裝配式建筑機電深化設計淺析

張克中 合肥海恒發展股份有限公司

梅 雨 安徽富煌鋼構股份有限公司

1 前言

“十九大”以來，我國裝配式建筑行業發展迅猛，已經形成了較為成熟的建筑產業化體系，伴隨著人民生活水平的提高，科學技術高速發展，建筑內部機電設施日益豐富，機電管線也愈發錯綜復雜，機電安裝工程施工難度同步增大，在裝配式建筑中表現尤為明顯。機電管線及點位要提前在預制構件中預留預埋，相對于傳統現場預埋容錯率更小，從而對裝配式建筑機電專業深化設計工作提出了更高的要求，值得引起裝配式建筑從業人員的重視。

2 預制裝配式建筑概述

裝配式建筑是結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統的主要部分采用預制部品部件集成的建筑，其部品部件在工廠內制作完成，在工地現場進行安裝連接，按結構形式可分為裝配式鋼結構建筑、裝配式鋼筋混凝土建筑、裝配式木結構建筑以及裝配式混合結構建筑。目前我國大部分裝配式建筑項目是由設計單位繪制施工圖，通過深化設計單位進行預制構件的拆分和二次深化，再由構件廠生產預制構件，輸送到項目現場進行吊裝。其中二次深化設計工作前置，通過優化設計方案，提前統籌規劃，有效克服了傳統建筑施工效率低、施工環境差、工期成本高等問題，符合我國綠色建筑的發展要求。以機電深化設計工作為例，通過深化設計精確定位機電點位，優化機電管線，在節省材料成本及提升設備使用體驗方面有不容小覷的作用。

3 工程概況

紫云廣場項目位于合肥市經開區紫云路與翡翠路交口東北角，為安徽省內第一個裝配式鋼結構公建項目，由于采用EPC與裝配式相結合的建造模式而備受關注。該項目地上為雙塔及裙房結構，其中A塔22層、B塔11層，裙房5層，地下2層（含人防），建筑高度97.5m，總建筑面積約7.05萬平方米（其中地上5萬平方米，地下2.05萬平方米）。地下部分結構為勁性柱鋼筋砼結構，地上采用鋼框架支撐結構。紫云廣場項目機電深化設計的主要內容為提前在預制構件中放置點位，同時分析機電各專業管線設備與鋼結構碰撞情況，綜合施工、生產及成本等因素，確定是否變更管線走向而避免碰撞或提前在鋼梁、鋼柱等預制構件上開孔用于后期穿管。

4 裝配式機電深化設計主要內容

裝配式建筑機電深化設計按照專業劃分為給排水專業預留預埋工程、電氣專業預留預埋工程、空調通風預留預埋工程。

4.1 給排水專業預留預埋工程

給排水預留預埋工程主要內容為當給排水管道穿越建筑結構時，在水平或豎向預制構件上預留洞口或提前埋設水管。當管道穿越樓板、墻體或者梁時，需要預留套管或洞口，其規格應大于穿越管道規格一到兩級，當所穿管道為無壓管時，以陽臺DE110PVC雨水管穿預制樓板為例，可以采取預留Φ160的洞口或套管，也可以預埋DE110的PVC止水節，既省略了吊模這一工序也提高了穿管部位樓板的防水性能。預制墻體上的給水管現有兩種預埋方案，一種是在生產構件時預埋PPR管，另一種方式為在預制墻體生產時在需要放置水管的部位利用模具形成墻槽，后期現場在墻槽內埋管補實，為確保預留的墻槽不會對墻體結構產生影響，墻槽的深度需經結構專業復核確認。應根據項目需求來確定預埋方案，相對于利用電鎬等工具開槽敷設水管的傳統施工方法，裝配式機電預埋有效減小了對墻體結構的破壞，也達到了綠色施工的要求。

4.2 電氣專業預留預埋工程

電氣預留預埋工程主要是管線及線盒電箱的預埋，存在于預制墻體上的線盒及電箱盒，需要工廠提前放置，根據電氣圖紙確定出入線盒的線管數量和方向，如果管線走頂板CC敷設，通常在線盒上端接出PVC電管至預制墻頂并預留直接，現場接駁管線只需將線管與預留直接相連；如果線管走地板FC敷設，通常在線盒端接出PVC線管至墻底并預留直接和操作洞，現場接駁線管后再封堵操作洞口。當有PVC線管穿梁和樓板時，需要在梁和樓板上預留大于所穿線管一到兩級規格的洞口或套管。當疊合板上有燈具點位時，需要提前預埋燈頭線盒，根據電氣連線圖確定出入燈頭線盒的線管數量來預留鎖母，線盒的規格根據疊合板預制層厚度和現澆層厚度確定，要確保敲落孔能完全露出，線管能順利連接線盒并通過現澆層完全隱藏。

4.3 空調與通風預留預埋工程

空調孔、廚房燃氣排氣孔和衛生間排氣孔在預制墻體上時，應根據管徑要求1∶1預留，要綜合建筑結構完成面高差和墻板墊高等因素，以內側洞中為基準，準確計算預留洞口標高，洞口一般按照內高外低傾斜5°～10°。當外墻內側有現澆墻時，在內側加直接，現澆墻段插管后澆筑，當外墻內側有預制梁時，梁上留洞按原施工圖設計尺寸，外墻板根據國標模數放大兩級，外墻和梁均保留斜度。

當機電預埋工程需要開洞或者墻槽時，在保證機電管線完全隱蔽的同時，還要保證結構的安全性，必要時在洞口、墻槽等部位增設加強筋，當預埋方案不可避免對結構產生較大影響時，應及時調整方案，以結構安全為首要。

5 裝配式機電深化設計的特點

5.1 對深化設計人員的綜合要求較高

5.1.1 扎實的專業基礎

由于裝配式機電深化工作涉及給排水、電氣、暖通等專業，各專業設備管線材料種類和規格繁雜，設計人員不僅要熟悉機電各專業圖紙，還需對材料的選用在適用性和經濟性進行衡量，在進行管線優化時還需對結構專業圖紙有一定的識別能力，確定避讓對象的優先級。點位高度的計算也是深化設計的重點，需要同時考慮疊合層的厚度、墊層的厚度、建筑完成面的厚度以及降板等因素。因此，獨立完成機電深化設計需要有較高的專業素養和扎實專業基礎。

5.1.2 良好的溝通能力

由于在預制構件中不免有機電點位與結構配件干涉的情況，經常發生機電點位位置調整的情況，點位位置調整需要與施工圖設計單位協調變更，變更后要與施工單位進行點位變更交底，特別是在現澆層與預制層轉換時需要提前與工廠與施工現場協調，確保轉換層機電點位順利接駁。機電深化設計對接的單位較多，當機電點位與結構筋干涉時需要與結構深化設計師協調，例如當插座預留線盒與墻內鋼筋干涉時，以結構安全為首的原則，綜合用戶使用體驗，確定是鋼筋避讓線盒，還是調整線盒位置來避讓鋼筋。當機電點位有變動時需要與業主方和施工圖設計師確認，再對現場施工安裝人員進行技術交底，在構件生產的環節還需要對工廠的制作工人進行技術交底。因此，機電深化設計人員需要具備較強的溝通協調能力。

5.1.3 較為豐富的現場施工經驗

裝配式機電深化設計的預埋方案要考慮到施工現場的操作方便，要熟悉施工工序，確保有足夠的工作面進行點位的接駁。用于預制墻體中機電線管和樓板上預留線管接駁的操作洞口，要充分考慮直接的長度，施工人員手的操作空間以及工程誤差，對于PPR管的熱熔連接還要考慮到熱熔機的操作空間等等此類問題。在深化設計的預埋方案出錯時，還要根據現場情況和原設計情況做好變更或返工處理，需要有較豐富的現場經驗，把損失降到最低。

5.2 容錯率較低

裝配式機電深化設計對點位的定位精度要求很高，預制構件機電點位與現場的預留點位是相對不連貫的，需要現場二次接駁，如果預留點位位置有偏差或者漏埋，需要對預制構件進行二次打孔開槽，構件內部鋼筋復雜，很容易破壞套筒主筋，對構件的結構安全性產生很大的影響。同時，機電專業的線管往往是連續的，如果漏埋錯埋，極有可能造成整個機電系統的癱瘓。所以相對于傳統現澆預埋，裝配式建筑機電深化設計容錯率較低，需要相關人員具備高度責任感和細心。

5.3 配合度較高

成功的裝配式機電深化設計并不是一個優秀的機電深化設計師就能獨立完成的，他需要施工單位和施工圖設計人員的支持。在深化設計前期，項目設計、施工及生產單位責任主體要進行圖紙會審和提資答疑，在充分考慮工廠的生產難度、現場的施工難度以及造價等方面進行管線優化。在管線優化后，敲定預留預埋的具體方案，如壓槽的深度、穿管部位預留孔洞的大小、操作洞口的大小等，在最終版深化設計完成后，多方再進行深化圖紙復核，形成最終版的文件，整理變更及簽證。在確保工程質量的同時，也避免了后期各方推諉的情況。裝配式機電深化設計工作本身牽涉很多的專業及單位，如果沒有各方的支持和配合，很難把工程質量把控到位。

6 裝配式建筑機電專業深化設計的優點

6.1 提高工程質量

裝配式機電預埋在構件生產過程中提前壓槽或預埋附件，相對于傳統墻體開槽，避免了對結構的破壞，減少了建筑垃圾的產生，提高了墻體的美觀性，機電點位通過科學的計算方法精準定位，有效減小了工程誤差，提高了用戶機電設備的使用舒適度。另一方面，由于深化設計在開始施工前就已提前介入，相當于對圖紙進行二次復核，能夠及時發現設計中的不合理之處，及時變更，減少了錯埋、漏埋等常規的機電施工問題。

6.2 控制成本

在進行深化設計時，通過多方面協調對接，深化人員為了方便工廠生產和現場施工，對機電管線的走向和材料的選取進行優化，簡約了管線走向，節省材料，同時方便了現場安裝施工，提高施工效率，且不需要采用機械打孔開槽，在人工、材料、機械等方面都大大節約了成本。由于傳統的機電安裝工程屬于后置工序，基本屬于處在工程的收尾階段，以現澆樓板為例，由于工作面的關系，在鋼筋工放完底層鋼筋時，需要水電專業及時固定管線和線盒，再鋪設面筋，最后澆筑混凝土，即存在工作面的交接問題，如果協調不到位，容易延誤工期。而在這個追求效率的時代，工期即最大成本，裝配式機電提前預埋能大幅度縮短工期，節約工期成本。

7 結束語

在大部分土建工程人員的思想中機電專業是整個工程項目中的“配套”專業，然而隨著居民生活品質的提升，居民對機電設備的要求和安防的意識也越來越高，機電專業的內容也越來越豐富，也造成了預埋工作越來越煩瑣，雖然機電安裝工程沒有土建工程體量龐大，但亦有舉足輕重的地位，需要引起每個工程人的重視，摒棄此類偏見。裝配式建筑中機電專業提前進行管線預埋，有效減少了材料的浪費的同時也避免了大部分的工程錯誤，提高了工程質量和施工效率，大大縮短了工期成本，符合綠色建筑的發展要求。我國裝配式建筑行業還處于探索發展階段，裝配式機電預埋方案有很多，只有通過各崗位工程人員的反復實踐和創新才能充分發揮其優勢，需要我們每個工程人不斷總結與提升。