機電專業綜合管線排布技術在建筑工程中的應用

呂振國LV Zhen-guo

（山東利源海達環境工程有限公司，濟南 250100）

1 機電專業綜合管線排布技術的原則

機電專業綜合管線排布技術要遵循根本原則，方能切實可行地指導施工。首先整體原則即小管避讓大管、承壓管避讓無壓管、低壓管讓高壓管、無坡度要求管線避讓有坡道要求管線、非保溫管讓保溫管。例如以風管、水管、橋架來說，就是水管、橋架避讓通風管道，其次為橋架，最后為水管道。水平方向優先考慮各專業管線緊湊布置，垂直方向則需遵循上層為通風管道、中層為橋架、最下層為水管道的原則。應盡可能采用各專業聯合共用同一支吊架的原則，通過聯合共用支吊架來進行統一設計和選型，從而實現綜合管線與支吊架整齊有序的美觀效果。

2 機電專業綜合管線排布技術在實施應用過程中的管理控制

綜合管線排布技術在大型公建等復雜項目中，通過BIM 技術來創建此工程項目的全過程信息化數據化，并最終提供可靠的數據支撐。

2.1 BIM 綜合管線排布技術管理控制

2.1.1 施工圖紙審查、碰撞檢測以及方案優化

在施工前，將各機電專業的施工圖紙進行疊加，通過分類整理圖紙信息，并保證毫無遺漏地匯總到一套圖紙中，生成綜合性圖紙，為BIM 技術打好基礎。

相較于傳統施工圖紙中的大樣圖、系統圖、平面圖、剖面圖，BIM 技術以清晰的三維可視模型出圖功能為工程施工管理推進了一大步。BIM 技術通過碰撞檢查、凈高優化以及漫游工序等功能后，能夠精確給出機電專業各管線的合理標高及位置等參數，同時也可導出標注清晰準確的用于指導施工的平面圖以及剖面圖。

結合BIM 技術對機電專業管線設計進行碰撞檢測，有效提升了機電安裝的合理性，但針對部分關鍵節點，如機電冷凍機房、水泵房、換熱站等，需結合專業技術人員和設計人員的二次優化，方可確定施工方案。此外，BIM 技術碰撞檢測后提供的材料明細對施工方控制材料損耗十分有利。

2.1.2 BIM5D 平臺在進度、安全、質量管理中的應用

BIM5D 通過三維動態可視手段來對施工相應位置進行同步跟蹤記錄和標注，能夠及時與現場作業人員進溝通并解決問題。同時能夠與現場質檢安全人員進行實時核實與溝通，并且通過發生問題的數量統計來預判緊后施工段中的問題發生概率，從而及時避免問題的發生。

2.2 綜合支架的應用

在BIM 綜合管線排布技術應用過程中，要立足根本原則，依據原設計圖紙以及施工規范，在此基礎上提高施工質量并降低施工成本，同時還需兼顧投入使用之后的檢修維護。根據管線排布情況以及現場實際來確定綜合支吊架結構，包括其材料和形式的選擇，同時需要驗算綜合支架的強度參數和抗震性能等技術指標。根據系統綜合支吊架要求可采用裝配式綜合支吊架，即由U 型槽鋼、錨栓、管束及管束扣墊、按鈕式鎖扣和連接件等組成，其中通過機械連接原理，能夠實現連接件與按鈕式鎖扣按照現場施工情況來隨意調節管道支架的高度和規格。

綜合支架可通過預制零部件的形式，僅在施工現場進行組裝即可，避免現場焊接與打孔。

3 應用案例

某市某項目總建筑面積150753 平方米，包含兩座5A級高檔寫字樓和一座五星級酒店，屬于大型綜合公共建筑，建筑體量大、結構復雜、各類機電設施齊全，尤其是酒店內機電專業的各系統管線較為密集，并且多為敷設在廊吊頂內區域，這就致使走廊吊頂內的各專業系統管線出現嚴重交叉情況，凈空高度無法滿足常規要求，使得施工難度大大增加。為規避因現場實際與設計意圖不符所導致的返工等影響施工進度及施工質量，采取BIM 管線綜合優化技術來對各類管線安裝位置進行優化調整，并通過綜合支吊架技術來精確提升凈空高度。

3.1 BIM 管線綜合優化排布技術

在遵循管線布置原則的前提下，水電暖各專業技術人員與BIM 專業技術人員進行協同配合，對酒店的走廊吊頂區域進行橋架、風管、水管的綜合排布，充分利用走廊的橫向空間，對于確實無法排布的位置，調整管道路由，并在不改變風管截面積的情況下改變風管的寬與高，通過設計方校核認可后，最終明確管道的標高位置和安裝位置。對BIM 模型方案進行統籌調配與優化整合后，有效提升了走廊的凈標高，明確了各專業管線的施工順序，很大程度上避免了施工過程中的碰撞翻彎等問題。

圖1 為BIM 模型繪制流程。

圖1 BIM 模型繪制流程圖

圖2 為走廊管綜排布剖面圖。

圖2 走廊管綜排布剖面圖

圖3 為走廊管綜排布三維圖的BIM 模型，由此圖可明確反映出管線布置的原則，并且對空間的利用充分，呈現出良好的視覺效果。

圖3 走廊管綜排布三維圖

3.2 綜合支吊架

本項目鑒于走廊區域的空間有限、管線相對較多等特點，十分有必要采用綜合支吊架（如圖4、圖5），通過將各專業的系統管線共用支吊架手段，來減少空間占用，同時實現整齊美觀的效果。綜合支吊架設計思路如下：

圖4 走廊綜合支吊架剖面圖

圖5 走廊綜合支吊架三維圖

①成排的強電橋架及弱電橋架采用共用支吊架；截面尺寸大的風管單獨布置支吊架，截面尺寸小的風管考慮與其他專業水管共用支吊架，給水與消火栓管、噴淋管共架；空調管道單獨布置支吊架。所有共架的管道需保持底標平齊，針對管線變徑所導致的底標高變化，可通過在支架橫擔上增設墊塊或偏心大小頭來解決。

②支架間距根據管線尺寸大小、材質、用途和梁的跨距綜合考慮，間距要求小的管線可額外增加單獨吊架以滿足規范要求，綜合支吊架的著力點優先考慮在側梁上生根,不具備側梁生根條件時，再考慮樓板、結構墻、結構柱上生根。生根情況不允許的情況下，考慮風管、水管、橋架共用支架。吊桿及支吊架的豎向需與管線考慮保溫層后外表面保持5 厘米的凈距，如現場不具備空間條件時，可考慮適當縮小該凈距。

③綜合支吊架的所有接縫處均需進行雙面滿焊施焊，焊縫處應平整，焊縫高度不得小于被焊件的最小厚度。

④對于水系統管線，管徑大于DN150 的水管彎頭處需在兩側增添吊架，截面積較大的風管、橋架彎頭以及大于DN200 的閥門，均需增設單獨支吊架。

⑤盡可能采用統一型號的吊架型，采用工廠標準化生產加工以降低成本，同時也方便施工現場的材料選型。

支吊架計算軟件能夠實現自動生成支吊架計算書、材料清單表以及材料部件分解圖（如圖6），不僅能夠滿足材料下單、還能夠精準計算材料成本，進而為施工方的成本控制提供精確參考。

圖6 走廊綜合支吊架部件分解圖

管線綜合支吊架技術有效實現了空間合理布置、并極大提升了施工進度效率。該軟件通過機電水暖電、結構、建筑等多專業要求的融合，實現了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較快完成復雜綜合支吊架設計與計算，并運用于指導施工中。

4 應用分析

通過在實際項目過程中的應用，可總結歸納綜合管線布置技術特點為：①明確各專業的設計意圖及相關要求。存在交叉施工的各施工專業及技術人員通過熟悉圖紙等方式來了解設計意圖，掌握敷設要求、功能以及敷設高度等內容；熟悉結構主梁、次梁尺寸，充分利用梁窩布置管道支線上下翻彎。②合理安排施工工序，進而實現成本控制目標。管綜排布通過對各專業管線進行“預裝配”來發現交叉碰撞問題，提前優化并做出解決方案，有效降低拆除返工等問題，同時對施工組織與管理的合理安排、工期進度以及成本控制等均有很大作用。③綜合支吊架可通過預制零部件的形式，支吊架預制部件在工廠進行標準化生產加工，提高了支吊架質量水平，另外僅在施工現場進行組裝即可，避免現場焊接與打孔現場組裝，提高工程質量的同時又加快了施工進度，縮短工期。④利于施工管理的動態調整。在整個施工過程中，如某處發生變更或變動，均可通過管綜術來對圖紙進行相關合理的調整，從而實現施工動態調整。

5 結語

結合實際施工項目可見，當前機電專業施工中的管線系統類別逐漸復雜多樣化，綜合管線排布技術具有十分重要的意義。在實際施工中，通過BIM 技術來搭建機電專業各設備管線排布平臺，能夠精準統計并把控設備及管線的工程量，可以指導施工方有計劃的材料進場，避免丟失和浪費。BIM 三維立體的綜合排布特點能夠通過可視化管理來控制各節點的技術質量，這是傳統二維施工圖紙的局限性所不能比擬的。當發生設計變更情況時，亦能通過及時的信息變更和直觀三維圖形發現問題所在，來減少返工范圍以及其他疏漏，保證施工質量和進度的同時，還能有效控制施工成本。機電各專業管線的可視化碰撞能夠精確控制標水平和垂直的空間利用，從而避免傳統施工中的損耗和返工，有效控制機械成本、人工成本、返工成本以及溝通成本。