情景园林剧场园区内类管廊设计优化方法
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种情景园林剧场园区内类管廊设计优化方法。
背景技术
当前大型情景园林剧场园区的规模日益扩大且内容也日益丰富，例如，河北廊坊某大型情景园林剧场园区项目，占地面积约15万平米，东西约300米长，南北约500米长，总建筑面积约10.6万平米。园区内包括A1-A5五大核心剧场、B1-B5管理用房、C1-C12演绎馆、D1-D21商业水街，在道路外和水系之间是体验馆、游艺室等建筑。五大动力站地上三至四层，最高21.6米，动力站顶部为钢结构桁架。本工程动力站集中布置在A1动力站，各类室外管线从A1动力站引出连接至园区内各单体，种类多且型号较大，路由均超过1000米，在园区内纵横交错埋地敷设。
然而情景园林剧场园区因占地面积大、建筑单体多且分散、动力站集中布置、室外管线种类多且型号较大等特点，影响园区工程总体部署、进度及后期运维管理的问题。由于工程工期紧，动力站投入使用进行排练、演出的时间因导演档期无法更改，按原设计进行工程总体部署，动线设计及平面布置最大化利用园区内中部环路(消防车道)，而室外管线施工时正值钢结构、外幕墙等施工，场区路面开挖及施工严重破坏动线及平面布置，严重影响平面部署及总体进度，且钢结构、外幕墙施工与室外管线施工交叉碰撞，大型机械穿插，不利于成品保护，存在安全和质量隐患。因此，通过园区内外围类管廊设计优化，将大部分管线布置进入类管廊，妥善解决工程部署及工期、质量、安全问题，有助于情景园林剧场园区的运营维保及管理，减小维保成本，提升运营体验，最大化运营收益。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种情景园林剧场园区内类管廊设计优化方法，其能够有效解决园区内因纵横交错的室外埋地管线影响工程总体部署及后期运维管理不便的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种情景园林剧场园区内类管廊设计优化方法，包括如下步骤：对原设计方案进行分析，并且对原设计方案中从动力站引出的连接至园区内各单体的各种室外管线进行统计分析；对原设计方案的工程部署、进度、质量和安全进行综合分析；在园区内进行类管廊设计优化，以初步形成类管廊设计优化方案；类管廊设计优化后对工程总体部署、进度、质量和安全对比分析，其中，类管廊与动力站主体结构同步进行施工，并且在动力站钢结构施工前已完成类管廊的结构施工；进行运维管理分析；以及经综合对比分析，确定应用类管廊设计优化方案，并开始进行施工图纸设计。
在一优选实施方式中，从动力站引出的连接至园区内各单体的各种室外管线包括：室外给水管道、室内消火栓管道、室外消火栓管道、喷淋管道、空调冷冻水供水管道、空调冷冻水回水管道、电力管沟、弱电管沟、雨淋管道。
在一优选实施方式中，在园区内进行类管廊设计优化，以初步形成类管廊设计优化方案包括如下步骤：综合动线设计及平面布置，在园区内周边两侧设计类管廊，并确定类管廊的长度尺寸；对室外管线种类、路由及功能进行综合分析，确定哪些管线进入类管廊，其中，进入类管廊的室外管线包括室外给水管道、室内消火栓管道、室外消火栓管道、喷淋管道、空调冷冻水供水管道、空调冷冻水回水管道、电力管沟、弱电管沟；根据进入类管廊管线的路由变化，重新计算水头损失、电缆压降，复核管线选型；以及进行类管廊主舱室断面设计。
在一优选实施方式中，计算水头损失包括如下步骤：对各水管的水头损失进行计算，对计算后不满足要求的供回水管道管径进行优化。
在一优选实施方式中，计算电缆压降包括如下步骤：对电力电缆各型号进行压降计算，如果计算后降压＜5％，则满足要求；如果计算后压降较大，则采取功率补偿的方式进行处理。
在一优选实施方式中，计算电缆压降还包括如下步骤：通过对电力系统进行分析，对类管廊内的电力桥架进行选型。
在一优选实施方式中，进入类管廊后，类管廊内的电力桥架选择两个，两个电力桥架分上下两层布置。
在一优选实施方式中，进行类管廊主舱室断面设计包括如下步骤：根据进入类管廊的管线种类和数量，初步拟定类管廊主舱室的净断面尺寸、管廊外壁钢筋混凝土结构厚度和舱室顶部埋深，以使各类管线均能布置下；综合考虑消防、照明、通风等附属系统设计，结合路由分支变化、安装、检修、运维需要，最终确定类管廊主舱室的净断面尺寸、管廊外壁钢筋混凝土结构厚度和舱室顶部埋深。
在一优选实施方式中，类管廊设计优化后，将各管线敷设在类管廊内，类管廊为钢筋混凝土结构，类管廊能够与主体结构同步施工。
在一优选实施方式中，在园区内的东、西两侧设计类管廊，所述类管廊的总长度为1000m，类管廊主舱室净断面为2.9m×2.9m，管廊结构厚度为300mm，舱室顶部埋深2.7m，舱室内，一侧竖向布置两根DN500的空调供回水管，另一侧从上到下依次布置弱电桥架、两层电力桥架、喷淋管道、室外给水管道、室内消火栓管道和室外消火栓管道，两侧中间的检修走廊宽1000mm，每层电力桥架宽600mm。
与现有技术相比，本发明的情景园林剧场园区内类管廊设计优化方法的有益效果如下：现有情景园林剧场园区因占地面积大、建筑单体多且分散、动力站集中布置、室外管线种类多且型号较大等特点，影响园区工程总体部署、进度及后期运维管理的问题。本发明对原纵横交错在园区内的室外埋地管网进行设计优化，通过综合对比分析，在园区内设计类管廊，将空调供回水、给水、室内外消火栓、电力、电信等管线集中布置于类管廊内，各管线从集中动力站引出后经类管廊到达各建筑单体，合理有效利用地下空间，不仅有利于工程总体部署及进度、质量、安全保障，而且有利于情景园林剧场园区的运营维保及管理，减小维保成本，提升运营体验。
附图说明
图1为本发明的优选实施方式的情景园林剧场园区内类管廊设计优化方法流程图。
图2为本发明的一实施方式的类管廊舱室标准断面图。
图3为本发明的一实施方式的类管廊在园区内布置示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明一优选实施方式的情景园林剧场园区内类管廊设计优化方法，包括如下步骤：步骤101：对原设计方案进行分析，并且对原设计方案中从动力站引出的连接至园区内各单体的各种室外管线进行统计分析；步骤102：对原设计方案的工程部署、进度、质量和安全进行综合分析；步骤103：在园区内进行类管廊设计优化，以初步形成类管廊设计优化方案；步骤104：类管廊设计优化后对工程总体部署、进度、质量和安全对比分析，其中，类管廊与动力站主体结构同步进行施工，并且在动力站钢结构施工前已完成类管廊的结构施工；步骤105：进行运维管理分析；以及步骤106：经综合对比分析，确定应用类管廊设计优化方案，并开始进行施工图纸设计。
在一优选实施方式中，从动力站引出的连接至园区内各单体的各种室外管线包括：室外给水管道、室内消火栓管道、室外消火栓管道、喷淋管道、空调冷冻水供水管道、空调冷冻水回水管道、电力管沟、弱电管沟、雨淋管道。
在一优选实施方式中，在园区内进行类管廊设计优化，以初步形成类管廊设计优化方案包括如下步骤：综合动线设计及平面布置，在园区内周边两侧设计类管廊，并确定类管廊的长度尺寸；对室外管线种类、路由及功能进行综合分析，确定哪些管线进入类管廊，其中，进入类管廊的室外管线包括室外给水管道、室内消火栓管道、室外消火栓管道、喷淋管道、空调冷冻水供水管道、空调冷冻水回水管道、电力管沟、弱电管沟；根据进入类管廊管线的路由变化，重新计算水头损失、电缆压降，复核管线选型；以及进行类管廊主舱室断面设计。
在一优选实施方式中，计算水头损失包括如下步骤：对各水管的水头损失进行计算，应用海澄-威廉公式进行沿程水头损失计算，对计算后不满足要求的供回水管道管径进行优化。
在一优选实施方式中，计算电缆压降包括如下步骤：对电力电缆各型号进行压降计算，如果计算后降压＜5％，则满足要求；如果计算后压降较大，则采取功率补偿的方式进行处理。
在一优选实施方式中，计算电缆压降还包括如下步骤：通过对电力系统进行分析，对类管廊内的电力桥架进行选型。
在一优选实施方式中，进入类管廊后，类管廊内的电力桥架选择两个，两个电力桥架分上下两层布置。
在一优选实施方式中，进行类管廊主舱室断面设计包括如下步骤：根据进入类管廊的管线种类和数量，初步拟定类管廊主舱室的净断面尺寸、管廊外壁钢筋混凝土结构厚度和舱室顶部埋深，以使各类管线均能布置下；综合考虑消防、照明、通风等附属系统设计，结合路由分支变化、安装、检修、运维需要，最终确定类管廊主舱室的净断面尺寸、管廊外壁钢筋混凝土结构厚度和舱室顶部埋深。
如图2所示，类管廊主舱室200内一侧竖向布置有空调冷冻水供水管道201和空调冷冻水回水管道202，另一侧从上到下依次布置有弱电桥架203、两层电力桥架204、喷淋管道205、室外给水管道206、室内消火栓管道207和室外消火栓管道208，两侧中间形成检修走廊209，并且其中，弱电桥架203用于固定弱电线缆，电力桥架204用于固定电力线缆。
在一优选实施方式中，类管廊设计优化后，将管线敷设在类管廊内，各类管线不接触土壤和地下水，并且类管廊与主体结构同步施工，不与钢结构、外幕墙交叉，且不破坏动线和平面布置。
下面介绍本发明的情景园林剧场园区内类管廊设计优化方法的一个具体实施例：
一、对原设计方案进行分析
本工程占地面积约15万平米，单体多，而动力站集中布置在西北角的A1动力站，各类室外管线从A1动力站引出连接至园区内各单体，种类多且型号较大，路由均超过1000米，在园区内沿内部环路和消防道路纵横交错埋地敷设。将原设计室外埋地管线概况统计分析如下，参见表1：
表1
本工程室外管线数量大，其施工时将导致场区路面重复开挖与建设，破坏动线及平面布置。
二、对原设计方案工程部署、进度、质量和安全进行分析
原设计室外管线在园区内纵横交错埋地敷设。演艺类动力站园区项目因导演、演出要求工期紧，按工期计划，室外管线施工时正值钢结构、外幕墙等施工，室外管网施工严重制约工程总体进度，场区路面重复开挖与建设，破坏动线及平面布置，与钢结构、外幕墙等交叉施工，大型机械布置困难，严重影响部署及工期，届时现场大型机械众多，存在安全隐患，不利于成品保护，本身埋地管线防腐保温要求高，施工质量不易保障，各专业交叉施工将及其混乱，存在安全和质量隐患。
三、类管廊设计优化
通过对原设计方案的综合分析，寻求更优的解决方案。借鉴市政道路地下综合管廊技术，考虑在园区内设计类管廊，避免日后反复拆建、合理有效利用地下空间。
第一步：类管廊的平面布置
为不影响工程总体部署及进度，综合动线设计及平面布置，考虑在园区内围绕五个核心剧场A1-A5(其中剧场A1设置有动力站301)外围一周设计类管廊，后经技术经济对比分析，取消南侧、北侧类管廊，如图3所示，仅在园区东、西两侧平行设计类管廊303，从动力站301引出的管线302进入类管廊303中，类管廊总长度约1000m，既满足总体要求，又减免投资支出。
第二步：确定哪些管线可进入类管廊
对室外管线种类、路由及功能进行综合分析，确定哪些管线进入类管廊，如表2所示：
表2
第三步：计算水头损失、复核管线选型
进入类管廊管线的路由有了一定的变动，且本身管线长度均超过了1000m，需重新计算其水头损失、电缆压降，复核管线选型。
水管：对各水管的水头损失进行计算，其中，总水头损失＝局部水头损失+沿程水头损失，并应用海澄-威廉公式进行沿程水头损失计算：
其中，i为管道单位长度水头损失(kPa/m)；Ch为海澄-威廉系数(各种塑料管、内衬(涂)塑料Ch＝140；铜管、不锈钢管Ch＝130；内衬水泥、树脂的铸铁管Ch＝130；普通钢管、铸铁管Ch＝130；dj为管道计算内径(m)；qg为给水设计流量(m3/s)。
局部水头损失取沿程水头损失的10％，经计算，原空调冷冻水的供回水管道DN400不满足要求，入类管廊后管径优化为DN500；其他水管的管径经计算复核后管径不变。
电缆：对电力电缆各型号进行压降计算，
采用公式计算电流：
其中，Ij为计算电流(A)；Pe为用电设备组的设备功率(Kw)；Kx为需要系数；
采用公式压降计算：
其中，△U％为线路电压损失百分数(％)；Ij为计算电流(A)；R为线路单位长度的电阻(Ω/km)；X为线路单位长度的感抗(Ω/km)；L为线路长度(km)；
经计算，如果降压＜5％，满足要求；此处即使计算后压降较大，考虑经济因素也不建议增大电缆型号，而是考虑采取功率补偿的方式处理；通过对电力系统进行分析，类管廊内电力桥架选择两个600mm宽的即可(原设计室外为2000mm宽管沟)。
第四步：类管廊主舱室断面设计
根据进入类管廊的管线种类和数量，参照《城市综合管廊工程技术规范》，初步拟定类管廊主舱室的净断面为2.5m×2.5m，管廊外壁钢筋混凝土结构300mm厚，埋地2.5m，各类管线基本都能布置下；再综合考虑消防、照明、通风等附属系统设计，结合路由分支变化、安装、检修、运维需要，最终确定类管廊主舱室200净断面的尺寸为2.9m×2.9m，管廊结构厚度为300mm，舱室顶部埋深-2.7m(室外地面-0.15m)。舱室内，一侧竖向布置两根DN500的空调供回水管，另一侧从上到下依次布置弱电桥架、电力桥架、喷淋管路和给水管、室内消火栓和室外消火栓，两侧中间的检修走廊宽约为1000mm。
需要说明的是，原设计室外电力管沟宽2000mm，电信管沟宽1000mm，进入类管廊后，电力桥架分上下两层布置，每层电力桥架宽600mm，电信桥架宽600mm。
四、对优化后工程总体部署、进度、质量和安全对比分析
经设计优化采用类管廊后，工程总体部署有了明显的优化，类管廊与动力站主体结构同步开始施工，动力站钢结构施工前就已完成了类管廊的结构施工，优化了动线设计及平面布置，最大程度减免了园区内管沟开挖与重复建设，保障了工期；设计优化后，将管线敷设在类管廊内，各类管线不接触土壤和地下水，保障其耐久性和质量，且类管廊与主体结构同步施工，不与钢结构、外幕墙交叉，不破坏动线和平面布置，避免了安全隐患。
五、运维管理分析
原设计埋地管线维修时需要破坏地面，挖开覆土再进行维修，且维修点无法精确定位，维修之后还需要恢复路面，造成时间和资金浪费，对情景园林动力站来说，影响其正常营业，在道路外和水系之间是体验馆、游艺室等建筑，工程运营期间人流众多，运营期间室外管线如有维修，造成场内道路断交施工，势必会降低观众参观体验，甚至极易造成长时间中断营业，导致极大的损失。而本发明的类管廊内有较大空间，维修人员可以直接从检修口/出入口进入，方便维修维护，能及时确定维修点，确保各类管线特别是空调水、电力电信管线的稳定安全，降低运维成本，提升运营体验。
六、方案确定
经综合对比分析，确定应用此类管廊设计优化方案，开始进行施工图纸设计。
综上所述，本发明的情景园林剧场园区内类管廊设计优化方法具有如下优点：
(1)工程部署及工期：演艺类动力站工程工期紧，后期室外管网施工严重制约工程总体进度，场区路面重复开挖与建设，破坏动线及平面布置，与钢结构、外幕墙等交叉施工，大型机械布置困难，严重影响部署及工期。而应用本发明的类管廊的优化设计，类管廊施工可与主体结构同步开始，动力站钢结构施工前就已完成了类管廊的结构施工，优化了动线设计及总体部署，保障了工期，妥善的解决了此问题。
(2)质量、安全：如按原设计施工，室外埋地管线与钢结构、外幕墙等交叉施工，届时现场大型机械众多，存在安全隐患，不利于成品保护，本身埋地管线防腐保温要求高，施工质量不易保障。而应用本发明的类管廊的优化设计，将管线敷设在类管廊内，各类管线不接触土壤和地下水，保障其耐久性和质量，且类管廊与主体结构同步施工，不与钢结构、外幕墙交叉，不破坏动线和平面布置，减免安全隐患，妥善的解决了此问题。
(3)运维管理：情景园林剧场园区占地面积大，运维管理要求高，原设计埋地管线维修时需要破坏地面，挖开覆土再进行维修，且维修点无法精确定位，维修之后还需要恢复路面，造成时间和资金浪费，对情景园林动力站来说，影响其正常营业，甚至极易造成中断营业，造成极大的损失。而应用本发明的类管廊内有较大空间，维修人员可以直接从检修口/出入口进入，方便维修维护，能及时确定维修点，确保各类管线特别是空调水、电力电信管线的稳定安全，妥善的解决了此问题。
本发明通过园区内外围类管廊设计优化，将大部分管线布置进入类管廊，妥善解决工程部署及工期、质量、安全问题，也有助于情景园林剧场园区的运营维保及管理，减小维保成本，提升运营体验，最大化运营收益。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
