城市軌道交通機(jī)電安裝裝配式實踐

劉 瑋

中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 江蘇 蘇州 215131

隨著國家及各地相關(guān)政策的陸續(xù)出臺，如住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等13部門發(fā)布的建市〔2020〕60號文明確指出：

以大力發(fā)展建筑工業(yè)化為載體，以數(shù)字化、智能化升級為動力，到2025年我國智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的政策體系基本建立，到2035年，建筑工業(yè)化全面實現(xiàn)，邁入智能建造世界強(qiáng)國行列。 因此建筑安裝企業(yè)應(yīng)時不我待，加快轉(zhuǎn)型升級，外學(xué)內(nèi)研，進(jìn)行建造技術(shù)革新、創(chuàng)新研究試點(diǎn)，做好裝配式技術(shù)儲備，才能在行業(yè)發(fā)生巨大變革時，從容應(yīng)對，蓬勃發(fā)展。

近兩年民用建筑裝配式技術(shù)發(fā)展速度迅猛，已從傳統(tǒng)裝配發(fā)展到模塊式裝配，機(jī)房施工速度正不斷被刷新，而城市軌道交通項目裝配式施工比較少見，因此，很有必要在軌道交通項目中進(jìn)行裝配式應(yīng)用和推廣[1-7]。

1 裝配式方案策劃

1.1 項目背景

蘇州市軌道交通5號線呈東西走向，主要連接吳中區(qū)、高新區(qū)、姑蘇區(qū)、工業(yè)園區(qū)，設(shè)站34座。其中SRT5-12-4標(biāo)段，包括楓瑞路站、長江路站、塔園路站及相應(yīng)區(qū)間，主要施工內(nèi)容為：通風(fēng)與空調(diào)、給排水及消防、動力及照明、建筑裝修等。

長江路站為江蘇省首個裝配式試點(diǎn)車站，總長度186.65 m、標(biāo)準(zhǔn)段寬19.7 m、有效站臺長度120 m、寬度11 m。車站有站廳層、站臺層共2層，為明挖地下2層島式車站，兩端為設(shè)備區(qū)，中間為公共區(qū)，站廳層公共區(qū)面積1 525 m2，站臺層公共區(qū)面積1 320 m2。本站共有4個出入口，集中布置在站廳層中部。

1.2 方案策劃

1.2.1 裝配內(nèi)容

軌道交通裝配式車站站臺層、站廳層均設(shè)計為無吊頂形式，對綜合管線安裝的質(zhì)量觀感要求高。在設(shè)計裝配方案時，我們考慮是否綜合管線也采用裝配式整體頂升安裝的方式，經(jīng)過會議討論，雖然有一定的難度，但還需堅持實施。在民用建筑中機(jī)房模塊式裝配已積累了相關(guān)經(jīng)驗，因此冷凍機(jī)房、消防泵房、空調(diào)機(jī)房都將實施部分模塊式裝配。最終我們將裝配式機(jī)電管線定義為管線組件化，裝配式機(jī)房定義為機(jī)房模塊化。

1.2.2 裝配設(shè)計

1）管線組件化設(shè)計。根據(jù)現(xiàn)場實際情況和原設(shè)計圖，站廳層、站臺層應(yīng)用BIM技術(shù)（Revit軟件）對風(fēng)水電管線和支架優(yōu)化排布后再進(jìn)行組件化設(shè)計，設(shè)計完成后利用Revit軟件導(dǎo)入自主研發(fā)的數(shù)字建造項目管理平臺。平臺根據(jù)每段管線組件的BIM信息自動生成二維碼，該二維碼的記錄僅局限于組件中的水管、線槽、風(fēng)管等獨(dú)立管件的信息，無法對管線組件整體生成一個二維碼，因此在平臺中設(shè)計人員采取手動輸入的方式給每段管線組件分別生成一個二維碼，再進(jìn)行打印粘貼。根據(jù)管線組件化設(shè)計圖，工廠可對每段機(jī)電管線組件進(jìn)行加工、組裝，完成后再整體運(yùn)輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行整體提升安裝。管線組件化設(shè)計方案為組件整體長度不超過6 m，寬度宜小于4 m，以便于運(yùn)輸?shù)跹b。現(xiàn)場實際站廳層、站臺層場地寬度超過6.5 m，需對組件進(jìn)行分割。因此我們設(shè)計了2組組件，1組風(fēng)和電專業(yè)組件（圖1），寬度3 786 mm、長度4 m、質(zhì)量約500 kg；1組風(fēng)和水專業(yè)組件（圖2），寬度2 682 mm、長度約6 m、質(zhì)量約900 kg。

圖1 風(fēng)電專業(yè)管線組件設(shè)計示意

圖2 風(fēng)水專業(yè)管線組件設(shè)計示意

2）機(jī)房泵組模塊化設(shè)計。對消防泵房、冷凍機(jī)房的泵組及管道進(jìn)行模塊化設(shè)計，經(jīng)加工中心加工，加工完成后運(yùn)輸至現(xiàn)場，實現(xiàn)部分裝配式安裝。模塊式消防泵組體型較大，為了方便今后運(yùn)輸、吊裝，設(shè)計時考慮泵組可以從中間部位拆成2組模塊（圖3、圖4）。裝配式冷凍機(jī)房采用彩虹機(jī)房 設(shè)計理念，以便在無圖紙的情況下使施工及后期維保人員正確區(qū)分不同系統(tǒng)管道。模塊框架及節(jié)點(diǎn)均經(jīng)過校核計算，以足夠承擔(dān)吊裝質(zhì)量（圖5）。

圖3 消防泵房模塊設(shè)計示意

圖4 消防泵房模塊拆分示意

圖5 裝配式冷凍機(jī)房模塊設(shè)計示意

2 裝配實施

2.1 管線組件化裝配

2.1.1 一體化裝置

為了便于現(xiàn)場對管線組件進(jìn)行整體抬升，管線并不適合在地面進(jìn)行裝配。如在現(xiàn)場地面裝配整體綜合管線，整體抬升就無法生根，還要考慮整體管線加固后才能整體進(jìn)行抬升安裝。因此，自主研制了一體化裝置，以便對管線組件進(jìn)行固定、裝配、加固、運(yùn)輸及整體抬升。該裝置由槽鋼、角鋼及小車輪組成，可根據(jù)實際情況調(diào)整小車與小車之間的距離，以及組成小車的型鋼型號。根據(jù)本項目特點(diǎn)，公共區(qū)每2組管線組件固定在1個一體化裝置上。小車選用10#槽鋼、5 mmh 5 mm角鋼及φ15 mm輪子，滿焊連接，并采用30 mmh 30 mm的C型鋼加固（圖6、圖7）。

圖6 一體化裝置＋管線組件設(shè)計示意

圖7 一體化裝置＋管線組件實物

2.1.2 現(xiàn)場裝配

我們在工廠進(jìn)行了一段管線組件裝配的研究試驗，裝配完成后發(fā)現(xiàn)體型較大，并不方便運(yùn)輸和吊裝，所以其余管線組件選擇在項目現(xiàn)場進(jìn)行裝配和整體抬升。

裝配流程為：現(xiàn)場管線組件裝配→搬運(yùn)底部支撐托架→底部托架調(diào)整穩(wěn)固→拆除一體化裝置→支架固定安裝。

2.1.3 實施困難總結(jié)

1）管線組件在加工裝配期間一定要注意精度的控制。在現(xiàn)場安裝組合支架底座的時候利用激光水平儀控制底座的標(biāo)高，這兩方面控制好才能確保各段管線組件連接后，各段組件的管道、風(fēng)管、線槽完美銜接，管線順直、整齊一致。

2）管線組件在現(xiàn)場實施過程中遇到的最大難點(diǎn)就是組合支架快速對準(zhǔn)的問題，組合支架立桿的固定點(diǎn)越多就越難對準(zhǔn)，容易浪費(fèi)過多的時間；土建結(jié)構(gòu)頂板的平整度誤差也會影響到預(yù)制組合支架的觀感，可能會導(dǎo)致微傾斜。這些難點(diǎn)將來如果能夠有效解決，機(jī)電綜合管線的裝配必將得到推廣應(yīng)用（圖8）。

圖8 組合支架立桿底座示意

3）缺乏專業(yè)的綜合管線整體頂升設(shè)備。在現(xiàn)場實施之前技術(shù)部門也在外部進(jìn)行咨詢，沒有合適的機(jī)械，所以本項目還是只能利用叉車來進(jìn)行管線整體頂升。

2.2 泵組模塊化裝配

根據(jù)BIM的最終版設(shè)計及加工制造圖，泵組模塊化裝配全部在加工中心進(jìn)行。消防泵組采取卡箍配件的連接方式進(jìn)行裝配。冷凍和冷卻泵組模塊部分管道采取焊接的方式在工廠進(jìn)行預(yù)制，再拆除并二次鍍鋅，上漆后進(jìn)行整體裝配。

2.2.1 消防泵組模塊

消防泵組模塊底座型鋼基礎(chǔ)采用槽鋼制作，具體尺寸和泵組設(shè)計如圖9、圖10所示。型鋼基礎(chǔ)制作完成后，先將泵組等設(shè)備進(jìn)行固定，然后進(jìn)行管道的裝配。消防泵組采用熱鍍鋅鋼管和卡箍配件連接的方式，管道切割完成后統(tǒng)一進(jìn)行上漆作業(yè)，油漆完成后立即開始裝配作業(yè)，整個裝配過程無焊接。待施工現(xiàn)場具備就位條件，通過物流運(yùn)輸方式將消防泵組模塊運(yùn)至現(xiàn)場，模塊長4.2 m、寬2.7 m、高3.0 m，管道密集緊湊、體積大、質(zhì)量重，因此拆分成2組模塊進(jìn)行運(yùn)輸。運(yùn)至現(xiàn)場后通過汽車吊從風(fēng)亭口吊入，再采用滾杠、手拉葫蘆等方式進(jìn)行水平移動和就位。整個運(yùn)輸和吊裝過程安全管控嚴(yán)格，方案先行，確保最后泵組模塊安全就位。

圖9 消防泵組模塊設(shè)備基礎(chǔ)型鋼設(shè)計示意

圖10 消防泵組模塊設(shè)計示意

2.2.2 冷凍機(jī)房泵組模塊

冷凍泵組模塊和冷卻泵組模塊在工廠的裝配方式大部分和消防泵組模塊一致，主要區(qū)別在于：管道采用無縫鋼管焊接，在工廠根據(jù)模塊化設(shè)計圖對管道進(jìn)行下料切割，再利用自動焊設(shè)備提高焊接效率，管段全部完成后，開始一次裝配。由于焊接作業(yè)管道連接存在的誤差難以控制，因此在裝配過程中發(fā)現(xiàn)管段偏位或者過長則需立即進(jìn)行調(diào)整，待整個模塊裝配完成無誤后，再將管段拆除，外送進(jìn)行二次鍍鋅和油漆作業(yè)，然后再回到工廠進(jìn)行二次裝配。裝配完成，待施工現(xiàn)場具備條件后立即進(jìn)行運(yùn)輸、吊裝、就位。冷凍泵組模塊長4.2 m、寬2.7 m、高2.2 m，冷卻泵組模塊長3.7 m、寬3.0 m、高2.2 m。由于該2組模塊管道并不多，質(zhì)量、體積均能一次運(yùn)輸?shù)跹b，因此未設(shè)計可拆分的方式。主要流程：設(shè)備安裝、管道預(yù)制→管道拆除后二次鍍鋅上漆、二次裝配→模塊裝車、現(xiàn)場吊裝→模塊水平運(yùn)輸、就位。

2.2.3 實施總結(jié)

1）泵組模塊化在工廠裝配，作業(yè)環(huán)境舒適，施工機(jī)械先進(jìn)，裝配效率比現(xiàn)場裝配更高，尤其是安裝質(zhì)量、觀感都優(yōu)于傳統(tǒng)施工，細(xì)節(jié)質(zhì)量完全達(dá)到了優(yōu)質(zhì)工程的要求。充分將機(jī)房施工前置，后期現(xiàn)場條件具備即可直接將泵組運(yùn)輸至現(xiàn)場，水平移動就位，縮短了現(xiàn)場施工工期。

2）從成本角度考慮，模塊式裝配從現(xiàn)有行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)來說并不能降低成本，目前每個項目機(jī)房設(shè)計不可能統(tǒng)一，只適合定制模塊化生產(chǎn)，所以成本較高。只要將來設(shè)計端能夠標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，根據(jù)項目的不同對設(shè)備、選型、參數(shù)等進(jìn)行拆分設(shè)計，能夠設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的模塊，那機(jī)房模塊就可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)，對施工端來說成本肯定能顯著降低。

3 結(jié)語

通過蘇州軌道交通5號線的裝配式車站的實踐，我們總結(jié)了一些經(jīng)驗，可為后期軌道交通領(lǐng)域大面積推廣裝配式施工提供借鑒。