摘要：地下室綜合管線的設計優(yōu)化能有效提高地下室凈高，減少地下室開挖深度，同時為現(xiàn)場管道施工提供合理指導方案，提高施工效率。以昆明“西山區(qū)3 號片區(qū)“城中村”改造項目A-4 地塊”施工圖設計為例，對地下室設備專業(yè)管線綜合布置設計的原則、布置方案和排布方法進行技術分析與總結。為接下來項目設計總結經驗，同時與機電設計同行實現(xiàn)分享與交流。
關鍵詞：地下室綜合管線設計 跨專業(yè)協(xié)調 管道布置優(yōu)化
淺談地下室綜合管線的設計與優(yōu)化
Design and Optimization of Comprehensive Pipe Lines in Basement
吳勇軍，云南中建人文建筑設計研究院有限公司，建筑及規(guī)劃設計研究所，暖通工程師
隨著地產行業(yè)的競爭越來越激烈，房地產開發(fā)公司對成本控制的要求越來越嚴。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備系統(tǒng)運行的原則下，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計，有助于現(xiàn)場開展施工組織，合理安排各專業(yè)系統(tǒng)施工順序與工人入場時間，減少反復施工，能有效加快施工安裝進度，為開發(fā)商節(jié)約時間、人力、材料成本。
較多經驗豐富的開發(fā)商在設計方案基本確定后，直接限定施工圖設計地下室層高，如此給地下室綜合管線設計人員帶來很大壓力，如不在設計階段充分考慮各專業(yè)管線布置特點、協(xié)助土建專業(yè)布置設備房、統(tǒng)籌布局各專業(yè)管線以及優(yōu)化設備管線的重疊與交叉，必然會導致后期施工安裝混亂、反復及材料浪費，較嚴重時或將導致地下室較多區(qū)域凈高不滿足規(guī)范要求。本文結合實際工程施工圖設計為例，對地下室汽車庫綜合管線的設計優(yōu)化進行分析介紹，并加以總結。
1、工程介紹
1.1 工程概況
本項目名稱為“西山區(qū)3 號片區(qū)“ 城中村” 改造項目A- 4 地塊”，項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；負一層包含機動車庫、非機動車庫、設備房，塔樓以外區(qū)域層高為3.6 m ，結構主梁高度800 mm ，負一層住宅塔樓陰影區(qū)內層高5.1 m ，結構主梁高度600 mm ；負二層包含機動車庫與設備房，層高為3.6 m ，結構主梁高度750 mm 。
根據《民用建筑設計通則》GB50352-2005 的相關規(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 ，因此地下室負一層供設備管線安裝的空間高度為550 mm ，地下室負二層供設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，因此很有必要進行地下室綜合管線的整體布局與優(yōu)化。
2、設備專業(yè)管線的設計與優(yōu)化
2.1 設備專業(yè)系統(tǒng)管線的組成
地下室設備綜合管線包含暖通、電氣、給排水三個專業(yè)，在進行地下室綜合管線設計優(yōu)化之前，應對設備各專業(yè)的系統(tǒng)管線進行了解與分析。
1） 暖通專業(yè)管線：本項目無空調采暖系統(tǒng)，因此地下室汽車庫暖通專業(yè)主要包含汽車庫與非機動車庫排煙兼排風系統(tǒng)風管、汽車庫消防補風系統(tǒng)風管、樓梯間及前室正壓送風系統(tǒng)風管、設備房機械通風系統(tǒng)風管。暖通專業(yè)風管高度盡量控制在320 mm 以內（含320mm），核心筒樓梯間及前室的正壓送風系統(tǒng)風管由于受住宅剪力墻影響，負一層局部正壓送風風管高度達到500 mm ~630 mm 。
2） 電氣專業(yè)管線：地下室電氣專業(yè)管線主要包含強電橋架與弱電橋架，強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)管線設計與土建專業(yè)的協(xié)調
暖通專業(yè)在地下室汽車庫主要的大尺寸管線為防排煙系統(tǒng)風管與發(fā)電機房進風風管，因此在設計過程中應注意以下本專業(yè)的設計原則及與土建專業(yè)協(xié)調的方法：
1） 地下室汽車庫消防排煙及補風系統(tǒng)：每個防火分區(qū)應設兩個排煙機房與一個進風機房，排煙進風機房的布置除了盡量避免占車位以外，還應與建筑專業(yè)協(xié)調，避免一個防火分區(qū)的兩個排煙機房布置在同一位置，應盡量將每個防煙分區(qū)的排煙機房布置在其居中區(qū)域，以便減少排煙系統(tǒng)風管的覆蓋半徑，一方面節(jié)約管材且減小風機功率參數(shù)，同時也可減少地下室風管的覆蓋區(qū)域，如（圖1）。
2） 建筑專業(yè)經常將地下室風機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，還應考慮風管出風機房時盡量避免穿越門洞上方，較多項目由于設置了夾層，導致負一層塔樓區(qū)域層高過低，從而導致風機房門上凈高無法穿出風管，現(xiàn)場無法安裝。
3） 結合本項目的特點，負一層塔樓區(qū)域層高5.1 m （塔樓未設夾層），地上塔樓下段正壓送風系統(tǒng)風機應盡量設置在負一層，尤其風量較大的正壓送風機應避免出現(xiàn)在負二層。
4） 由于本項目風機房基本設置在地下室塔樓區(qū)，較多風管在穿出塔樓區(qū)時，應復核結構塔樓外圈梁高是否滿足風管安裝，建議在結構地下室模型建立初期就應與結構專業(yè)對接確認塔樓外圈梁與外圍車庫區(qū)梁的搭接關系，確認梁下凈高滿足穿管要求。
5） 防排煙風機房布置初期需復核出風機房的風管是否與變配電室、泵房、弱電機房、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，應立即調整風機房位置。
6） 發(fā)電機房冷卻進風量較大，在地下室定案初期應與土建、電氣專業(yè)共同商議確定進、排風井的位置，考慮好發(fā)電機房的進風管走向與煙囪位置。
7） 本項目暖通專業(yè)存在較多結構剪力墻開洞，在確定開洞定位與標高時，需復核穿洞風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高，再進行洞口定位與標高確定。
2.3 電氣專業(yè)管線設計與土建專業(yè)的協(xié)調
1） 變配電室、二次配電室、弱電機房等設備房位置除了考慮盡量避免占用車位以外，還應考慮供電系統(tǒng)半徑，橋架電纜布置方案，多方面在成本上進行對比，選出最優(yōu)方案。
2） 地下室配電間與電纜井應避免電纜出線與水暖專業(yè)的管線交叉或重疊，同時應盡量避免出線穿越塔樓住宅門廳。
3） 電纜橋架應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，當給排水管線必須布置在變配電房、配電柜的上方時，必須設置夾層，并做好排水設施。
4） 電氣專業(yè)橋架在梁底需考慮預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，需要考慮翻彎空間及翻彎角度是否適合電纜敷設。
5） 弱電管線在進入各個塔樓時應協(xié)調其它專業(yè)，盡量保證弱電系統(tǒng)的各管線在同一個橋架敷設。
6） 由于前期供電局橋架設計還未介入，電氣設計人員只能根據供電方案進行初步布置設計，設計人員在設計過程中應充分考慮在供電局介入后存在的管線修改風險，同時應考慮后期修改應對措施。
2.4 給排水專業(yè)管線設計與土建專業(yè)的協(xié)調
1） 地下室水泵房與水池的布置應盡量少占停車位，同時應結合消防給水系統(tǒng)與生活給水系統(tǒng)的供水半徑進行計算選擇合理位置。水泵房出管位置應避開風管與橋架集中布置區(qū)域。
2） 地下室給水管環(huán)網布置，在與電氣及暖通管線不重疊的情況下，應力求短而直，減少中間轉彎，盡量靠近主要用水點。給排水主要管網應避開地下室住宅門廳位置。
3） 地下室給水管環(huán)網應盡量避開車道卷簾與塔樓剪力墻，從而減少剪力墻預埋管數(shù)量。
4） 地下室噴淋管局部與風管、橋架交叉嚴重時應考慮穿梁安裝。穿梁位置應與結構專業(yè)協(xié)商確定。
5） 本項目無夾層，因此塔樓部分重力雨污排水管需從負一層頂板下找坡排出室外，在進行重力排水管布置過程中，應結合排水管坡度與標高，及時與結構專業(yè)溝通協(xié)調，避免出現(xiàn)管線撞梁且現(xiàn)場無法安裝等問題。
2.5 設備專業(yè)管線綜合布置原則與優(yōu)化措施
經過上述對各專業(yè)系統(tǒng)管線的了解與分析后，專業(yè)內應如何進行管線設計與優(yōu)化有了大體思路，接下來將結合各專業(yè)的系統(tǒng)管線特點，對地下室設備綜合管線進行統(tǒng)籌布局與分析，歸納總結出設備管線綜合布置原則與優(yōu)化措施：
1） 工程概況中已經提到，本工程汽車庫區(qū)域負一層供設備管線安裝的空間高度為550 mm ，地下室負二層供設備管線安裝的空間高度為600 mm 。暖通專業(yè)風管高度為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 ，如果三個專業(yè)管線在某一處出現(xiàn)同時交叉重疊，地下室凈高將很難滿足。經分析本工程負一層與負二層防火分區(qū)布局差異不大，因此暖通專業(yè)風管負一層與負二層布局基本一致，而變配電室、弱電機房等主要電氣設備房間布置在負一層，水泵房布置在負二層，在進行水、電專業(yè)管線布置時，可以考慮電氣橋架管線集中布置在負一層，給排水管網集中布置在負二層，這樣既節(jié)約了管線敷設長度成本，又大大減少了三個專業(yè)的管線同時交叉的區(qū)域。
因此在進行兩層地下室汽車庫綜合管線設計時，水電專業(yè)管線布置原則可按負一層主要布置電氣管線，負二層主要布置給排水管線。如此執(zhí)行下來，確實減少很多管線的交叉，避免了大量的管線調整工作。
2） 在第一條大的原則下，設備各專業(yè)可分別進行管線布置，在管線布置過程中，暖通風管可先行布置完成，如此水電專業(yè)在進行管線平面布置時可實時參考暖通風管，需要風管調整的位置可及時反饋給暖通設計人員，這樣可避免水電專業(yè)大量重復管線修改工作。在三個專業(yè)全部布置完管線后，可由暖通專業(yè)設計人員將水電管線分別套圖至暖通專業(yè)圖紙上，對平面圖上綜合管線的交叉與重疊進行全面統(tǒng)籌優(yōu)化調整，在調整過程中及時反饋給水電專業(yè)，如此地下室綜合管線的平面交叉重疊點優(yōu)化基本完成。
在按第2） 條中的設計優(yōu)化方法時，可以大大提高水電專業(yè)的設計效率，同時能保證設備管線的平面布置設計中合理且無重疊錯漏，但對水電暖三個專業(yè)的設計人員要求較高，需溝通及時，積極討論才能得出最優(yōu)布置方案。
3） 地下室設備管線水平與豎向綜合設計優(yōu)化原則：
①綜合管線布置時應盡量避免電氣橋架與給排水管道接近，同時水管不能穿越強弱電配電間、消防控制室等電氣設備房間。
②盡量避免水電暖三個專業(yè)中任何兩個專業(yè)的系統(tǒng)管線并行重疊布置；風管應盡量避免與成排的水管或橋架交叉，如必須交叉時，應優(yōu)先考慮風管上翻或下翻避開成排水電管線，如（圖02）。
③結合本項目地下室層高，管線豎向排布時，首先確定各類管線的大概標高，盡量考慮風管貼梁底安裝，橋架與水管布置在風管下側，當水管與橋架交叉時，選擇橋架上翻繞開水管；
④ 綜合調整原則： 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。給水管應避讓排水管。風管與給水管交叉時，如風管高度小于320 mm ，且梁間有上翻高度時，應選擇風管上翻避讓水管， 如風管高度大于等于320mm ，可選擇水管下翻避讓風管。
4） 本項目地下室管線設計優(yōu)化過程中的好的技術措施總結：
①風管在臨近地下室塔樓外圍區(qū)布置時，應距離塔樓至少有0.5m~1m 的間距，因為塔樓區(qū)出來的水電管線較多，如果風管離塔樓外圍太近，層高不足時將導致水電管線無法上翻，如（圖03）。
②當有較多水電管線與主風管十字交叉時，主風管離橫排柱應至少有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管。
③地下室核心筒布置正壓送風管時，應避開水電管井位置，避免與塔樓水電管線交叉重疊。
④水電暖管線布置應盡量避開地下室住宅門廳位置。
⑤在進行風管布置設計時，應盡量避開變配電室、弱電機房、水泵房等水管位置。
3、總結
經過對本項目地下室綜合管線的設計優(yōu)化，能保證所有車位區(qū)域、汽車庫通道區(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行綜合管線施工優(yōu)化的工作量，避免了反復施工的風險。
本項目合理的綜合管線設計優(yōu)化思路避免了大量后期管線修改工作，為設計院節(jié)約了人力成本，同時為以后的項目開展積累了較多的管線設計優(yōu)化經驗。
結合本文，希望機電設計的同行能分享寶貴經驗并提出建議與意見，大家共同交流進步。
參考文獻
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