地鐵車站冷水機組管件裝配式施工工法研究

王陽

摘? ? 要：利用BIM技術建立冷水機房模型，并將模型合理拆解，出具預制加工圖由工廠進行預制構件生產，預制好的構件到施工現場后，只需要進行拼裝連接，達到了減少工序、降低工時的目的。

關鍵詞：BIM;模型拆解;機房拼裝;縮短工期

1? 前言

當前，國內城市軌道交通發展已經積累了豐富的經驗，各大城市對于城市軌道交通建設要求不斷提高，建設項目投資額和建設工期在不停的壓縮。機電安裝專業作為城市軌道交通建設過程中最后的一環，是關系到能否滿足運營條件順利開通的關鍵，也是整個建設過程中工期壓力最大的專業。如何利用新工藝解決機電安裝專業施工的時間和空間問題，是城市軌道交通機電安裝行業內研究的新方向。在廣州軌道交通十三號線機電安裝項目施工過程中，我們以減少現場加工環節，縮短工期為目標，在既有BIM建模技術基礎上，總結形成了冷水機組管件裝配式施工工法，經過實際運用，具有較高的指導借鑒價值。

2? 工程概況及技術難點

2.1? 工程概況

廣州市軌道交通十三號線首期工程魚珠至象頸嶺段線路長約26.817km，均為地下線敷設方式;共設置11座車站，平均站間距約2.586km。本項目主要包括廟頭站、夏園站、南崗站及相鄰區間施工，三個車站均設置一個冷水機房。

施工內容包括機電工程（含通風空調、給排水及消防、低壓動力照明、FAS、BAS、門禁、氣體滅火七個專業），建筑裝修工程（設備區裝飾裝修工程、軌行區廣告燈箱安裝、公共區及出入口導向牌安裝、室外地面恢復工程）。

2.2? 技術特點及難點

2.2.1? 技術特點

（1）利用360全景掃描儀復測車站冷水機房土建結構，修正校核形成數字化結構模型。

（2）利用Revit軟件，綜合考慮規范要求、施工操作空間、機房設備布置、基礎布置、排水溝位置、機房管線排布、支吊架設置、整體凈高、整體觀感效果等，建立1：1精確搭建設備和管道附件等的三維模型。根據現場實際情況，對冷水機房模型進行合理拆分，利用BIM軟件導出管件預制加工圖，形成下料單交付廠家，管件加工完成后，按照裝配圖紙進行現場拼裝。

（3）根據模型拆分結果，出具各組管件加工圖、裝配圖以及總裝配圖，將最終圖紙下發到工廠技術人負責人及焊接技術人員，根據技術要求及圖紙詳細尺寸進行工廠化加工，同時按照裝配圖完成各組管件的拼裝。

（4）利用裝配式施工，實現管道與設備同步安裝或優先于設備安裝，不受常規先設備后管道安裝的影響，有效縮短機房施工工期。

2.2.2? 技術難點

（1）每組管件之間運用法蘭片連接，所以組與組之間的法蘭片孔必須一致，在下單時必須將位置、尺寸定準，廠家制作時要精確無誤，否則現場無法進行拼接。

（2）1：1精準建模基礎數據（甲供設備外形尺寸、設備基礎大小等）要準確無誤，各管件模型拆分后出具的加工圖數據要精確，避免加工廠加工的構件運輸到現場不能安裝。

3? 關鍵技術研究

3.1? 施工準備

（1）BIM建模人員和通風空調專業工程師熟悉施工圖紙，調試BIM工作站，做好前期BIM建模工作。（2）根據土建施工進度，協調好場地移交工作，確保冷水機房區域能夠更早移交于機電施工單位，進行前期測量工作。

3.2? 技術資料收集及核對

（1）利用360全景掃描儀復測車站冷水機房土建結構，修正校核形成數字化結構模型，做為后期冷水機電管線及設備建模的基礎資料;（2）為保證BIM模型與現場保持一致，滿足工廠化預制的需要。在施工準備階段，需現場測量冷水機房房間尺寸、設備基礎尺寸、冷水機組外形尺寸、冷凍冷卻泵外形尺寸，修正根據冷水機房內管線布置圖紙建立的BIM機房模型，使冷水機房模型滿足指導施工和工廠化預制的需要。

3.3? 管線深化，利用BIM技術建立1：1精準模型

在施工前期，項目部組織各專業工程師及深化設計人員根據設計圖紙、現場設備及場地的實際情況，綜合考慮規范要求、施工操作空間、機房設備布置、基礎布置、排水溝位置、機房管線排布、支吊架設置、整體凈高、整體觀感效果等，確定最合理的機房布置方案。

根據平面圖深化結果，BIM技術人員利用Revit軟件，在建筑信息建模BIM基礎上，根據冷水機房深化設計圖紙，結合裝配式施工需要，創建標準BIM族庫，建立基于實物尺寸的冷水機房管線BIM模型。

3.4? 模型拆分，出具預制加工圖

（1）模型拆分。根據調整或修正后的最終冷水機房管線BIM模型，結合現場實際情況，根據工廠預制和材料運輸要求，綜合考慮管件運輸、吊裝、安裝、支吊架設置，例如現場預留吊裝孔洞尺寸、位置以及現場運輸路徑條件能否滿足管道分段后的吊裝、運輸，同時盡量減少管道的分段，管道分段越多，相對增加成本及后期使用隱患。

（2）出具預制加工圖。管件分段方案確定后，BIM技術人員導出各組管件分段預制加工圖、裝配圖以及總裝配圖交付工廠照圖加工及預拼裝工作，同時導出設備基礎圖、設備定位圖、機房管線定位圖、支吊架定位尺寸圖等，交付現場照圖施工。在此過程中，深化設計人員在設備基礎施工完成后，需要復核基礎尺寸、位置等，反饋到模型當中進行適當調整，然后導出設備定位圖，傳統施工模式下不需要出具設備定位圖，而工廠預制化裝配施工要求精度高，管道加工誤差一般控制在±1mm，就要求設備定位安裝非常精確，必須有圖可依。

3.5? 工廠化加工管件

按照構件加工圖，在工廠加工拼裝構件。由于冷水機房閥部件短管較多，經過推算管道和法蘭的焊接工程量占整個機房焊接工作量的60%，而此部分工作可以全部在工廠預制完成，對工人的技術水平要求較低，只需進行簡單的裝配即可，大大節省了人工成本。同時工廠預制的焊接質量良好，焊縫連續飽滿，無咬邊、氣孔、未熔合等常見的焊接質量問題，在后續的打壓試水過程中也未發現管-法蘭焊口有漏水情況。

3.6? 管件出廠，組織吊裝運輸

本項目冷水機組管件最大長度為6.2m，最大重量為350kg，屬于小型材料。待所有管件加工驗收完成后，根據現場施工條件，項目部采用汽車運輸至施工場地吊裝孔位置，利用25t汽車吊吊裝至地下車站冷水機房位置。運輸過程中為了防止管件受損或變形，項目部統一采購塑料防撞墊作為護套，進行全程保護，吊裝過程中，安排專業工程師及安全員全程旁站指揮吊裝運輸工作。

3.7? 現場拼裝

現場拼裝是冷水機組管件裝配式施工的實施階段。將工廠生產好的各組管道構件按照編號運輸至冷水機房后，按優化后的管路布置圖定位并進行現場吊裝，配合BIM模型圖進行機房管路拼裝。施工過程中只需要按照各管件編碼進行管路連接即可完成施工，極大的降低了施工難度。

4? 結論

通過分析研究，本項目在冷水機房施工過程中，BIM技術精確建立冷水機房模型，精準定位設備位置和管道標高，根據BIM模型拆分結果，出具預制加工圖由工廠進行預制管道構件生產，在管道上集成了彎頭、法蘭、溫度計、流量計等，摒棄了以往在現場人工進行開孔、焊接的不穩定因素，確保了位置準確性;同時避免現場進行焊接作業造成的污染，工廠加工一次成型能夠提高管道的質量，保障施工質量;工人現場進行施工時簡化了工序，預制好的構件到場后，只需要進行配管連接，達到了減少工序、降低工時的目的，較以往項目冷水機房施工周期約20～25天，利用裝配式冷水機房施工工藝，冷水機房施工工期降低為2天，有效縮短工期，提高施工質量，降低安全系數，改善現場施工環境。