青岛新机场“文”形综合管廊的机电安装施工技术

孙慎林 巫 鹏 丁党盛 张健康 侯少文

中建八局第四建设有限公司 山东 青岛 266000

1 工程概况

青岛新机场综合管廊由航站区及工作区综合管廊、航站楼内综合管廊和飞行区综合管廊3部分组成，是国内首次将城市综合管廊引入机场区域的工程。

航站楼综合管廊总长3.6 km，结构呈“文”字形，管廊内空间相对狭窄，施工空间小，体量大，复杂程度高，施工难度较大。作为首次将综合管廊引入机场的试点工程，本工程围绕绿色建造、智慧建造、建筑工业化、新设备研发及应用寻求技术突破，对后续机场推行航站楼与综合管廊一体化设计与施工具有借鉴意义。

2 施工整体思路

航站楼综合管廊异于其他市政综合管廊，具有线形复杂、空间受限、管线密集且不规则等特点，具体表现为：

1）综合管廊造型整体成“文”字形，在每个管廊根部三角区域又有4个专业的8类管线相互交叉（图1），管线容积率达到73%，管廊结构的偏差对管线的排布影响极大。

图1 三角区机电管线示意

2）航站楼综合管廊因位于整个航站楼结构的最下方，管廊内管线施工需待航站楼整体结构施工完成后再行施工，且管廊宽度仅2.4 m，管廊净空5.25～9.50 m不等，这给管线运输、管线吊装、管线安装都带来极大的阻力。

综上特点，确定施工的总体思路如下：提前策划运输路线及吊装口并提前预留→3D扫描管廊结构→利用BIM技术对管线进行综合排布→施工漫游→出具加工料单→管线预制加工→管线运输安装→对3D扫描安装完成的管线进行验收。

3 关键创新技术和创新成果

3.1 “3D激光扫描＋逆向建模＋BIM综合排布＋施工漫游”技术

3.1.1 技术背景

管廊内水暖仓排布有给排水管道、消防管道、空调水管道以及部分风管，电仓内强、弱电桥架分两侧布置，上下多达十余层，施工空间十分有限，且在每个管廊交叉区域水暖仓与电仓交叉，管线密集、管线排布困难。

3.1.2 实施过程

通过与硬件厂商合作，开发结合三维激光扫描的项目质量管理平台，基于三维激光扫描和逆向成模技术，获得准确的管廊结构模型。利用BIM技术对管廊内管线进行综合排布，解决管线间、管线与结构间的标高重叠和位置冲突问题，排布完成后利用施工漫游技术检查排布效果，在施工前更直观地了解施工完成后的效果，及时发现排布不合理处。检测完成后根据各区域施工特点对管线进行分类及编号并出具加工料单。从“虚实匹配与量化分析”的角度，助力综合管廊机电安装工程施工。具体施工流程为：3D扫描→逆向建模→BIM综合排布→动画漫游→出具加工料单→预制加工[1-3]。

1）三维激光扫描、逆向建模。采用IMAGER 5010X型三维激光扫描仪对已施工完成的管廊结构进行扫描，并利用平板电脑将数据实时回传，根据回传的数据进行逆向建模，核对已施工完成的管廊结构与图纸设计尺寸的差异。

2）BIM综合排布。利用BIM技术，在施工前对机电安装工程进行模拟施工完后的管线排布情况，即在未施工前先根据施工图纸在计算机上进行图纸预装配。经过预装配，可以直观地反映出设计图纸上的问题，尤其是发现在施工中各专业之间设备管线的位置冲突和标高重叠。管线综合排布完成后利用施工漫游技术检查排布效果（图2），可以在施工前更直观地了解施工完成后的效果，及时发现排布不合理处。检测完成后出具加工料单，根据料单在加工场内预制加工。

3.2 建筑工业化现场预制加工及运输技术

3.2.1 技术背景

管廊内宽度有限（水暖仓宽度仅为2.4 m，电仓宽度仅为2.6 m），净高较高（管廊净空也从5.25～9.50 m不等），空间相对密闭，因此在管廊内进行焊接作业时产生的烟尘难以排出，对管廊内施工作业人员的危害性较大。同时，因为管廊宽度及底板标高的不同，运输材料用的叉车以及传统平板车在管廊内无法利用。

图2 施工漫游

3.2.2 实施过程

1）预制化加工。根据加工料单及图纸，在地上设置的加工厂内进行管道法兰焊接、桥架支架焊接等焊接作业，管廊内仅进行安装作业。具体施工流程为：管道法兰焊接、支吊架焊接→预拼装→防腐→运输至吊装口→吊装→管廊内运输→安装。

2）管廊内管线运输。为了提高管廊内材料运输的效率，采用具有专利授权的大直径管道专用运输装置将预制加工完成的管道运输至管廊内安装部位。该运输装置采用6#槽钢作为横担，5#槽钢作为立杆，DN50 mm钢管作为轮胎轴承，通过设置在立杆上的插销作为调节横担高度锁定装置，适用于不同管径管道运输（图3）。该装置可在狭窄空间内方便地运输大直径管道，提高运输效率。运输车放置于吊装口下，通过电动葫芦（200 m钢丝绳）拖拽前进。电动葫芦在指廊中部设置1个，指廊大厅交界处设置1个，大厅中间设置1个即可。电动葫芦采用地面的预留钢板焊接方钢管固定。从水暖管廊内运输，从电气管廊内返回。每辆运输车配3名工人，工人各自带对讲机沟通。车与车的交汇点选在大厅与指廊的交界处。当管道运至安装地点后，通过在顶板梁上用锚栓固定的吊环，采用铰链将管道卸至所需地点。由于水暖廊宽度为2.4 m，只能放置1根管道，以DN900 mm管道为例，管道放置占用1 m的空间，另外1.4 m的空间用来安装管道支架。

图3 管廊内专用运输装置示意

3.3 超高“梯形”桥架免搭设操作平台施工技术

3.3.1 技术背景

管廊内电仓宽度仅为2.6 m，强、弱电桥架分两侧布置，上下多达十余层，强电桥架支架安装完成后，可供行人通过的通道宽度不足600 mm，传统的登高作业平台无法使用。

3.3.2 实施过程

对桥架内电缆型号、规格、数量进行梳理，通过查表计算单位长度桥架内电缆质量，确定支架荷载，完成对桥架支架的深化设计。经过设计单位确认，桥架采用落地式热镀锌H型钢立柱连体支架，两端与钢板（钢板尺寸150 mm×150 mm×5 mm）焊接，通过钢板与管廊底板及顶板固定。同时，支架横担及桥架安装由传统的自上而下安装改为自下而上安装，下层桥架作为上层桥架的临时作业平台，避免了登高作业平台的搭设（图4）[4-6]。

图4 电仓内桥架排布

4 结语

经过在青岛新机场航站楼工程应用综合管廊机电安装施工技术，整体施工工序合理，减少了管廊内的作业周期，提高了施工效率，节约工期15 d。考虑项目部工资、临设摊销、现场租赁费、水电费、窝工费等，工期成本为30万元/d，节约工期效益为450万元。管廊内通风设备安装及运行、脚手架租赁及搭设费用共节约10万元。因此，应用本技术的经济效益为460万元。

另外，通过施工方法的改进及施工工序的优化，解决了传统施工工序带来的工期压力及质量、安全、成本问题，社会口碑颇好，对后续机场推行航站楼与综合管廊一体化设计与施工具有借鉴意义。