēng)管，電倉內(nèi)強(qiáng)、弱電橋架分兩側(cè)布置，上下多達(dá)十余層，施工空間十分有限，且在每個管廊交叉區(qū)域水暖倉與電倉交叉，管線密集、管線排布困難。

3.1.2 實施過程

通過與硬件廠商合作，開發(fā)結(jié)合三維激光掃描的項目質(zhì)量管理平臺，基于三維激光掃描和逆向成模技術(shù)，獲得準(zhǔn)確的管廊結(jié)構(gòu)模型。利用BIM技術(shù)對管廊內(nèi)管線進(jìn)行綜合排布，解決管線間、管線與結(jié)構(gòu)間的標(biāo)高重疊和位置沖突問題，排布完成后利用施工漫游技術(shù)檢查排布效果，在施工前更直觀地了解施工完成后的效果，及時發(fā)現(xiàn)排布不合理處。檢測完成后根據(jù)各區(qū)域施工特點對管線進(jìn)行分類及編號并出具加工料單。從“虛實匹配與量化分析”的角度，助力綜合管廊機(jī)電安裝工程施工。具體施工流程為：3D掃描→逆向建?！鶥IM綜合排布→動畫漫游→出具加工料單→預(yù)制加工[1-3]。

1）三維激光掃描、逆向建模。采用IMAGER 5010X型三維激光掃描儀對已施工完成的管廊結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，并利用平板電腦將數(shù)據(jù)實時回傳，根據(jù)回傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向建模，核對已施工完成的管廊結(jié)構(gòu)與圖紙設(shè)計尺寸的差異。

2）BIM綜合排布。利用BIM技術(shù)，在施工前對機(jī)電安裝工程進(jìn)行模擬施工完后的管線排布情況，即在未施工前先根據(jù)施工圖紙在計算機(jī)上進(jìn)行圖紙預(yù)裝配。經(jīng)過預(yù)裝配，可以直觀地反映出設(shè)計圖紙上的問題，尤其是發(fā)現(xiàn)在施工中各專業(yè)之間設(shè)備管線的位置沖突和標(biāo)高重疊。管線綜合排布完成后利用施工漫游技術(shù)檢查排布效果（圖2），可以在施工前更直觀地了解施工完成后的效果，及時發(fā)現(xiàn)排布不合理處。檢測完成后出具加工料單，根據(jù)料單在加工場內(nèi)預(yù)制加工。

3.2 建筑工業(yè)化現(xiàn)場預(yù)制加工及運輸技術(shù)

3.2.1 技術(shù)背景

管廊內(nèi)寬度有限（水暖倉寬度僅為2.4 m，電倉寬度僅為2.6 m），凈高較高（管廊凈空也從5.25～9.50 m不等），空間相對密閉，因此在管廊內(nèi)進(jìn)行焊接作業(yè)時產(chǎn)生的煙塵難以排出，對管廊內(nèi)施工作業(yè)人員的危害性較大。同時，因為管廊寬度及底板標(biāo)高的不同，運輸材料用的叉車以及傳統(tǒng)平板車在管廊內(nèi)無法利用。

圖2 施工漫游

3.2.2 實施過程

1）預(yù)制化加工。根據(jù)加工料單及圖紙，在地上設(shè)置的加工廠內(nèi)進(jìn)行管道法蘭焊接、橋架支架焊接等焊接作業(yè)，管廊內(nèi)僅進(jìn)行安裝作業(yè)。具體施工流程為：管道法蘭焊接、支吊架焊接→預(yù)拼裝→防腐→運輸至吊裝口→吊裝→管廊內(nèi)運輸→安裝。

2）管廊內(nèi)管線運輸。為了提高管廊內(nèi)材料運輸?shù)男剩捎镁哂袑＠跈?quán)的大直徑管道專用運輸裝置將預(yù)制加工完成的管道運輸至管廊內(nèi)安裝部位。該運輸裝置采用6#槽鋼作為橫擔(dān)，5#槽鋼作為立桿，DN50 mm鋼管作為輪胎軸承，通過設(shè)置在立桿上的插銷作為調(diào)節(jié)橫擔(dān)高度鎖定裝置，適用于不同管徑管道運輸（圖3）。該裝置可在狹窄空間內(nèi)方便地運輸大直徑管道，提高運輸效率。運輸車放置于吊裝口下，通過電動葫蘆（200 m鋼絲繩）拖拽前進(jìn)。電動葫蘆在指廊中部設(shè)置1個，指廊大廳交界處設(shè)置1個，大廳中間設(shè)置1個即可。電動葫蘆采用地面的預(yù)留鋼板焊接方鋼管固定。從水暖管廊內(nèi)運輸，從電氣管廊內(nèi)返回。每輛運輸車配3名工人，工人各自帶對講機(jī)溝通。車與車的交匯點選在大廳與指廊的交界處。當(dāng)管道運至安裝地點后，通過在頂板梁上用錨栓固定的吊環(huán)，采用鉸鏈將管道卸至所需地點。由于水暖廊寬度為2.4 m，只能放置1根管道，以DN900 mm管道為例，管道放置占用1 m的空間，另外1.4 m的空間用來安裝管道支架。

圖3 管廊內(nèi)專用運輸裝置示意

3.3 超高“梯形”橋架免搭設(shè)操作平臺施工技術(shù)

3.3.1 技術(shù)背景

管廊內(nèi)電倉寬度僅為2.6 m，強(qiáng)、弱電橋架分兩側(cè)布置，上下多達(dá)十余層，強(qiáng)電橋架支架安裝完成后，可供行人通過的通道寬度不足600 mm，傳統(tǒng)的登高作業(yè)平臺無法使用。

3.3.2 實施過程

對橋架內(nèi)電纜型號、規(guī)格、數(shù)量進(jìn)行梳理，通過查表計算單位長度橋架內(nèi)電纜質(zhì)量，確定支架荷載，完成對橋架支架的深化設(shè)計。經(jīng)過設(shè)計單位確認(rèn)，橋架采用落地式熱鍍鋅H型鋼立柱連體支架，兩端與鋼板（鋼板尺寸150 mm×150 mm×5 mm）焊接，通過鋼板與管廊底板及頂板固定。同時，支架橫擔(dān)及橋架安裝由傳統(tǒng)的自上而下安裝改為自下而上安裝，下層橋架作為上層橋架的臨時作業(yè)平臺，避免了登高作業(yè)平臺的搭設(shè)（圖4）[4-6]。

圖4 電倉內(nèi)橋架排布

4 結(jié)語

經(jīng)過在青島新機(jī)場航站樓工程應(yīng)用綜合管廊機(jī)電安裝施工技術(shù)，整體施工工序合理，減少了管廊內(nèi)的作業(yè)周期，提高了施工效率，節(jié)約工期15 d?？紤]項目部工資、臨設(shè)攤銷、現(xiàn)場租賃費、水電費、窩工費等，工期成本為30萬元/d，節(jié)約工期效益為450萬元。管廊內(nèi)通風(fēng)設(shè)備安裝及運行、腳手架租賃及搭設(shè)費用共節(jié)約10萬元。因此，應(yīng)用本技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益為460萬元。

另外，通過施工方法的改進(jìn)及施工工序的優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)施工工序帶來的工期壓力及質(zhì)量、安全、成本問題，社會口碑頗好，對后續(xù)機(jī)場推行航站樓與綜合管廊一體化設(shè)計與施工具有借鑒意義。