摘要：地下室综合管线的设计优化能有效提高地下室净高，减少地下室开挖深度，同时为现场管道施工提供合理指导方案，提高施工效率。以昆明“西山区3 号片区“城中村”改造项目A-4 地块”施工图设计为例，对地下室设备专业管线综合布置设计的原则、布置方案和排布方法进行技术分析与总结。为接下来项目设计总结经验，同时与机电设计同行实现分享与交流。
关键词：地下室综合管线设计 跨专业协调 管道布置优化
浅谈地下室综合管线的设计与优化
Design and Optimization of Comprehensive Pipe Lines in Basement
吴勇军，云南中建人文建筑设计研究院有限公司，建筑及规划设计研究所，暖通工程师
随着地产行业的竞争越来越激烈，房地产开发公司对成本控制的要求越来越严。地下室综合管线的安装高度直接影响地下室层高及开挖深度，在不影响建筑功能与设备系统运行的原则下，合理优化地下室综合管线的布置与安装高度，能有效减小地下室开挖深度，为甲方节约土建开挖成本。合理清晰的地下室综合管线设计，有助于现场开展施工组织，合理安排各专业系统施工顺序与工人入场时间，减少反复施工，能有效加快施工安装进度，为开发商节约时间、人力、材料成本。
较多经验丰富的开发商在设计方案基本确定后，直接限定施工图设计地下室层高，如此给地下室综合管线设计人员带来很大压力，如不在设计阶段充分考虑各专业管线布置特点、协助土建专业布置设备房、统筹布局各专业管线以及优化设备管线的重叠与交叉，必然会导致后期施工安装混乱、反复及材料浪费，较严重时或将导致地下室较多区域净高不满足规范要求。本文结合实际工程施工图设计为例，对地下室汽车库综合管线的设计优化进行分析介绍，并加以总结。
1、工程介绍
1.1 工程概况
本项目名称为“西山区3 号片区“ 城中村” 改造项目A- 4 地块”，项目用地位于昆明市西山区近华浦路与云山路交叉口。二类居住用地，规划建设净用地面积约3.38万m2 。总建筑面积23.6 万m2 ，地上建筑面积17.7 万m2 ，地下室建筑面积5.9 万m2 。地上建筑共计8栋，其中2、3、4、5 栋为一类高层建筑，1、6 栋为高度大于100 m 的超高层住宅，7、8 栋为多层商业建筑。地下室两层；负一层包含机动车库、非机动车库、设备房，塔楼以外区域层高为3.6 m ，结构主梁高度800 mm ，负一层住宅塔楼阴影区内层高5.1 m ，结构主梁高度600 mm ；负二层包含机动车库与设备房，层高为3.6 m ，结构主梁高度750 mm 。
根据《民用建筑设计通则》GB50352-2005 的相关规定，地下室净高要求不能低于2.2 m ，考虑地下室建筑面层50 mm ，因此地下室负一层供设备管线安装的空间高度为550 mm ，地下室负二层供设备管线安装的空间高度为600mm 。总的来看地下室综合管线安装高度空间有限，因此很有必要进行地下室综合管线的整体布局与优化。
2、设备专业管线的设计与优化
2.1 设备专业系统管线的组成
地下室设备综合管线包含暖通、电气、给排水三个专业，在进行地下室综合管线设计优化之前，应对设备各专业的系统管线进行了解与分析。
1） 暖通专业管线：本项目无空调采暖系统，因此地下室汽车库暖通专业主要包含汽车库与非机动车库排烟兼排风系统风管、汽车库消防补风系统风管、楼梯间及前室正压送风系统风管、设备房机械通风系统风管。暖通专业风管高度尽量控制在320 mm 以内（含320mm），核心筒楼梯间及前室的正压送风系统风管由于受住宅剪力墙影响，负一层局部正压送风风管高度达到500 mm ~630 mm 。
2） 电气专业管线：地下室电气专业管线主要包含强电桥架与弱电桥架，强电部分包含供电桥架与高压桥架；弱电部分包含火警专用桥架、广播专用桥架和弱电专用桥架。本工程中强电部分的桥架高度为100~200 mm ，弱电部分桥架高度为100 mm 。
3） 给排水专业管线：地下室给排水专业主要包含消火栓给水管道、消防喷淋给水管道、生活给水管道、集水坑有压排水管道、塔楼重力雨污排水管道。最大水管管径DN150 mm 。
2.2 暖通专业管线设计与土建专业的协调
暖通专业在地下室汽车库主要的大尺寸管线为防排烟系统风管与发电机房进风风管，因此在设计过程中应注意以下本专业的设计原则及与土建专业协调的方法：
1） 地下室汽车库消防排烟及补风系统：每个防火分区应设两个排烟机房与一个进风机房，排烟进风机房的布置除了尽量避免占车位以外，还应与建筑专业协调，避免一个防火分区的两个排烟机房布置在同一位置，应尽量将每个防烟分区的排烟机房布置在其居中区域，以便减少排烟系统风管的覆盖半径，一方面节约管材且减小风机功率参数，同时也可减少地下室风管的覆盖区域，如（图1）。
2） 建筑专业经常将地下室风机房布置在无法停车的塔楼范围区域，此区域剪力墙繁多，在布置初期除了考虑出管的路径以外，还应考虑风管出风机房时尽量避免穿越门洞上方，较多项目由于设置了夹层，导致负一层塔楼区域层高过低，从而导致风机房门上净高无法穿出风管，现场无法安装。
3） 结合本项目的特点，负一层塔楼区域层高5.1 m （塔楼未设夹层），地上塔楼下段正压送风系统风机应尽量设置在负一层，尤其风量较大的正压送风机应避免出现在负二层。
4） 由于本项目风机房基本设置在地下室塔楼区，较多风管在穿出塔楼区时，应复核结构塔楼外圈梁高是否满足风管安装，建议在结构地下室模型建立初期就应与结构专业对接确认塔楼外圈梁与外围车库区梁的搭接关系，确认梁下净高满足穿管要求。
5） 防排烟风机房布置初期需复核出风机房的风管是否与变配电室、泵房、弱电机房、塔楼水电井的水电出管是否冲突，如有交叉冲突且无法解决时，应立即调整风机房位置。
6） 发电机房冷却进风量较大，在地下室定案初期应与土建、电气专业共同商议确定进、排风井的位置，考虑好发电机房的进风管走向与烟囱位置。
7） 本项目暖通专业存在较多结构剪力墙开洞，在确定开洞定位与标高时，需复核穿洞风管是否与水电管线冲突，如有交叉的位置，需考虑好安装先后顺序与标高，再进行洞口定位与标高确定。
2.3 电气专业管线设计与土建专业的协调
1） 变配电室、二次配电室、弱电机房等设备房位置除了考虑尽量避免占用车位以外，还应考虑供电系统半径，桥架电缆布置方案，多方面在成本上进行对比，选出最优方案。
2） 地下室配电间与电缆井应避免电缆出线与水暖专业的管线交叉或重叠，同时应尽量避免出线穿越塔楼住宅门厅。
3） 电缆桥架应与给排水管线分开布置，或布置在给排水管线上方。变配电室、配电柜上方不得有给排水管线，当给排水管线必须布置在变配电房、配电柜的上方时，必须设置夹层，并做好排水设施。
4） 电气专业桥架在梁底需考虑预留穿线空间与检修空间。电气专业桥架在翻越其它系统管线时，需要考虑翻弯空间及翻弯角度是否适合电缆敷设。
5） 弱电管线在进入各个塔楼时应协调其它专业，尽量保证弱电系统的各管线在同一个桥架敷设。
6） 由于前期供电局桥架设计还未介入，电气设计人员只能根据供电方案进行初步布置设计，设计人员在设计过程中应充分考虑在供电局介入后存在的管线修改风险，同时应考虑后期修改应对措施。
2.4 给排水专业管线设计与土建专业的协调
1） 地下室水泵房与水池的布置应尽量少占停车位，同时应结合消防给水系统与生活给水系统的供水半径进行计算选择合理位置。水泵房出管位置应避开风管与桥架集中布置区域。
2） 地下室给水管环网布置，在与电气及暖通管线不重叠的情况下，应力求短而直，减少中间转弯，尽量靠近主要用水点。给排水主要管网应避开地下室住宅门厅位置。
3） 地下室给水管环网应尽量避开车道卷帘与塔楼剪力墙，从而减少剪力墙预埋管数量。
4） 地下室喷淋管局部与风管、桥架交叉严重时应考虑穿梁安装。穿梁位置应与结构专业协商确定。
5） 本项目无夹层，因此塔楼部分重力雨污排水管需从负一层顶板下找坡排出室外，在进行重力排水管布置过程中，应结合排水管坡度与标高，及时与结构专业沟通协调，避免出现管线撞梁且现场无法安装等问题。
2.5 设备专业管线综合布置原则与优化措施
经过上述对各专业系统管线的了解与分析后，专业内应如何进行管线设计与优化有了大体思路，接下来将结合各专业的系统管线特点，对地下室设备综合管线进行统筹布局与分析，归纳总结出设备管线综合布置原则与优化措施：
1） 工程概况中已经提到，本工程汽车库区域负一层供设备管线安装的空间高度为550 mm ，地下室负二层供设备管线安装的空间高度为600 mm 。暖通专业风管高度为320 mm ，安装完成后占空间400mm 左右，电气桥架大部分高度为100 mm ，局部高200 mm ，给排水管线高度为100~150 mm ，如果三个专业管线在某一处出现同时交叉重叠，地下室净高将很难满足。经分析本工程负一层与负二层防火分区布局差异不大，因此暖通专业风管负一层与负二层布局基本一致，而变配电室、弱电机房等主要电气设备房间布置在负一层，水泵房布置在负二层，在进行水、电专业管线布置时，可以考虑电气桥架管线集中布置在负一层，给排水管网集中布置在负二层，这样既节约了管线敷设长度成本，又大大减少了三个专业的管线同时交叉的区域。
因此在进行两层地下室汽车库综合管线设计时，水电专业管线布置原则可按负一层主要布置电气管线，负二层主要布置给排水管线。如此执行下来，确实减少很多管线的交叉，避免了大量的管线调整工作。
2） 在第一条大的原则下，设备各专业可分别进行管线布置，在管线布置过程中，暖通风管可先行布置完成，如此水电专业在进行管线平面布置时可实时参考暖通风管，需要风管调整的位置可及时反馈给暖通设计人员，这样可避免水电专业大量重复管线修改工作。在三个专业全部布置完管线后，可由暖通专业设计人员将水电管线分别套图至暖通专业图纸上，对平面图上综合管线的交叉与重叠进行全面统筹优化调整，在调整过程中及时反馈给水电专业，如此地下室综合管线的平面交叉重叠点优化基本完成。
在按第2） 条中的设计优化方法时，可以大大提高水电专业的设计效率，同时能保证设备管线的平面布置设计中合理且无重叠错漏，但对水电暖三个专业的设计人员要求较高，需沟通及时，积极讨论才能得出最优布置方案。
3） 地下室设备管线水平与竖向综合设计优化原则：
①综合管线布置时应尽量避免电气桥架与给排水管道接近，同时水管不能穿越强弱电配电间、消防控制室等电气设备房间。
②尽量避免水电暖三个专业中任何两个专业的系统管线并行重叠布置；风管应尽量避免与成排的水管或桥架交叉，如必须交叉时，应优先考虑风管上翻或下翻避开成排水电管线，如（图02）。
③结合本项目地下室层高，管线竖向排布时，首先确定各类管线的大概标高，尽量考虑风管贴梁底安装，桥架与水管布置在风管下侧，当水管与桥架交叉时，选择桥架上翻绕开水管；
④ 综合调整原则： 小管让大管，多利用梁间空隙上翻，给水管与桥架尽量上翻避让排水管，低压管让高压管。给水管应避让排水管。风管与给水管交叉时，如风管高度小于320 mm ，且梁间有上翻高度时，应选择风管上翻避让水管， 如风管高度大于等于320mm ，可选择水管下翻避让风管。
4） 本项目地下室管线设计优化过程中的好的技术措施总结：
①风管在临近地下室塔楼外围区布置时，应距离塔楼至少有0.5m~1m 的间距，因为塔楼区出来的水电管线较多，如果风管离塔楼外围太近，层高不足时将导致水电管线无法上翻，如（图03）。
②当有较多水电管线与主风管十字交叉时，主风管离横排柱应至少有0.5 m ~1 m 的间距，以便水电管线从梁跨之间上翻避让主风管。
③地下室核心筒布置正压送风管时，应避开水电管井位置，避免与塔楼水电管线交叉重叠。
④水电暖管线布置应尽量避开地下室住宅门厅位置。
⑤在进行风管布置设计时，应尽量避开变配电室、弱电机房、水泵房等水管位置。
3、总结
经过对本项目地下室综合管线的设计优化，能保证所有车位区域、汽车库通道区域、人行疏散通道区域满足至少2.2 m 净高要求。减少了施工方后期进行综合管线施工优化的工作量，避免了反复施工的风险。
本项目合理的综合管线设计优化思路避免了大量后期管线修改工作，为设计院节约了人力成本，同时为以后的项目开展积累了较多的管线设计优化经验。
结合本文，希望机电设计的同行能分享宝贵经验并提出建议与意见，大家共同交流进步。
参考文献
[1] 魏丽丝.地下室设备管线综合布置设计实例浅谈[J].制冷与空调，2008 （4） .
[2] 付强，江峻.大型地下室综合管线的深化设计与施工[J].城市住宅，2015 （11） .
