高海拔严寒地区建筑机电施工技术

高海拔严寒地区建筑机电施工技术

张彬

上海建工七建集团有限公司  上海  200050

摘要:随着时代的发展，施工企业在各种施工环境中为追求资源消耗少、建造成本低、施工效率高、环境污染少的绿色建造理念一直再不断探索。本文以西藏某机场建造过程为背景，探索在高海拔严寒地区建筑机电工程的施工技术。

关键词：机电施工技术；绿色建造；高海拔严寒地区

1 工程难特点

1.1 航站综合楼结构多样，管线支吊架形式多，管线施工难度大

航站综合楼主体结构形式多样，屋面为大跨度异型空间网架，外墙面为灌浆网膜，内墙面为装配式铝板，且机电管线错综复杂。机电管线支吊架采用型钢，内地发货运输至现场制作安装，根据现场实际情况选用何种支吊架形式，保质保量地完成机电管线施工任务，是航站综合楼施工的重难点。

1.2 共同沟管线多，工期紧，优化要求高

    共同沟为地下综合管廊，分为电气舱和管道舱，管道舱最多处管道主管有14根，而电气舱最多处电缆有一百多根。项目地处高高原，共同沟总长度近600米，但只有2个月左右的管线施工工期（不含预埋），如何优化管线排布及组织施工显得尤为重要。

1.3 高高原自然条件恶劣，自然资源丰富

工程地处西藏日喀则地区，地理位置条件差，气候多变，具有海拔高、空气含氧量低、光照资源丰富等特点，如何通过有限资源，快速而高效的完成建设；如何因地制宜，充分发挥利用项目所在地自然资源条件，保障机场日常运行，建设绿色机场。同时机电主要材料均需内地采购，路途时间长、运输成本高。

2 研究内容

工程合同工期只有近两年时间，考虑到每年的冬歇期近6个月时间，期间严寒天气非常不利于施工。机电安装合同造价约战工程总造价的40%，具有比重高、工作任务艰巨、工期紧等特点。结合工程难特点和现场实际情况，如何快速而高效的完成项目建设工作，确定了以下主要研究内容：

2.1 航站综合楼建筑结构形式多样。大跨度异型空间网架结构形式多样，吊顶内空间狭小，机电主要管线多，造成机电管线支架不易安装和固定；建筑外墙面采用灌浆网膜结构尚未普遍应用，该结构墙面对于较大较重的机电管线和设备可能无法满足承重要求；建筑内墙面采用装配式铝板，该结构墙面对于较大较重的机电管线和设备可能无法满足承重要求；研究大跨度异型空间网架内机电管线优化和支架利用有限空间安装固定，以加快施工工期和降低安全隐患；研究建筑外墙面采用灌浆网膜结构外和建筑内墙面采用装配式铝板结构外机电管线和设备的加固形式，以保证机电管线和设备安装牢固和可靠。

2.2 根据施工计划要求，共同沟内机电管线施工工期仅有2个月左右的时间，同时高原地区相比于平原地区施工降效明显，管线均为大口径，施工难度较大。研究相比于传统支架施工，使用装配式支架，以加快施工工期和提高管线施工效率。

2.3 项目所在地自然资源非常丰富，具备较好的利用条件。研究机场周边市政配套不完善的条件下，使用一些技术，以保障机场的正常运营；研究利用太阳能的清洁能源，以降低机场的运行成本。

3 亮点施工技术

3.1 航站综合楼机电管线支吊架选型安装。根据主体结构和现场具体情况，选择支吊架形式。

（1）外墙面灌浆网膜结构

灌浆网膜结构墙面承重能力较差，考虑到后期墙面会涉及到机电设备挂墙安装，例如：配电箱、消防箱、散热器、电热水器、小便器等。在灌浆网膜结构墙面施工前，先将机电各专业设备统计出并优化位置，同时根据重量、形状尺寸等选择合适的型钢支架，方案提交设计计算复核后实施，在灌浆网膜结构龙骨施工期间完成管线预留预埋工作，以备后期设备安装，同时精装修单位需对支架周边进行轻钢龙骨加密。

（2）内墙面装配式铝板结构

装配式铝板外墙面往往涉及到机电设备外挂，特别是一些重量比较大的设备在外挂时存在一定的安全隐患。在装配式铝板龙骨施工前，由机电单位汇总挂墙设备清单，并备注重量、位置、外观尺寸等参数后，提资给精装修单位，由精装修单位统一对墙面增加基层板加固和龙骨加密，待铝板安装后，移交机电单位墙面外挂设备安装。

（3）屋面大跨度异型空间网架结构

工程屋面主体结构采用钢结构，具有跨度大、造型各异、标高多等特点，对机电管线施工要求极高，涉及的支架类型共计几十种。针对屋面大跨度异型空间网架结构现场具体情况，由建设单位组织各参建方召开专题会，由施工单位提资，设计单位计算复核后，确定支架形式和采用型钢支架现场制作的方案。

3.2共同沟机电管线成品支架安装

（1）成品支架深化。结合设计图纸、现场实际情况、支架生产厂家提供支架参数，对成品支架各个安装节点深化，并由设计单位审核深化图，最终由厂家按照按照深化图纸加工成品支架。

（2）成品支架立杆预埋。在共同沟结构施工中，完成立杆的预埋，应注意控制立杆横平竖直、标高和立杆间距。

（3）成品支架组装和安装。在共同沟结构施工后，管线安装前，完成成品支架的组装和安装，应注意控制各组之间和各层横杆支架的安装高度。

3.3 主要特色专业技术

工程所在地海拔4316米，属于高原温带半干旱季风气候区，昼夜温差大，气候干燥，年降雨量少，蒸发量大，日照时间长，年平均日照时间达3393.3小时，日照百分率77%，太阳总辐射202.9千卡/cm2年，属于一类太阳能资源丰富区，太阳能资源稳定，具备较好的利用条件。高原紫外线强烈，气温偏低，年平均气温2.8~3.9℃。空气含氧量约为内地的60%左右。电力资源相对短缺且稳定性较差，市政配套不完善。结合上述地理特征和地勘报告，工程使用了以下技术：

(1)光伏发电技术

光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成。研究项目航站综合楼和业务综合楼合用一套太阳能光伏发电系统，容量为航站综合楼和业务综合楼总装机容量的3%，总功率为112.7kW，太阳能组件采用14串23并方案，接入两套60kW逆变器，转换为380V/50Hz交流电源，接入业务综合楼配电系统，主要生产绿色能源与完成碳中和，为机场电源系统的补充。光伏方阵设置在业务综合楼北楼二层屋面，面积约为674平方米。

(2)（太阳能+电辅助）热水技术

工程业务综合楼集中热水系统采用太阳能热水系统+电辅供水模式，为业务综合楼南楼职工公寓和西楼酒店提供生活热水。太阳能集热板设置于综合楼西楼四层屋面，面积约为464平方米，同时在西楼和南楼间设有生活热水机房与之配套使用，机房内设置半容积式换热器、储热水罐、膨胀罐、循环水泵等设备，热水系统采用机械循环以确保系统内热水水温。

(3)（太阳能+电锅炉）供暖技术

工程供暖期为159天，供暖时间为每年10月22日至次年3月29日。供暖系统热源按照太阳能+电锅炉设计，太阳能按30%负荷设计，电锅炉按100%负荷设计，电锅炉相关主要设备设置于动力中心内，太阳能相关设备设置于地下换热站内，两个单体通过管线连接，通过自控系统使供回水达到设计要求，供回水通过共同沟送至航站综合楼、业务综合楼、动力中心、供水站、污水站等单体的地暖和散热器使用，供回水温度为60/40℃或60/50℃。

太阳能集热器采用大型陶瓷平板集热器，采光面积为9.15平方米，该工程太阳能供暖系统共计采用320台大型平板集热器，总占地面积8568平方米，敷设太阳能集热器面积为3200平方米。传热介质均采用软化水，通过板式换热器将热量传递至储热水罐或热力管网。集热供热流程为：太阳能集热器阵列→换热器→蓄水装置→换热器→热网→热用户。

(4)电缆穿线装置技术

工程所在地地理环境特殊，雨季期间地下水位较高且瞬时雨量较大，同时鼠害较频繁，同时在机场使用，电力保障要求高，综合考虑在动力中心高低压配电房外线电缆入户穿墙处使用电缆穿线装置。

(5)（二级生化+MBR膜处理）污水处理技术

工程所在地污水处理设施不完善，环保要求高，且要求设施便于维护，综合考虑选择生物处理技术处理生活污水。项目设有独立的污水处理站，由室外污水管网将污水统一收集后送至污水站处理，处理后达到城市杂用水回用标准，通过中水管网回用于道路、广场冲洗和绿化浇洒。处理流程按照污水统一收集后先经过格栅池初级过滤较大悬浮物，再经调节池进行原水水质水量调节，再经过一体化装置生化处理，最后流入中水池通过中水管网至各用水点用于道路、广场冲洗和绿化浇洒。

(6)雨水蓄释技术

工程周边市政雨水设施不完善，年平均降水量偏少，故而选择较为简易的雨水收集系统。通过收集的雨水，经雨水管道收集后，经过截污挂篮拦截6-12mm的较大垃圾和树叶，和雨水弃流装置可以排出前期2-5mm的污染物的前期处理后，从而干净的雨水流入PP模块蓄释池（模块尺寸为800x800x500mm）。该模块具有运输方便、承压力强、组装便利、安装方便的特点，而且产品留有排水沟，可将沉淀物排出，从而避免了长时间池底形成污泥，影响水质和蓄水效果。

4.实施效果

4.1 航站综合楼机电管线支吊架选型安装的实施效果

（1）设备安装更稳固可靠；

（2）管线排布更整体美观，同时也便于精装修单位吊顶施工；

（3）有效合理地提高机电与精装修单位之间的穿插施工效率。机电管线施工比计划提前10天完成，为后面精装修单位吊顶施工提供良好的保障。

4.2 共同沟机电管线成品支架安装的实施效果

（1）从整个管线施工周期来看，相比于传统管线施工技术，工期可节约10%；

（2）管线排布更整体美观；

（3）管线施工更实用便捷。

4.3 专业技术的实施效果

(1)光伏发电技术

机场所在地现阶段还存在供电设施相对落后、供电保障相对较差等特点，充分发挥利用当地的自然条件，绿色清洁可再生能源的光伏发电能在一定程度上满足机场部分区域的保障使用，光伏所发电量满足建筑用电量的3%，每年可节约电22万度，每年可节约电费约15万元。

(2)（太阳能+电辅助）热水技术

该系统能满足业务综合楼职工公寓和酒店约200个房间的日常生活热水的使用，每年可节约电约42万度，每年可节约电费约27万元。除此之外，该系统也具有安全可靠稳定、环保效益高等优势。

(3)（太阳能+电锅炉）供暖技术

该系统负责整个机场供暖期间的全天候供暖。每年可节约电约126万度，每年可节约电费约83万元。

(4)电缆穿线装置技术

电缆穿线装置相比于传统方法具有以下优点：（1）更好的阻火性；（2）更优异的阻水性，防止室外水渗入室内，带来安全隐患；（3）良好的防爆性、抗干扰性、抗鼠虫噬咬性；（4）节省工时，避免穿电缆损坏保护层等。

(5)（二级生化+MBR膜处理）污水处理技术

与传统技术相比，该生物污水处理技术具有很强的吸附力和良好的沉降性，很强的降解能力，处理水量大，处理费用低廉，仅为物理、化学法的30% ～ 50%。对环境影响小，不产生二次污染，遗留问题少。就地处理，操作简便，可以避免铺设不雅观的机械设备，减少占地面积，基建费、运行费，能耗，管理等，且能满足高效低耗的要求。为今后的污水处理提供了一项高效、节能、环保的绿色途径。

(6)雨水蓄释技术

雨水蓄释模块由再生环保材料制作,绿色环保,深埋地下不破坏整个生态环境,维护简单。该系统具有产品设计灵活、使用寿命长、施工简单、工期短、环保、后期维护成本低等优势。

5 结束语

随着国家的发展，针对高海拔严寒地区的建筑机电施工技术的探索也将越来越深入，绿色建造技术也越来越成熟，新技术、新工艺、新设备的开发运用也将越来越广。