摘要：地下室綜合管線的設(shè)計(jì)優(yōu)化能有效提高地下室凈高，減少地下室開挖深度，同時(shí)為現(xiàn)場(chǎng)管道施工提供合理指導(dǎo)方案，提高施工效率。以昆明“西山區(qū)3 號(hào)片區(qū)“城中村”改造項(xiàng)目A-4 地塊”施工圖設(shè)計(jì)為例，對(duì)地下室設(shè)備專業(yè)管線綜合布置設(shè)計(jì)的原則、布置方案和排布方法進(jìn)行技術(shù)分析與總結(jié)。為接下來項(xiàng)目設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)與機(jī)電設(shè)計(jì)同行實(shí)現(xiàn)分享與交流。
關(guān)鍵詞：地下室綜合管線設(shè)計(jì) 跨專業(yè)協(xié)調(diào) 管道布置優(yōu)化
淺談地下室綜合管線的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
Design and Optimization of Comprehensive Pipe Lines in Basement
吳勇軍，云南中建人文建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，建筑及規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，暖通工程師
隨著地產(chǎn)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，房地產(chǎn)開發(fā)公司對(duì)成本控制的要求越來越嚴(yán)。地下室綜合管線的安裝高度直接影響地下室層高及開挖深度，在不影響建筑功能與設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的原則下，合理優(yōu)化地下室綜合管線的布置與安裝高度，能有效減小地下室開挖深度，為甲方節(jié)約土建開挖成本。合理清晰的地下室綜合管線設(shè)計(jì)，有助于現(xiàn)場(chǎng)開展施工組織，合理安排各專業(yè)系統(tǒng)施工順序與工人入場(chǎng)時(shí)間，減少反復(fù)施工，能有效加快施工安裝進(jìn)度，為開發(fā)商節(jié)約時(shí)間、人力、材料成本。
較多經(jīng)驗(yàn)豐富的開發(fā)商在設(shè)計(jì)方案基本確定后，直接限定施工圖設(shè)計(jì)地下室層高，如此給地下室綜合管線設(shè)計(jì)人員帶來很大壓力，如不在設(shè)計(jì)階段充分考慮各專業(yè)管線布置特點(diǎn)、協(xié)助土建專業(yè)布置設(shè)備房、統(tǒng)籌布局各專業(yè)管線以及優(yōu)化設(shè)備管線的重疊與交叉，必然會(huì)導(dǎo)致后期施工安裝混亂、反復(fù)及材料浪費(fèi)，較嚴(yán)重時(shí)或?qū)?dǎo)致地下室較多區(qū)域凈高不滿足規(guī)范要求。本文結(jié)合實(shí)際工程施工圖設(shè)計(jì)為例，對(duì)地下室汽車庫(kù)綜合管線的設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行分析介紹，并加以總結(jié)。
1、工程介紹
1.1 工程概況
本項(xiàng)目名稱為“西山區(qū)3 號(hào)片區(qū)“ 城中村” 改造項(xiàng)目A- 4 地塊”，項(xiàng)目用地位于昆明市西山區(qū)近華浦路與云山路交叉口。二類居住用地，規(guī)劃建設(shè)凈用地面積約3.38萬m2 ?？偨ㄖ娣e23.6 萬m2 ，地上建筑面積17.7 萬m2 ，地下室建筑面積5.9 萬m2 。地上建筑共計(jì)8棟，其中2、3、4、5 棟為一類高層建筑，1、6 棟為高度大于100 m 的超高層住宅，7、8 棟為多層商業(yè)建筑。地下室兩層；負(fù)一層包含機(jī)動(dòng)車庫(kù)、非機(jī)動(dòng)車庫(kù)、設(shè)備房，塔樓以外區(qū)域?qū)痈邽?.6 m ，結(jié)構(gòu)主梁高度800 mm ，負(fù)一層住宅塔樓陰影區(qū)內(nèi)層高5.1 m ，結(jié)構(gòu)主梁高度600 mm ；負(fù)二層包含機(jī)動(dòng)車庫(kù)與設(shè)備房，層高為3.6 m ，結(jié)構(gòu)主梁高度750 mm 。
根據(jù)《民用建筑設(shè)計(jì)通則》GB50352-2005 的相關(guān)規(guī)定，地下室凈高要求不能低于2.2 m ，考慮地下室建筑面層50 mm ，因此地下室負(fù)一層供設(shè)備管線安裝的空間高度為550 mm ，地下室負(fù)二層供設(shè)備管線安裝的空間高度為600mm ?？偟膩砜吹叵率揖C合管線安裝高度空間有限，因此很有必要進(jìn)行地下室綜合管線的整體布局與優(yōu)化。
2、設(shè)備專業(yè)管線的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
2.1 設(shè)備專業(yè)系統(tǒng)管線的組成
地下室設(shè)備綜合管線包含暖通、電氣、給排水三個(gè)專業(yè)，在進(jìn)行地下室綜合管線設(shè)計(jì)優(yōu)化之前，應(yīng)對(duì)設(shè)備各專業(yè)的系統(tǒng)管線進(jìn)行了解與分析。
1） 暖通專業(yè)管線：本項(xiàng)目無空調(diào)采暖系統(tǒng)，因此地下室汽車庫(kù)暖通專業(yè)主要包含汽車庫(kù)與非機(jī)動(dòng)車庫(kù)排煙兼排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管、汽車庫(kù)消防補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管、樓梯間及前室正壓送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管、設(shè)備房機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管。暖通專業(yè)風(fēng)管高度盡量控制在320 mm 以內(nèi)（含320mm），核心筒樓梯間及前室的正壓送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管由于受住宅剪力墻影響，負(fù)一層局部正壓送風(fēng)風(fēng)管高度達(dá)到500 mm ~630 mm 。
2） 電氣專業(yè)管線：地下室電氣專業(yè)管線主要包含強(qiáng)電橋架與弱電橋架，強(qiáng)電部分包含供電橋架與高壓橋架；弱電部分包含火警專用橋架、廣播專用橋架和弱電專用橋架。本工程中強(qiáng)電部分的橋架高度為100~200 mm ，弱電部分橋架高度為100 mm 。
3） 給排水專業(yè)管線：地下室給排水專業(yè)主要包含消火栓給水管道、消防噴淋給水管道、生活給水管道、集水坑有壓排水管道、塔樓重力雨污排水管道。最大水管管徑DN150 mm 。
2.2 暖通專業(yè)管線設(shè)計(jì)與土建專業(yè)的協(xié)調(diào)
暖通專業(yè)在地下室汽車庫(kù)主要的大尺寸管線為防排煙系統(tǒng)風(fēng)管與發(fā)電機(jī)房進(jìn)風(fēng)風(fēng)管，因此在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意以下本專業(yè)的設(shè)計(jì)原則及與土建專業(yè)協(xié)調(diào)的方法：
1） 地下室汽車庫(kù)消防排煙及補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)：每個(gè)防火分區(qū)應(yīng)設(shè)兩個(gè)排煙機(jī)房與一個(gè)進(jìn)風(fēng)機(jī)房，排煙進(jìn)風(fēng)機(jī)房的布置除了盡量避免占車位以外，還應(yīng)與建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，避免一個(gè)防火分區(qū)的兩個(gè)排煙機(jī)房布置在同一位置，應(yīng)盡量將每個(gè)防煙分區(qū)的排煙機(jī)房布置在其居中區(qū)域，以便減少排煙系統(tǒng)風(fēng)管的覆蓋半徑，一方面節(jié)約管材且減小風(fēng)機(jī)功率參數(shù)，同時(shí)也可減少地下室風(fēng)管的覆蓋區(qū)域，如（圖1）。
2） 建筑專業(yè)經(jīng)常將地下室風(fēng)機(jī)房布置在無法停車的塔樓范圍區(qū)域，此區(qū)域剪力墻繁多，在布置初期除了考慮出管的路徑以外，還應(yīng)考慮風(fēng)管出風(fēng)機(jī)房時(shí)盡量避免穿越門洞上方，較多項(xiàng)目由于設(shè)置了夾層，導(dǎo)致負(fù)一層塔樓區(qū)域?qū)痈哌^低，從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)房門上凈高無法穿出風(fēng)管，現(xiàn)場(chǎng)無法安裝。
3） 結(jié)合本項(xiàng)目的特點(diǎn)，負(fù)一層塔樓區(qū)域?qū)痈?.1 m （塔樓未設(shè)夾層），地上塔樓下段正壓送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)應(yīng)盡量設(shè)置在負(fù)一層，尤其風(fēng)量較大的正壓送風(fēng)機(jī)應(yīng)避免出現(xiàn)在負(fù)二層。
4） 由于本項(xiàng)目風(fēng)機(jī)房基本設(shè)置在地下室塔樓區(qū)，較多風(fēng)管在穿出塔樓區(qū)時(shí)，應(yīng)復(fù)核結(jié)構(gòu)塔樓外圈梁高是否滿足風(fēng)管安裝，建議在結(jié)構(gòu)地下室模型建立初期就應(yīng)與結(jié)構(gòu)專業(yè)對(duì)接確認(rèn)塔樓外圈梁與外圍車庫(kù)區(qū)梁的搭接關(guān)系，確認(rèn)梁下凈高滿足穿管要求。
5） 防排煙風(fēng)機(jī)房布置初期需復(fù)核出風(fēng)機(jī)房的風(fēng)管是否與變配電室、泵房、弱電機(jī)房、塔樓水電井的水電出管是否沖突，如有交叉沖突且無法解決時(shí)，應(yīng)立即調(diào)整風(fēng)機(jī)房位置。
6） 發(fā)電機(jī)房冷卻進(jìn)風(fēng)量較大，在地下室定案初期應(yīng)與土建、電氣專業(yè)共同商議確定進(jìn)、排風(fēng)井的位置，考慮好發(fā)電機(jī)房的進(jìn)風(fēng)管走向與煙囪位置。
7） 本項(xiàng)目暖通專業(yè)存在較多結(jié)構(gòu)剪力墻開洞，在確定開洞定位與標(biāo)高時(shí)，需復(fù)核穿洞風(fēng)管是否與水電管線沖突，如有交叉的位置，需考慮好安裝先后順序與標(biāo)高，再進(jìn)行洞口定位與標(biāo)高確定。
2.3 電氣專業(yè)管線設(shè)計(jì)與土建專業(yè)的協(xié)調(diào)
1） 變配電室、二次配電室、弱電機(jī)房等設(shè)備房位置除了考慮盡量避免占用車位以外，還應(yīng)考慮供電系統(tǒng)半徑，橋架電纜布置方案，多方面在成本上進(jìn)行對(duì)比，選出最優(yōu)方案。
2） 地下室配電間與電纜井應(yīng)避免電纜出線與水暖專業(yè)的管線交叉或重疊，同時(shí)應(yīng)盡量避免出線穿越塔樓住宅門廳。
3） 電纜橋架應(yīng)與給排水管線分開布置，或布置在給排水管線上方。變配電室、配電柜上方不得有給排水管線，當(dāng)給排水管線必須布置在變配電房、配電柜的上方時(shí)，必須設(shè)置夾層，并做好排水設(shè)施。
4） 電氣專業(yè)橋架在梁底需考慮預(yù)留穿線空間與檢修空間。電氣專業(yè)橋架在翻越其它系統(tǒng)管線時(shí)，需要考慮翻彎空間及翻彎角度是否適合電纜敷設(shè)。
5） 弱電管線在進(jìn)入各個(gè)塔樓時(shí)應(yīng)協(xié)調(diào)其它專業(yè)，盡量保證弱電系統(tǒng)的各管線在同一個(gè)橋架敷設(shè)。
6） 由于前期供電局橋架設(shè)計(jì)還未介入，電氣設(shè)計(jì)人員只能根據(jù)供電方案進(jìn)行初步布置設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮在供電局介入后存在的管線修改風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)應(yīng)考慮后期修改應(yīng)對(duì)措施。
2.4 給排水專業(yè)管線設(shè)計(jì)與土建專業(yè)的協(xié)調(diào)
1） 地下室水泵房與水池的布置應(yīng)盡量少占停車位，同時(shí)應(yīng)結(jié)合消防給水系統(tǒng)與生活給水系統(tǒng)的供水半徑進(jìn)行計(jì)算選擇合理位置。水泵房出管位置應(yīng)避開風(fēng)管與橋架集中布置區(qū)域。
2） 地下室給水管環(huán)網(wǎng)布置，在與電氣及暖通管線不重疊的情況下，應(yīng)力求短而直，減少中間轉(zhuǎn)彎，盡量靠近主要用水點(diǎn)。給排水主要管網(wǎng)應(yīng)避開地下室住宅門廳位置。
3） 地下室給水管環(huán)網(wǎng)應(yīng)盡量避開車道卷簾與塔樓剪力墻，從而減少剪力墻預(yù)埋管數(shù)量。
4） 地下室噴淋管局部與風(fēng)管、橋架交叉嚴(yán)重時(shí)應(yīng)考慮穿梁安裝。穿梁位置應(yīng)與結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)商確定。
5） 本項(xiàng)目無夾層，因此塔樓部分重力雨污排水管需從負(fù)一層頂板下找坡排出室外，在進(jìn)行重力排水管布置過程中，應(yīng)結(jié)合排水管坡度與標(biāo)高，及時(shí)與結(jié)構(gòu)專業(yè)溝通協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)管線撞梁且現(xiàn)場(chǎng)無法安裝等問題。
2.5 設(shè)備專業(yè)管線綜合布置原則與優(yōu)化措施
經(jīng)過上述對(duì)各專業(yè)系統(tǒng)管線的了解與分析后，專業(yè)內(nèi)應(yīng)如何進(jìn)行管線設(shè)計(jì)與優(yōu)化有了大體思路，接下來將結(jié)合各專業(yè)的系統(tǒng)管線特點(diǎn)，對(duì)地下室設(shè)備綜合管線進(jìn)行統(tǒng)籌布局與分析，歸納總結(jié)出設(shè)備管線綜合布置原則與優(yōu)化措施：
1） 工程概況中已經(jīng)提到，本工程汽車庫(kù)區(qū)域負(fù)一層供設(shè)備管線安裝的空間高度為550 mm ，地下室負(fù)二層供設(shè)備管線安裝的空間高度為600 mm 。暖通專業(yè)風(fēng)管高度為320 mm ，安裝完成后占空間400mm 左右，電氣橋架大部分高度為100 mm ，局部高200 mm ，給排水管線高度為100~150 mm ，如果三個(gè)專業(yè)管線在某一處出現(xiàn)同時(shí)交叉重疊，地下室凈高將很難滿足。經(jīng)分析本工程負(fù)一層與負(fù)二層防火分區(qū)布局差異不大，因此暖通專業(yè)風(fēng)管負(fù)一層與負(fù)二層布局基本一致，而變配電室、弱電機(jī)房等主要電氣設(shè)備房間布置在負(fù)一層，水泵房布置在負(fù)二層，在進(jìn)行水、電專業(yè)管線布置時(shí)，可以考慮電氣橋架管線集中布置在負(fù)一層，給排水管網(wǎng)集中布置在負(fù)二層，這樣既節(jié)約了管線敷設(shè)長(zhǎng)度成本，又大大減少了三個(gè)專業(yè)的管線同時(shí)交叉的區(qū)域。
因此在進(jìn)行兩層地下室汽車庫(kù)綜合管線設(shè)計(jì)時(shí)，水電專業(yè)管線布置原則可按負(fù)一層主要布置電氣管線，負(fù)二層主要布置給排水管線。如此執(zhí)行下來，確實(shí)減少很多管線的交叉，避免了大量的管線調(diào)整工作。
2） 在第一條大的原則下，設(shè)備各專業(yè)可分別進(jìn)行管線布置，在管線布置過程中，暖通風(fēng)管可先行布置完成，如此水電專業(yè)在進(jìn)行管線平面布置時(shí)可實(shí)時(shí)參考暖通風(fēng)管，需要風(fēng)管調(diào)整的位置可及時(shí)反饋給暖通設(shè)計(jì)人員，這樣可避免水電專業(yè)大量重復(fù)管線修改工作。在三個(gè)專業(yè)全部布置完管線后，可由暖通專業(yè)設(shè)計(jì)人員將水電管線分別套圖至暖通專業(yè)圖紙上，對(duì)平面圖上綜合管線的交叉與重疊進(jìn)行全面統(tǒng)籌優(yōu)化調(diào)整，在調(diào)整過程中及時(shí)反饋給水電專業(yè)，如此地下室綜合管線的平面交叉重疊點(diǎn)優(yōu)化基本完成。
在按第2） 條中的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法時(shí)，可以大大提高水電專業(yè)的設(shè)計(jì)效率，同時(shí)能保證設(shè)備管線的平面布置設(shè)計(jì)中合理且無重疊錯(cuò)漏，但對(duì)水電暖三個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)人員要求較高，需溝通及時(shí)，積極討論才能得出最優(yōu)布置方案。
3） 地下室設(shè)備管線水平與豎向綜合設(shè)計(jì)優(yōu)化原則：
①綜合管線布置時(shí)應(yīng)盡量避免電氣橋架與給排水管道接近，同時(shí)水管不能穿越強(qiáng)弱電配電間、消防控制室等電氣設(shè)備房間。
②盡量避免水電暖三個(gè)專業(yè)中任何兩個(gè)專業(yè)的系統(tǒng)管線并行重疊布置；風(fēng)管應(yīng)盡量避免與成排的水管或橋架交叉，如必須交叉時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮風(fēng)管上翻或下翻避開成排水電管線，如（圖02）。
③結(jié)合本項(xiàng)目地下室層高，管線豎向排布時(shí)，首先確定各類管線的大概標(biāo)高，盡量考慮風(fēng)管貼梁底安裝，橋架與水管布置在風(fēng)管下側(cè)，當(dāng)水管與橋架交叉時(shí)，選擇橋架上翻繞開水管；
④ 綜合調(diào)整原則： 小管讓大管，多利用梁間空隙上翻，給水管與橋架盡量上翻避讓排水管，低壓管讓高壓管。給水管應(yīng)避讓排水管。風(fēng)管與給水管交叉時(shí)，如風(fēng)管高度小于320 mm ，且梁間有上翻高度時(shí)，應(yīng)選擇風(fēng)管上翻避讓水管， 如風(fēng)管高度大于等于320mm ，可選擇水管下翻避讓風(fēng)管。
4） 本項(xiàng)目地下室管線設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中的好的技術(shù)措施總結(jié)：
①風(fēng)管在臨近地下室塔樓外圍區(qū)布置時(shí)，應(yīng)距離塔樓至少有0.5m~1m 的間距，因?yàn)樗菂^(qū)出來的水電管線較多，如果風(fēng)管離塔樓外圍太近，層高不足時(shí)將導(dǎo)致水電管線無法上翻，如（圖03）。
②當(dāng)有較多水電管線與主風(fēng)管十字交叉時(shí)，主風(fēng)管離橫排柱應(yīng)至少有0.5 m ~1 m 的間距，以便水電管線從梁跨之間上翻避讓主風(fēng)管。
③地下室核心筒布置正壓送風(fēng)管時(shí)，應(yīng)避開水電管井位置，避免與塔樓水電管線交叉重疊。
④水電暖管線布置應(yīng)盡量避開地下室住宅門廳位置。
⑤在進(jìn)行風(fēng)管布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避開變配電室、弱電機(jī)房、水泵房等水管位置。
3、總結(jié)
經(jīng)過對(duì)本項(xiàng)目地下室綜合管線的設(shè)計(jì)優(yōu)化，能保證所有車位區(qū)域、汽車庫(kù)通道區(qū)域、人行疏散通道區(qū)域滿足至少2.2 m 凈高要求。減少了施工方后期進(jìn)行綜合管線施工優(yōu)化的工作量，避免了反復(fù)施工的風(fēng)險(xiǎn)。
本項(xiàng)目合理的綜合管線設(shè)計(jì)優(yōu)化思路避免了大量后期管線修改工作，為設(shè)計(jì)院節(jié)約了人力成本，同時(shí)為以后的項(xiàng)目開展積累了較多的管線設(shè)計(jì)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)。
結(jié)合本文，希望機(jī)電設(shè)計(jì)的同行能分享寶貴經(jīng)驗(yàn)并提出建議與意見，大家共同交流進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)
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