裝配式制冷機房的探索與研究

文/ 舒明峰、李現(xiàn)朝、董小飛、鞏文姬、石付民 中建八局第二建設(shè)有限公司 山東濟南 250014

制冷機房是整個空調(diào)系統(tǒng)的心臟，為整棟樓空調(diào)系統(tǒng)運行提供能量，制冷機房的施工既是空調(diào)系統(tǒng)施工的重點也是難點。傳統(tǒng)制冷機房施工采用在機房內(nèi)管道現(xiàn)場切割、現(xiàn)場組對焊接施工工藝，近年來工廠化、模塊化飛速發(fā)展，不僅加快了施工進度，同時滿足了綠色施工的要求。

中國人壽山東分公司營業(yè)用房建設(shè)項目南主樓工程，在制冷機房管道施工中，以BIM軟件為基礎(chǔ)，總結(jié)以往施工工藝經(jīng)驗，形成了一套新穎完整的集設(shè)計、施工一體化的工廠化預(yù)制裝配式施工工法，在處理工期與綠色施工方面效果明顯，收到了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，值得在機電安裝施工中全面推廣。

1、工程概況

中國人壽保險股份有限公司山東省分公司營業(yè)用房項目是由中國人壽保險股份有限公司山東省分公司投資建設(shè)的辦公類建筑。項目規(guī)劃建設(shè)用地面積約34333平方米，建筑高度192米，總建筑面積31.89萬m2。

南主樓制冷機房位于地下二層，面積670平方米，設(shè)置了制冷機組4臺、各類水泵14臺，各規(guī)格管道760米、閥門儀表等管件569個，為南塔樓空調(diào)系統(tǒng)提供冷熱資源。機房內(nèi)另有通風管道、排水管道、消防管道等。

2、施工原理

裝配式施工是時下主體結(jié)構(gòu)比較流行的施工方法，對于制冷機房尚處于探索和研究階段，主要分為管段工廠化預(yù)制加工、施工現(xiàn)場組裝吊裝。在土建進行機房施工時，通過BIM技術(shù)，將機房內(nèi)設(shè)備及各專業(yè)管線進行綜合排布，確定設(shè)備管線安裝位置及標高，詳細劃分管道預(yù)制加工段、設(shè)置支吊架形式及安裝位置，由專業(yè)工廠按照BIM加工圖預(yù)制加工管段及支吊架并進行編號，并由物流公司運送至機房現(xiàn)場，由現(xiàn)場施工人員按照BIM加工圖及管段、支架編號，按照施工方案確定的吊裝順序進行組裝吊裝即可高效準確地完成施工。

3、工廠化預(yù)制裝配式施工的優(yōu)點

1）工廠化預(yù)制機房現(xiàn)場裝配式施工，可以將以往先后制約的工序，調(diào)整為平行或提前施工的工序，提前進行管道加工預(yù)制工作，不受土建等其它專業(yè)的制約影響；

2）機房現(xiàn)場施工人員大大減少，節(jié)省勞動力，加快施工進度；

3）高空作業(yè)減少，改善了施工安全條件；

4）機房現(xiàn)場施工時，作業(yè)環(huán)境好，避免了焊接作業(yè)，減少了煙氣污染，不會對施工人員身體造成傷害，且不受外界環(huán)境因素干擾；

5）預(yù)制加工全為機器人操作，質(zhì)量管控便于實現(xiàn)，有利于保證施工質(zhì)量；

4、制冷機房施工流程

4.1　數(shù)據(jù)測量及整理

結(jié)合現(xiàn)場實際條件，確立平面基準點及標高基準線，利用激光投線儀、激光測距儀、線墜、鋼卷尺、三角鋼尺、BIM放樣機器人等測量工具對水泵進出水口、制冷機組進出水口、集分水器進出水口、以及法蘭厚度、彎頭閥門長度等進行測量，并對數(shù)據(jù)進行整理。

4.2　BIM綜合設(shè)計排布

根據(jù)測量的數(shù)據(jù)對機房各專業(yè)管道進行綜合排布，利用BIM技術(shù)，自建精細程度達到毫米級的設(shè)備、閥門、儀表等BIM族50于種，對機房內(nèi)的設(shè)備、管道、支撐體系進行了高精度的建模，根據(jù)現(xiàn)場施工空間、運輸空間、管道部件組合、運輸設(shè)備和吊裝設(shè)備的能力等，對預(yù)制管道進行拆分，并繪制機房施工平面圖、管道加工大樣圖（大樣圖從不同角度進行繪制）。

4.3　管段、配件模塊化確定

管道模塊化是設(shè)計環(huán)節(jié)的難點，直接影響到裝配式施工的成功與否。在公司科技部、技術(shù)中心以及設(shè)計院的大力支持下，分公司根據(jù)管道的拆分情況結(jié)合機房現(xiàn)場實際，經(jīng)過詳細計算與虛擬施工模擬，確定同時起吊的管段組合，組成成品吊裝模塊，并確定管道模塊的吊裝先后順序。

4.4　管道成品支架設(shè)計

1）BIM模型調(diào)整完成后，根據(jù)各管段管道圖紙，初步設(shè)計管道支架的形式；根據(jù)支架間距，計算支架之間每段管段的滿水時總重量，完成每個支架的受力分析，對照機械設(shè)計手冊，完成支架型材選用工作；建立詳細的支架族模型，實時調(diào)整支架布局，達到布局合理、滿足施工的目的，并出具每個支架位置的剖面詳圖，包括管道的系統(tǒng)名稱、標高、管徑；支架的外形尺寸、形式型材、安裝部位、結(jié)構(gòu)尺寸等信息。

2）根據(jù)支架詳圖，完善每個支架的配件組成形式、尺寸、螺栓孔位等信息。配件的形式主要有：側(cè)梁式底座、掛板式底座、單拼槽鋼中間橫擔平板連接件、單拼槽鋼底部橫擔連接件、雙拼槽鋼（中）底部橫擔連接件、雙拼槽鋼中間拉桿連接件等。

4.5　工廠預(yù)制加工

圖紙設(shè)計完畢后，經(jīng)BIM設(shè)計人員及項目部人員對加工廠進行技術(shù)交底，為了提高施工質(zhì)量、減少加工時間，廠家采用了全自動相貫線切割機、全自動焊接機器人等先進的加工設(shè)備，保證了加工的效率與質(zhì)量，同時項目部安排專人每天檢查，分公司每三天組織場內(nèi)加工驗收復(fù)核，保證一次性出廠合格。

4.6　預(yù)制管段的運輸

由加工廠到項目的運輸由廠家與物流公司完成，由室外到機房的運輸項目部運用叉車配合自行設(shè)計的平板車來完成。

4.7　管道模塊的組裝吊裝

吊裝開始前，需要先對吊裝方案、模塊定位、結(jié)構(gòu)尺寸再進行一次詳細的檢查復(fù)核，確保每一個吊裝點、支吊架都位置準確，保證一次性吊裝完成。

復(fù)核完成后，按照設(shè)計好的吊裝順序進行模塊的吊裝前組對工作，項目部嚴格安裝吊裝方案確定的吊裝順序進行，每一個環(huán)節(jié)不產(chǎn)生相互影響，保證模塊的一次性到位。

5、效益分析

中國人壽山東分公司營業(yè)用房項目采用制冷機房工廠化預(yù)制裝配式施工的施工方法，由傳統(tǒng)施工工藝使用時間42天，縮短至10天，大大節(jié)省了施工時間。機房安裝現(xiàn)場實現(xiàn)了零焊接作業(yè)，做到了真正的綠色施工，避免了電焊作業(yè)了對施工人員身體的傷害。

結(jié)語：

制冷機房工廠化預(yù)制現(xiàn)場裝配式施工方法，在目前建筑行業(yè)剛開始流行，中建八局第二建設(shè)有限公司中國人壽山東分公司營業(yè)用房項目機房的實施，為整個建筑行業(yè)機電安裝的裝配式施工打下了良好基礎(chǔ)，為機電安裝裝配式的快速發(fā)展做出了榜樣。