地鐵車站冷水機(jī)組管件裝配式施工工法研究

王陽

摘? ? 要：利用BIM技術(shù)建立冷水機(jī)房模型，并將模型合理拆解，出具預(yù)制加工圖由工廠進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，預(yù)制好的構(gòu)件到施工現(xiàn)場后，只需要進(jìn)行拼裝連接，達(dá)到了減少工序、降低工時(shí)的目的。

關(guān)鍵詞：BIM;模型拆解;機(jī)房拼裝;縮短工期

1? 前言

當(dāng)前，國內(nèi)城市軌道交通發(fā)展已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，各大城市對于城市軌道交通建設(shè)要求不斷提高，建設(shè)項(xiàng)目投資額和建設(shè)工期在不停的壓縮。機(jī)電安裝專業(yè)作為城市軌道交通建設(shè)過程中最后的一環(huán)，是關(guān)系到能否滿足運(yùn)營條件順利開通的關(guān)鍵，也是整個(gè)建設(shè)過程中工期壓力最大的專業(yè)。如何利用新工藝解決機(jī)電安裝專業(yè)施工的時(shí)間和空間問題，是城市軌道交通機(jī)電安裝行業(yè)內(nèi)研究的新方向。在廣州軌道交通十三號線機(jī)電安裝項(xiàng)目施工過程中，我們以減少現(xiàn)場加工環(huán)節(jié)，縮短工期為目標(biāo)，在既有BIM建模技術(shù)基礎(chǔ)上，總結(jié)形成了冷水機(jī)組管件裝配式施工工法，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)用，具有較高的指導(dǎo)借鑒價(jià)值。

2? 工程概況及技術(shù)難點(diǎn)

2.1? 工程概況

廣州市軌道交通十三號線首期工程魚珠至象頸嶺段線路長約26.817km，均為地下線敷設(shè)方式;共設(shè)置11座車站，平均站間距約2.586km。本項(xiàng)目主要包括廟頭站、夏園站、南崗站及相鄰區(qū)間施工，三個(gè)車站均設(shè)置一個(gè)冷水機(jī)房。

施工內(nèi)容包括機(jī)電工程（含通風(fēng)空調(diào)、給排水及消防、低壓動(dòng)力照明、FAS、BAS、門禁、氣體滅火七個(gè)專業(yè)），建筑裝修工程（設(shè)備區(qū)裝飾裝修工程、軌行區(qū)廣告燈箱安裝、公共區(qū)及出入口導(dǎo)向牌安裝、室外地面恢復(fù)工程）。

2.2? 技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)

2.2.1? 技術(shù)特點(diǎn)

（1）利用360全景掃描儀復(fù)測車站冷水機(jī)房土建結(jié)構(gòu)，修正校核形成數(shù)字化結(jié)構(gòu)模型。

（2）利用Revit軟件，綜合考慮規(guī)范要求、施工操作空間、機(jī)房設(shè)備布置、基礎(chǔ)布置、排水溝位置、機(jī)房管線排布、支吊架設(shè)置、整體凈高、整體觀感效果等，建立1：1精確搭建設(shè)備和管道附件等的三維模型。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對冷水機(jī)房模型進(jìn)行合理拆分，利用BIM軟件導(dǎo)出管件預(yù)制加工圖，形成下料單交付廠家，管件加工完成后，按照裝配圖紙進(jìn)行現(xiàn)場拼裝。

（3）根據(jù)模型拆分結(jié)果，出具各組管件加工圖、裝配圖以及總裝配圖，將最終圖紙下發(fā)到工廠技術(shù)人負(fù)責(zé)人及焊接技術(shù)人員，根據(jù)技術(shù)要求及圖紙?jiān)敿?xì)尺寸進(jìn)行工廠化加工，同時(shí)按照裝配圖完成各組管件的拼裝。

（4）利用裝配式施工，實(shí)現(xiàn)管道與設(shè)備同步安裝或優(yōu)先于設(shè)備安裝，不受常規(guī)先設(shè)備后管道安裝的影響，有效縮短機(jī)房施工工期。

2.2.2? 技術(shù)難點(diǎn)

（1）每組管件之間運(yùn)用法蘭片連接，所以組與組之間的法蘭片孔必須一致，在下單時(shí)必須將位置、尺寸定準(zhǔn)，廠家制作時(shí)要精確無誤，否則現(xiàn)場無法進(jìn)行拼接。

（2）1：1精準(zhǔn)建模基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（甲供設(shè)備外形尺寸、設(shè)備基礎(chǔ)大小等）要準(zhǔn)確無誤，各管件模型拆分后出具的加工圖數(shù)據(jù)要精確，避免加工廠加工的構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場不能安裝。

3? 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1? 施工準(zhǔn)備

（1）BIM建模人員和通風(fēng)空調(diào)專業(yè)工程師熟悉施工圖紙，調(diào)試BIM工作站，做好前期BIM建模工作。（2）根據(jù)土建施工進(jìn)度，協(xié)調(diào)好場地移交工作，確保冷水機(jī)房區(qū)域能夠更早移交于機(jī)電施工單位，進(jìn)行前期測量工作。

3.2? 技術(shù)資料收集及核對

（1）利用360全景掃描儀復(fù)測車站冷水機(jī)房土建結(jié)構(gòu)，修正校核形成數(shù)字化結(jié)構(gòu)模型，做為后期冷水機(jī)電管線及設(shè)備建模的基礎(chǔ)資料;（2）為保證BIM模型與現(xiàn)場保持一致，滿足工廠化預(yù)制的需要。在施工準(zhǔn)備階段，需現(xiàn)場測量冷水機(jī)房房間尺寸、設(shè)備基礎(chǔ)尺寸、冷水機(jī)組外形尺寸、冷凍冷卻泵外形尺寸，修正根據(jù)冷水機(jī)房內(nèi)管線布置圖紙建立的BIM機(jī)房模型，使冷水機(jī)房模型滿足指導(dǎo)施工和工廠化預(yù)制的需要。

3.3? 管線深化，利用BIM技術(shù)建立1：1精準(zhǔn)模型

在施工前期，項(xiàng)目部組織各專業(yè)工程師及深化設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場設(shè)備及場地的實(shí)際情況，綜合考慮規(guī)范要求、施工操作空間、機(jī)房設(shè)備布置、基礎(chǔ)布置、排水溝位置、機(jī)房管線排布、支吊架設(shè)置、整體凈高、整體觀感效果等，確定最合理的機(jī)房布置方案。

根據(jù)平面圖深化結(jié)果，BIM技術(shù)人員利用Revit軟件，在建筑信息建模BIM基礎(chǔ)上，根據(jù)冷水機(jī)房深化設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合裝配式施工需要，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)BIM族庫，建立基于實(shí)物尺寸的冷水機(jī)房管線BIM模型。

3.4? 模型拆分，出具預(yù)制加工圖

（1）模型拆分。根據(jù)調(diào)整或修正后的最終冷水機(jī)房管線BIM模型，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，根據(jù)工廠預(yù)制和材料運(yùn)輸要求，綜合考慮管件運(yùn)輸、吊裝、安裝、支吊架設(shè)置，例如現(xiàn)場預(yù)留吊裝孔洞尺寸、位置以及現(xiàn)場運(yùn)輸路徑條件能否滿足管道分段后的吊裝、運(yùn)輸，同時(shí)盡量減少管道的分段，管道分段越多，相對增加成本及后期使用隱患。

（2）出具預(yù)制加工圖。管件分段方案確定后，BIM技術(shù)人員導(dǎo)出各組管件分段預(yù)制加工圖、裝配圖以及總裝配圖交付工廠照圖加工及預(yù)拼裝工作，同時(shí)導(dǎo)出設(shè)備基礎(chǔ)圖、設(shè)備定位圖、機(jī)房管線定位圖、支吊架定位尺寸圖等，交付現(xiàn)場照圖施工。在此過程中，深化設(shè)計(jì)人員在設(shè)備基礎(chǔ)施工完成后，需要復(fù)核基礎(chǔ)尺寸、位置等，反饋到模型當(dāng)中進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，然后導(dǎo)出設(shè)備定位圖，傳統(tǒng)施工模式下不需要出具設(shè)備定位圖，而工廠預(yù)制化裝配施工要求精度高，管道加工誤差一般控制在±1mm，就要求設(shè)備定位安裝非常精確，必須有圖可依。

3.5? 工廠化加工管件

按照構(gòu)件加工圖，在工廠加工拼裝構(gòu)件。由于冷水機(jī)房閥部件短管較多，經(jīng)過推算管道和法蘭的焊接工程量占整個(gè)機(jī)房焊接工作量的60%，而此部分工作可以全部在工廠預(yù)制完成，對工人的技術(shù)水平要求較低，只需進(jìn)行簡單的裝配即可，大大節(jié)省了人工成本。同時(shí)工廠預(yù)制的焊接質(zhì)量良好，焊縫連續(xù)飽滿，無咬邊、氣孔、未熔合等常見的焊接質(zhì)量問題，在后續(xù)的打壓試水過程中也未發(fā)現(xiàn)管-法蘭焊口有漏水情況。

3.6? 管件出廠，組織吊裝運(yùn)輸

本項(xiàng)目冷水機(jī)組管件最大長度為6.2m，最大重量為350kg，屬于小型材料。待所有管件加工驗(yàn)收完成后，根據(jù)現(xiàn)場施工條件，項(xiàng)目部采用汽車運(yùn)輸至施工場地吊裝孔位置，利用25t汽車吊吊裝至地下車站冷水機(jī)房位置。運(yùn)輸過程中為了防止管件受損或變形，項(xiàng)目部統(tǒng)一采購塑料防撞墊作為護(hù)套，進(jìn)行全程保護(hù)，吊裝過程中，安排專業(yè)工程師及安全員全程旁站指揮吊裝運(yùn)輸工作。

3.7? 現(xiàn)場拼裝

現(xiàn)場拼裝是冷水機(jī)組管件裝配式施工的實(shí)施階段。將工廠生產(chǎn)好的各組管道構(gòu)件按照編號運(yùn)輸至冷水機(jī)房后，按優(yōu)化后的管路布置圖定位并進(jìn)行現(xiàn)場吊裝，配合BIM模型圖進(jìn)行機(jī)房管路拼裝。施工過程中只需要按照各管件編碼進(jìn)行管路連接即可完成施工，極大的降低了施工難度。

4? 結(jié)論

通過分析研究，本項(xiàng)目在冷水機(jī)房施工過程中，BIM技術(shù)精確建立冷水機(jī)房模型，精準(zhǔn)定位設(shè)備位置和管道標(biāo)高，根據(jù)BIM模型拆分結(jié)果，出具預(yù)制加工圖由工廠進(jìn)行預(yù)制管道構(gòu)件生產(chǎn)，在管道上集成了彎頭、法蘭、溫度計(jì)、流量計(jì)等，摒棄了以往在現(xiàn)場人工進(jìn)行開孔、焊接的不穩(wěn)定因素，確保了位置準(zhǔn)確性;同時(shí)避免現(xiàn)場進(jìn)行焊接作業(yè)造成的污染，工廠加工一次成型能夠提高管道的質(zhì)量，保障施工質(zhì)量;工人現(xiàn)場進(jìn)行施工時(shí)簡化了工序，預(yù)制好的構(gòu)件到場后，只需要進(jìn)行配管連接，達(dá)到了減少工序、降低工時(shí)的目的，較以往項(xiàng)目冷水機(jī)房施工周期約20～25天，利用裝配式冷水機(jī)房施工工藝，冷水機(jī)房施工工期降低為2天，有效縮短工期，提高施工質(zhì)量，降低安全系數(shù)，改善現(xiàn)場施工環(huán)境。