建筑機電綜合管線施工技術研究

羅鐘偉

（山西省工業設備安裝集團有限公司上海分公司，上海 200122）

0 引言

機電綜合管線施工通常包含暖通空調、電源、壓力排水管、消防等管線，在實際布線環節需遵循管線避讓、墻板梁結構布設、橋架搭建方式、綜合支架的使用等基本原則，運用CAD 軟件、BIM 技術進行線路設計圖與施工方案信息的整合統計，加強各專業及技術的配合，為建筑機電綜合管線施工質量提供保障。

1 技術應用要點

1.1 室內建筑

1.1.1 暖通空調施工

在建筑暖通空調系統施工環節，當前已引入集成式制冷機房的設計方案，以機房節能控制為目標進行系統施工方案的優化設計，在工廠完成壓縮機組、換熱器、電氣控制系統等模塊的集成式預制和一體化裝配，運送至現場后進行組裝處理，可實現制冷量的靈活調節，依托關聯控制模式進行冷水機組、冷凍機組、冷卻塔等設備的協同運轉，實現中央空調系統的高效、節能運行，并且節約占地空間近1/3，年運行效率至少提升30%[1]。在施工技術應用上，引入系統集成、關聯預測控制兩大核心技術指導具體施工，金屬內保溫風管由工廠預制加工成型，待將運送至施工現場后無須進行二次保溫，僅需指導施工人員依據作業規范依次完成風管的吊裝、連接與固定處理，即可高效快捷完成風管安裝作業，縮短工期、提高效率，并且此類保溫風管支持貼墻、貼壁安裝，更好地節約安裝空間，提升建筑空間利用價值。

1.1.2 電氣設備安裝

以樓宇報警系統的綜合管線施工為例，可將防盜、火災兩種報警系統的弱電總線插槽進行同步安裝，節省安裝空間；在電纜導管安裝環節，考慮到有限空間不支持多圈電纜的纏繞，因此選擇在水管處進行電纜導管的安裝定位；在施工過程中，要求施工人員注意隨時進行已完工管道安裝效果的檢查，避免與嵌入式管道及其他零件產生干涉問題，保證管道施工質量[2]。

1.1.3 其他技術要求

在建筑內部管道施工環節，需明確不同區域管線、設備布局、方向、數量、管徑等基本信息，在圖紙上做好標記；在涉及大管徑管道的支吊架制作環節，務必結合建筑物布局與實際施工要求進行精確計算，完成施工方案論證，并且在將管道吊裝至屋頂時，還需做好固定螺栓承載力的檢驗，保證施工質量安全；在管道安裝連接方式上，結合管道材質選用聯軸器或螺栓進行連接固定，做好管道焊接工藝的控制，落實管道保溫隔熱措施，并經由封閉性測試進行管道安裝質量的檢驗，保證施工工藝達標。

在管線綜合布置施工中，還需明確以下避讓規則的通用性：①在管道安裝環節，通常依據電管、水管、風管的順序進行縱向管道的排列，并遵循小管避讓大管、有壓避讓無壓等原則，注意結合建筑布局進行排水管道坡度的設計；②在不同管道安裝距離要求上，以主梁底部為基準，確保與消防干線橋架、母線槽等至少間隔100mm，對于噴淋管等水管可緊貼主梁底部安裝；對消防管道、噴淋管與電纜橋架涉及交叉問題時，需保證電纜橋架上彎乙字彎過上述管道；分別以主梁底部、次梁底部為基準，完成新風管與風機盤管的安裝，并且保證冷凝水排水口位于排放坡度頂端以上；③在大規格風管與其他管道的交叉部位，切忌安裝吊架，保證管底凈空；④當噴淋頭的安裝定位噴射范圍內存在橋架、線槽時，需結合空間布局進行噴淋頭位置的調節；⑤在排風口、排煙口等部位，不允許存在障礙物遮擋，并且需做好管道防護措施。

1.2 室外建筑

室外綜合管線施工內容主要涉及給水管道、雨污水管道、壓力管道、高壓電力或通訊線纜、強弱電控制、照明以及消防系統等綜合管線施工內容，需嚴格基于相關部門審批要求與技術文件進行機電綜合管線施工要求的審核，包括對施工圖紙中標注的管線規格、型號、細節設計要求進行審核，對施工技術是否符合工程建設要求進行審核；在施工過程中涉及方案修改與變更問題時，需經由設計、建設、監理等主體審批通過后，方可繼續開展施工作業；在室外建筑機電管道平面布局上，需明確架空、埋地等不同鋪設方式的適用情況及具體鋪設要求，控制好管道與相鄰管道、周邊建筑物、地溝、支架等的間距（如表1 所示），并且明確管道走向、標高、規格、數量等信息，提高現場施工管理水平[3]。以地下室機電管道布局為例，通常需將管道長度、寬度分別控制在2500～3000mm、450～800mm 范圍內，并以建筑大梁所在位置為基準，沿底部完成地下室管道定位與布置。

表1 管道敷設距離要求

2 基于BIM 技術輔助實現綜合管線優化

2.1 工程概況

以某公寓式酒店機電設備安裝工程為例，施工主體為一棟多層建筑物，建筑樓層高度為33m，大梁、梁底高度分別為7.5m 和24.5m，對此業主方要求將中間標高控制在23m。在酒店走廊機電管線布局上，包含3 個規格尺寸分別為2.0m×1.5m、1.5m×1.0m 和2.0m×1.5m 的強電橋架，1 根保溫層厚度為 0.5m 的熱水管，1 根DN50 鋼塑復合冷水管以及1 路DN145 噴淋總管組成。

2.2 BIM 技術在綜合管線優化中的應用

2.2.1 前期準備

為實現建筑機電綜合管線優化，首要前提是建立各專業協同配合機制，為模型構建及后期檢測做好準備。以該項目為例，通過利用CAD 軟件預先繪制包含軸網尺寸、標高數據的施工圖紙，將其輸入計算機系統中生成BIM 模型，并且對CAD 圖紙中標注的數據及具體細節參數進行處理，將各內容要素轉移至統一位置點，便于后期將模型導入Revit 軟件中實現軸網的統一，保證管道布局的一致性，如圖1 所示。

圖1 管道綜合

2.2.2 模型建構

在生成整體BIM 模型的基礎上，還應細化機電綜合模型及各機電構件三維模型的設計。以土建模型為例，結合該建筑物結構布局，選取面、結構梁柱與頂板等結構件進行土建模型的設計，考慮到其中通風管道及各管件占地空間較大，因此依照“小管讓大管”原則進行暖通系統設計方案的保留，并且對各管道系統賦予一個高度值，生成三維立體化模型，即可直觀呈現管線綜合布置效果及管道走向。

2.2.3 碰撞檢測

采用Navisworks 軟件進行BIM 模型的碰撞檢測，待將導出文件進行格式轉換后，運用該軟件進行各系統碰撞檢測，從中發現冷凍機房高復雜度設計不利于機電管線布局、機房布局增大深化設計協調難度等問題。在此基礎上，結合以往設計成果與BIM 模型提供方案，圍繞以下四個層面進行管線深化設計方案的編制：①將原有分散布設的管線緊貼梁體布置，用于為后續機電設備安裝預留充足空間；②減少管道連接部位彎頭數量，借此降低管道阻力，縮減安裝成本；③依照“小管讓大管”“有壓讓無壓”原則進行管線布設，實現管線布設標高及管道支架規格型號的統一，實現批量化生產、提高施工效率；④選取機電設備出口進行減震用支架的布設，并選用工字鋼、槽鋼制成支架，用作空調系統水平方向管道的支撐結構。

2.2.4 三維可視化交底

待利用BIM 模型完成施工方案的深化設計后，運行軟件可生成機電管線布局的三維立體化呈現效果，直觀展示綜合管線、機電設備的空間關系及其支架結構、安裝位置等，并且可導出帶有具體參量標注的平面圖、剖面圖等圖紙，便于向施工人員進行可視化交底，為現場施工提供可靠指導。此外，還可運用算量軟件完成不同施工部位、施工區域具體工程量的測算，為工程采購、進度計劃的編制提供參考依據，輔助提高決策及施工管理水平。

2.3 管線布置綜合平衡應用效果

該項目中原計劃沿平行方向進行管線布置，以建筑標準層公共走廊為基準，將各專業管線間距設定為50cm，并選用C 型鋼作為強弱電橋架和管道支架的制作原料，經由計算確認管道平面總尺寸為1600cm，雖然現有空間滿足管線排列要求，但后續檢修及運維空間較為狹窄。結合BIM 模型分析結果進行管線施工方案的應用，以結構梁高度為基準進行管線布置空間的重新計算，選取DN145 噴淋管穿梁布置，并依照梯形序列規劃弱電橋架的布局，借此有效提高局部吊頂，擴大管線布置的預留空間，滿足后期管線運維及檢修作業要求，增強管線布置綜合平衡技術的應用效果。

3 結論

總體來看，通過分析室內外建筑工程中不同類型管線綜合施工技術要點，引入BIM 技術進行管線建模、完成施工圖紙的預裝配，能夠直觀暴露出現有設計及施工中的交叉、沖突等問題，減少施工環節變更及損失，實現綜合管線施工質量的提升，也能夠為同類建筑機電工程管線綜合布置提供良好示范經驗。