建筑機電安裝工程綜合管線布置技術應用研究

甄璐瑩，辛立明，高 朋，林 桐，王玉超

(北京市勘察設計研究院有限公司，北京 100038)

0 引言

隨著公共建筑結構形式越來越復雜，對于建筑工程的質量要求也不斷提升，機電設備種類繁多，管線錯綜復雜，管線綜合布置涉及采暖、通風、空調、給排水、電氣等多專業，空間布置時容易產生交叉碰撞，給施工帶來難度。為合理、高效的完成管線的安裝，確保工程的安全和質量，提高施工效率，降低施工成本，需對管線布置進行統一的規劃和協調，達到工程規范的要求。

綜合管線布置技術就是根據軟件模擬結果，結合原有設計圖紙的規格和走向，進行綜合考慮后，再對施工圖紙進行深化，而達到實際施工圖紙深度。應用綜合管線布置技術可極大緩解機電安裝工程中存在的各種專業管線安裝標高重疊、位置沖突的問題，不僅可以控制各專業和分包的施工工序，減少返工，還可以控制工程的施工質量與成本。

目前，國內一些學者對建筑機電安裝工程綜合管線布置技術的應用進行了研究。鐘海容[1]提出單線綜合、雙線綜合及BIM技術三種常用的管線綜合技術，并以實際案例分析具體的管線綜合技術和施工安裝注意事項。李達[2]對管線綜合布置的流程進行了梳理，詳細闡述了綜合管線配置的具體工作，并以實際項目為例，對某建筑公共走廊的管線進行了布置，使機電管線安裝的空間得到合理利用，實現了管線安裝工程的“綠色安裝”。劉衛等[3]以西安交大創新港機電安裝項目為例，介紹了BIM技術在大型公共建筑機電安裝項目中的應用過程，詳細說明了綜合管線的排布順序、排布方案、BIM模型對預留洞的指導及如何指導實際施工，保證了設計與施工的緊密結合。

本文通過對建筑機電安裝工程綜合管線布置中存在的問題進行分析，并在項目的圖紙設計、施工管理、成本控制三個方面對綜合管線的布置技術的應用進行說明[4]，同時，以北京地區某公共建筑項目走廊位置的綜合管線排布為例對管線布置技術在實際工程中的應用進行闡述，說明其在機電安裝工程中的適用性。

1 建筑機電安裝工程綜合管線布置存在的問題

1.1 設計階段

首先，設計階段在管線布置時，各專業之間協調溝通不充分，缺少對管線布置的統一規劃，在對管線定位時只考慮本專業的管道布置，造成不同專業的設備管線發生碰撞，施工時失去指導意義，需再次調整，增加工作量。

另外，設計時未充分考慮現場施工條件及施工要求，管線之間的間距、管道的拐彎變徑及管道與設備之間的連接等不滿足施工操作和維修空間的要求，給后期施工帶來難度。

1.2 施工階段

現場施工人員專業能力參差不齊，部分人員在施工過程中不能完全領會設計圖紙的意圖，按照圖紙及規范要求施工。而且在施工中技術交底不到位，缺乏專業技術的指導，多依據經驗施工，易出現問題拆改返工，影響施工進度。

工程施工過程中，各專業之間交叉施工，工期緊張時，會出現搶工的現象，協調不到位會導致施工工序混亂，工作面的不保證會造成施工難度加大，施工質量達不到規范要求。

2 管線布置原則

1)技術要求[5]。

有壓管道避讓無壓管道，壓力流管讓重力流管；小管避讓大管，分支管讓主干管；無保溫管道避讓有保溫管道；電纜橋架在上，水管在下；先布置風管，后布置水管，再布置電氣配管；便于施工的避讓施工復雜的。

2)經濟要求。

一般情況下，造價成本低的管線避讓造價成本高的管線，考慮采用綜合支吊架，節省空間，降低成本。

3 綜合管線布置技術

3.1 圖紙設計

3.1.1 加強專業間協調配合

繪制管線布置圖前，各專業之間應對管線進行統一安排，熟悉管線布置要求，在遵循設計及施工規范的基礎上對各專業的管線位置及標高進行確定，充分利用空間。后期可根據情況進行微調，確保管線無交叉、無碰撞。風管、水管安裝時考慮保溫層的厚度，設備、閥門部件考慮安裝操作空間[6]。

確定好位置及標高后可進行圖紙的繪制，各專業在繪制圖紙時，設置好圖層，不同系統采用不同的顏色，將不同的系統進行區分，方便圖紙審核及后期施工讀圖。復雜部位需繪制剖面圖、大樣圖等詳圖。

3.1.2 加強圖紙的審核

對圖紙進行審核時，加強對管線的管徑、標高、間距的核查，避免管線之間的碰撞和與建筑結構的碰撞，同時，審核管道布置是否合理，滿足布置的原則及規范的要求。

3.1.3 BIM技術優化圖紙

CAD圖紙將管線排布以二維的形式呈現出來，平面圖、剖面圖、立體圖分開出圖，易出現管線碰撞、管線預留洞口位置發生偏移及管線安裝空間不足的情況，當各專業管線較密集時，給施工技術人員提出了較大的挑戰。

通過BIM技術，機電管線綜合設計過程中，設計人員根據建筑設計圖紙對管線系統進行設計與規劃，建立可視化數字模型，全面反映建筑內部空間狀況與結構，設計人員可通過觀察建筑模型完成設計優化工作[7]。將BIM技術應用到管線綜合排布中，能夠將傳統的二維圖紙轉變為形象的三維模型，工程技術人員能夠直觀的了解到管線布置的具體位置，更好的減少管線布置錯誤的發生。其次，BIM技術自帶管線碰撞檢查功能，能夠將管線綜合排布中出現的管線碰撞情況有效的檢查出來，更好的保證管線綜合排布的質量。

3.2 施工管理

3.2.1 制定施工工藝標準

為提高施工人員的專業素質，掌握綜合管線施工的重難點，制定施工工藝標準。制定人員充分了解并熟悉管線施工的每個施工步驟及詳細的施工要求，結合機電工程不同專業的功能要求和規范標準，依據施工圖紙，確保每個施工標準的可執行性和合理性，制定的施工技術標準還需要經過不同專業負責人的反復校對與審核，保證其準確性和可操作性。

施工前組織施工人員進行培訓學習，施工過程中嚴格遵守工藝標準，保證施工質量。在進行下一道工序前，需要反復檢驗上一道工序是否達到了規范要求和工藝標準，注意管線之間的間距以及管線與管件之間的連接，保證管線空間布置的有序性和合理性。

3.2.2 優化施工作業流程

綜合管線施工前，需對施工流程進行統一規劃，明確施工范圍，各專業間協調配合，在滿足自身施工條件的同時，也要滿足其他專業施工的時間順序和空間順序。制定施工進度計劃，做好隱蔽工程的檢驗，避免前道工序管線施工對后續工程及維修產生不利影響，盡量避免拆改工作。

3.2.3 彈性調整管線布置

實際施工時，現場環境和狀況的影響可能無法做到按圖施工，在滿足要求的條件下可對管線的布置進行靈活的調整，同時保證管道布置的美觀性。若改動較大，施工圖紙必須經過聯合審核，審核通過后方可施工，同時調整施工方案，滿足設計及施工規范的要求。

3.3 成本控制

3.3.1 合理安排工期

根據施工作業流程，合理安排工期，在不同專業和不同工種的任務之間，要進行綜合平衡，并強調相互間的銜接配合，確定相互交接的日期，強化工期的嚴肅性，保證工程進度不在本工序造成延誤。通過對各道工序完成的質量與時間的控制達到保證各分部工程進度的實現，減少窩工，盡量避免多次進退場，節約施工成本。

3.3.2 采用綜合支吊架

綜合管線布置區域空間有限，若每個專業采用單獨的支吊架導致施工成本高、空間利用率低、管道布置受限、視覺效果差。因此，采用綜合支吊架，降低施工成本，有效利用空間。

4 應用案例

北京市某項目建筑結構形狀復雜不規則，設計管線密集且多經過走廊區域，導致走廊位置各專業管線交叉嚴重，難以施工。為避免設計條件與現場實際情況不符導致施工時突發狀況的發生，影響施工進度及質量，通風空調管道安裝必須結合BIM管線綜合優化調整后的圖紙進行施工，同時采用綜合支吊架。

4.1 BIM管綜排布

水電暖專業配合BIM專業，遵循管線布置原則，對走廊風管、水管、電纜橋架進行綜合排布，對于確實無法排布的位置，調整管道路由及風管管徑，確保滿足設計要求的條件下可減少尺寸并進行校核，最終確定管道的安裝位置及標高。通過BIM模型方案統籌調配，將各專業管路進行優化整合，理清各個專業施工順序，從而減少施工過程中的碰撞與拆改問題。

BIM模型繪制流程如圖1所示。走廊管綜排布剖面圖如圖2所示。

圖3為走廊綜合管線布置的BIM模型，可以看出管道布置滿足管線布置原則，充分利用空間視覺效果良好。

4.2 綜合支吊架

由于走廊位置管線較多，空間有限，必須采用綜合支吊架(見圖4，圖5)。綜合支吊架設計思路如下：

1)給水與消火栓管、噴淋管共架；采暖管道單獨布置支吊架；成排強弱電橋架共用支吊架；風管單獨布置支吊架。

2)生根情況不允許的情況下，考慮風管、水管、橋架共用支架；支架間距根據管線和梁的跨距綜合考慮；綜合支吊架優先生根在側梁上，沒有條件時生根到板、結構墻、柱上。

3)支吊架立柱或吊桿距離管線的凈距為50 mm，情況不允許時，適當縮小凈距[8]。

4)共架的管道底標高對齊；對于變徑的管線，需要現場在支架橫擔上增加墊塊或偏心大小頭。

5)綜合支吊架采用雙面焊；焊縫高度不得小于被焊件最小厚度。

6)風管、橋架彎頭、大于630 mm閥門添加單獨吊架[9]；水管彎頭處兩側添加吊架。

7)為方便現場材料選型，盡可能吊架型號統一。

MagiCAD軟件可自動生成支吊架計算書、材料清單表、材料部件分解圖(見圖6)，可供材料下單、成本計算及施工參考。管線綜合支吊架可實現安裝空間的合理分配與資源共享，滿足功能要求，觀感質量好，能節省空間、節約材料，減少專業間的協調工作量，提高施工工作效率。軟件融合暖通、給排水、電氣、結構、建筑等多專業技術要求，實現機電專業綜合支吊架設置與結構核算的可視化、數字化BIM專項設計，使設計施工技術人員能夠簡便快捷的完成復雜的綜合支吊架設計計算并指導施工。

5 應用分析

通過實際項目的應用，得出綜合管線布置技術有以下特點：

1)明確設計意圖及要求。使各專業的施工單位和人員提前審圖并熟悉圖紙，了解設計意圖，掌握管道內的傳輸介質及特點，弄清管道的材質、直徑、管之間間距及敷設要求，明確各樓層凈高，管線安裝敷設的位置和能夠使用的寬度及高度。

2)合理安排施工工序。通過管綜的排布對管線進行“預裝配”，可以檢查各個專業在以后的施工中存在的交叉碰撞問題，提前提出解決方案，有利于工程的施工組織與管理。同時，合理安排、調整各專業或各分包的施工工序，穿插施工，避免窩工，縮短工期。

3)降低施工成本，方便經濟核算。不同專業的管線使用一個綜合支吊架，可減少支架的使用量，合理利用建筑空間，同時降低了施工成本。采用軟件設計計算綜合支吊架，可直接得到材料清單，方便成本核算及施工下料。

4)施工動態調整。施工過程中某一專業出現變動，可通過管線綜合布置技術，對圖紙對所涉及的專業內容進行合理調整，及時掌握圖紙的變更狀況，實現施工動態調整。

6 結論

本文對建筑機電安裝工程中綜合管線布置中存在的問題進行了分析，說明了管線布置的原則，并闡述了在圖紙設計、施工管理及成本控制等方面綜合管線布置技術的應用，并以北京市某實際項目為例，梳理BIM模型繪制流程，說明BIM管道綜合排布技術的應用及綜合支吊架軟件設計思路和要點。最后，對應用情況進行分析，總結綜合管線布置技術的特點。綜合管線布置技術的運用可使各專業明確設計意圖及要求，合理安排施工工序，降低施工成本，方便經濟核算，實現施工的動態調整，為其應用和推廣提供參考和借鑒。