預制化加工及裝配技術在地鐵機電系統中的應用

陳惠英 廣東省工業設備安裝有限公司中級工程師

地鐵站經常是在地下進行施工，普遍具有占地面積小、現場施工作業面小的特點，這些特點會給站內的機電系統帶來一定的影響。地鐵機電項目具有比較復雜的管線，會在一定程度上影響施工。在此背景下，預制化加工和裝配技術的優勢被凸顯出來，在地鐵機電系統中的應用能夠帶來更好的施工效果。

1 預制化加工和裝配技術概述

1.1 技術簡介

所謂的預制化和裝配式技術，主要就是機電安裝工程的場外預制和場內預裝配的集合。這種技術是將建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術作為基礎來安排各類工作，通過精心布局和規劃來開展預制化的加工與操作，然后送至現場進行裝配和組裝。這種預制化加工和裝配技術的應用可以有效地提升工程的整體效率和質量，簡單地來說，可以將其分為模型、出圖、加工、裝配4 個過程[1]。

1.2 優勢特點

1.2.1 降低成本

采用預制化加工和裝配的技術，能夠對各類資源進行合理的利用，實現對成本的嚴格管控，降低建設成本。專業化工廠進行預制加工和集中化的生產，能夠對現場的工人數量進行有效的控制，在很大程度上降低人工成本。此外，使用預制化加工技術之后，可以減少現場對于加工場地和各類機械的需求量，減少管理成本。

1.2.2 提高質量

采用預制化加工和裝配技術能讓大量機電材料的加工、組對、焊接、探傷及熱處理均借助專業的機械進行，具有良好的生產環境和設備水平的同時，具有非常強的加工水平，使得預制化材料的加工變得更加精細。預制化加工是將材料提前放在工廠中進行，這樣就可以把施工重點轉到現場裝配當中，對提升機電安裝質量具有重要意義。

1.2.3 方便管理

采用預制加工和裝配技術可以讓多數材料都在室內進行生產，不僅可以對各項工作進行良好的協調，還能避免工作中可能出現的各種隱患，規避事故發生的風險。在加工廠中對各種運輸機械進行利用，能夠減少不必要的體力勞動和高空作業，有利于改善工人勞動條件。此外，采用預制加工技術可以保證工廠按照機電安裝公司所提供的施工計劃進行施工，將材料進行合理的配送，方便進行供應管理。

1.2.4 縮短施工周期

在項目工程施工的前期應用BIM技術，保證安裝流程可視化，可以對施工中出現的問題進行評估，在很大程度上減少現場施工及后期可能出現的問題。將機電材料放在專業工廠中進行加工和生產，有效提升生產效率，縮短材料供應周期[2]。

1.3 機電系統中預制施工的發展現狀

在當前的時代背景下，預制施工技術受到了很多企業的關注，企業為了在未來的市場中得到更好的發展，已經建立相關的試驗項目。對于目前我國的機電安裝市場，預制化施工技術依舊處在初步發展的階段，并沒有得到廣泛的應用，相關人才比較稀缺，施工經驗不夠充足。在現階段，機電安裝預制工藝的應用，并沒有非常好的案例可以借鑒，需要行業企業重視其發展前景和潛力，為機電安裝預制化技術在未來的發展鋪墊道路。

2 預制化加工和裝配技術在地鐵機電系統中的應用

2.1 特殊通縫裝配方法

地鐵車站施工涉及的預制施工工藝有錯縫拼裝和貫通拼裝2 種。經過一定實踐操作后可以看出，施工人員較難熟練掌握錯縫拼接的方法，稍不注意就會影響后續施工，易出現錯位問題。而貫通拼裝的方式比較容易掌握，不會出現較大的問題。

圖1 地鐵天花板裝配圖示

2.2 有效確定裝配順序

對于地鐵車站來說，采用自由制造技術時，要重視對裝配方式的選擇，同時要明確裝配順序。裝配過程中需要注意步驟順序，避免出現相互干擾的現象。此外，要關注裝配速度，進一步保證裝配效率和質量。

2.3 預制吊裝工藝

對地鐵車站整體布置現狀進行觀察可以看出，地鐵預制構件的質量較大，且吊裝空間比較有限，要想保證吊裝設備正常運行，需要對預制構件的吊裝工藝進行科學的設置，否則會影響吊裝質量。

2.4 實現三維調整定位

在地鐵機電安裝的過程中采用預制化和裝配式的技術，需要重視其核心內容————運行定位。這種裝配運行定位技術分為地面裝配、天花板裝配（見圖1）和側墻裝配。其中，地面裝配是采用起重機來開展具體的裝配式工作；天花板裝配借助吊頂設備分成不同的部分來進行運輸，通過裝配設備進行后續的安裝操作；對于側墻裝配來說，主要是與各種設備吊具結合來完成單位動作定位。

2.5 地基平面處理技術

地基與基礎保持在相接觸的狀態下，需要通過整體找平或者局部找平，來提升地基的穩定性。

3 預制化加工和裝配技術案例分析

3.1 項目概況

某地鐵二號線的車站為地下兩層的非標準島式車站，共設置4 個出口。該工程的機電系統極為復雜化，并且車站位于繁華的黃金地帶，整體的工程場地和空間均較小，需要借助預制化加工和裝配技術進行施工。

3.2 實施流程

3.2.1 模型搭建

對于機電系統來說，其建模內容主要包括電氣工程、給排水工程通風與空調的確定，還要滿足風管、彎頭、消火箱及衛生器具等屬性的要求（見圖2）。

3.2.2 模型深化

模型深化的基本原則是小管讓大管、有壓讓無壓和低壓管讓高壓管，在深化過程中還要對相關設計、施工和后期檢修等問題進行綜合考慮。解決相關問題之后，還要重點關注支吊架添加和模型拆分的內容，以此來形成一個完整的預制化機電模型[3]。

3.2.3 料單輸出

模型中的水管、風管和直管段都是非常重要的部分，都需要將廠家產品固定長度作為主要的依據來開展具體的拆分工作。還要重視材料單的格式和工廠的下料單，要保證其統一性，避免料單出現不對應的現象，給材料成品驗收造成不利的影響。

圖2 地鐵機電系統的模型搭建

3.2.4 圖紙輸出

要將現場施工需求和出圖的要求作為主要依據來生成各種專業的裝配式平面度和吊架平面圖，展現所有管道信息內容，并且保證內容展示簡單、清晰，讓現場的施工人員可以將其作為參照進行資料查詢。還要重視現場施工人員的圖紙培訓工作，因為大部分施工工人對于裝配式施工的接觸較少，于一些復雜的局部細節需要采用三維模型來做好圖紙標注的工作，避免現場安裝中復雜節點出現問題。

3.2.5 工廠預制

預制構件的預制化工作主要是委托給工廠，為其提供相應的材料和圖紙來作為基礎，進行后續的生產加工。一般預制施工之前，需要制定合理的包裝和運輸方案，保證將成品材料安全運輸入場。

3.2.6 現場裝配

在現場裝配過程中，首先需要對區域管道進行綜合分析，然后對其他區域的管道進行綜合分析。每個區域的工序管理都需要重視，對標高較高的管道進行優先考慮，將模型和圖紙作為依據，按照其要求進行施工安裝。另外，在現場施工過程中，經常會因為土建因素和操作誤差的影響而出現各種各樣的問題，這就需要在施工過程中做好配合，及時處理各種問題[4]。

3.3 實施重點

3.3.1 前期工作準備

機電系統施工之前，需要通過搭建模型、模型深化、模型拆分和輸出圖紙等，為開展后續工作奠定基礎。實施預制化加工和裝配技術之前，需要注意時間因素。

3.3.2 重視與廠家的對接

預制化加工和裝配技術在地鐵施工中的應用，能夠對傳統的材料采購流程進行優化，可以讓其在施工項目確定之前對各個廠家的情況有一定的了解，然后實現與產品模型的對接，讓供貨計劃可以更好符合施工計劃需求。重視與廠家的對接可以保證材料質量，讓其更加順利地到達現場，以保障施工現場工作順利開展。

3.3.3 注重現場管理

在現代科學技術不斷發展的過程中，各種新型理念層出不窮，建筑行業中現場管理方法隨之更新迭代。對于裝配化施工來說，施工組織各環節的協調和配合是不可忽視的，需要提高工作人員的綜合素質，重視施工前期的規劃，尤其是對于預制化加工材料，要做好精確化管理，積極做好相關的安裝培訓工作[5]。

4 結語

當今時代，地鐵已成為人們出行的主要方式之一，一旦在地鐵運行過程中出現機電系統方面的問題，易引發地鐵安全事故。地鐵工程本身又具有復雜性特點，所以在實施機電系統安裝時，要充分選擇合適的施工技術和方法。預制化加工和裝配技術有著自身的優勢，將其應用在地鐵機電系統中可以取得顯著的效果，這也是我國機電安裝工程未來的發展趨勢。