機電裝配式施工在橫琴廣場項目中的應用

范廣顥，郭彥祿，張保衛(wèi)

（1.中交一航局安裝工程有限公司，天津 300457；2.中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

1 匯通橫琴廣場概況

中交匯通橫琴廣場坐落于珠海橫琴，總占地面積為32 453.77 m2，建筑面積為283 543.22 m2，分為1號公寓、2號公寓、3號塔樓，分別高為120 m/37層，100 m/30層，300 m/62層。主要機電管線工程量：橋架3.3萬m，給排水管道7.5萬m，風管13萬m2，空調水管道1.5萬m。

中交匯通橫琴廣場為多功能、綜合性的智能化超高層建筑，其機電系統(tǒng)種類繁多并且非常復雜。機電安裝具有質量要求嚴格、綜合性智能化要求高、系統(tǒng)整體調試難度大的特點，施工過程中機電各專業(yè)自身協(xié)調需要與土建、裝飾等各方交叉配合，使得本機電安裝工程管理難度增大，工程施行中需要兼顧多方因素。機電裝配式施工具有施工效率高，安裝質量好以及綠色環(huán)保無污染等優(yōu)勢，現(xiàn)以橫琴廣場為例，分析機電裝配式施工在項目中的實施與應用[1]。

2 機電裝配式施工的特點及存在問題

機電裝配式施工的特點主要體現(xiàn)在：1）工廠預制、現(xiàn)場裝配、提高施工效率；2）各專業(yè)同步，如風管、水管、電纜橋架預制工作可在各專業(yè)廠家同時進行，可縮短施工工期；3）將管理信息化，配合工廠數(shù)字化管理降低構件成本，并可實時追蹤加工進度，提高工程性價比[2]。

目前超高層機電施工中以下方面需要改進：1）工廠預制的深化設計要求高。超高層管線復雜、空間不足，往往需要結合BIM技術進行管線綜合排布，深化、完善設計，形成加工圖，在施工前期需要加大深化設計投入；2）隨著層數(shù)越來越高，超高層材料運輸存在困難。需要結合整個工程過程進行預制區(qū)域規(guī)劃，統(tǒng)籌管理，從預制、運輸、到現(xiàn)場裝配安裝實現(xiàn)全過程信息化的監(jiān)督管理[3]。

3 機電裝配式施工的實施與應用

機電裝配式施工整體流程可以總結為從設計出具藍圖，藍圖深化設計，工廠預制化加工，以及裝配式安裝。其中BIM技術貫穿于全過程[4]。本文從裝配式支吊架的應用、裝配式機電管線的應用2個方面介紹裝配式施工在橫琴廣場項目上的應用。

3.1 支吊架裝配式應用

傳統(tǒng)安裝工藝采用現(xiàn)場焊接支吊架工藝，主要存在著以下幾方面問題：1）材料浪費：制作過程中因尺寸偏差而導致返工，安裝過程因管線調整而無法繼續(xù)使用；2）安全隱患：型材切割、焊接等過程均在現(xiàn)場完成，特別對于高層建筑，安全隱患很大；3）環(huán)境污染：焊接支吊架制作過程中易產(chǎn)生噪音、廢料等，導致環(huán)境污染；4）安裝制作成本高：焊接支吊架的制作及安裝需要現(xiàn)場的設備工具較多，并且制作工序多，耗時長，對工人的技術要求較高，從而提高了整體成本；5）美觀：傳統(tǒng)焊接支吊架不是標準化產(chǎn)品，現(xiàn)場制作過程容易導致產(chǎn)品外觀粗糙，整體美觀性較差；6）維護成本高：后期基本無法進行維護及維修改造[5]。

裝配式支吊架是以工廠預制零部件，在工地現(xiàn)場進行組裝的支吊架產(chǎn)品，采用標準連接件和標準槽鋼。可以避免上述傳統(tǒng)工藝所出現(xiàn)的各種問題。

以橫琴廣場地下室為例，地下室車道凈高要求2.4 m，車位凈高要求2.2 m，地下一層和地下二層層高僅3.3 m，除去建筑板厚及梁的截面高度，梁底距建筑板凈高約2.9 m。地下室設備間包含熱交換機房、配電室、變電所、發(fā)電機房、風機房以及隔油機房，各個功能性房間管線匯聚在一起，其中包括DN600、DN450的空調水管、寬度2 000 mm的風管以及若干橋架和水管，機電管線布置空間不足0.5 m，局部區(qū)域更低，如1號、2號住宅走廊等處，地下室走廊管線見圖1。

各專業(yè)相互交叉，施工難度大，按照傳統(tǒng)施工方法無法滿足工期要求和安裝條件，為了縮短工期，節(jié)約現(xiàn)場施工場地，本項目采用裝配式支吊架[6]。具體應用如下：

1）利用BIM技術進行現(xiàn)場交底，確?，F(xiàn)場預組裝以及后續(xù)安裝的質量。

在BIM技術的指導下，使用Lumion軟件制作裝配式支吊架安裝示意視頻，充分利用BIM技術可視化的優(yōu)勢，將底座定位、預組裝以及裝配化安裝的施工流程直觀地展示給操作人員，確保各管線位置、標高準確。裝配式支吊架安裝效果圖見圖2。

2）利用Revit，Nawisworks等BIM技術軟件協(xié)同操作進行設計圖紙的深化，完善橫琴廣場機電BIM模型，提前解決管線碰撞問題，并通過使用Magicad插件對各個區(qū)域不同管線進行受力計算，確定支吊架的形式和受力桿件截面尺寸。最后從Magicad中導出支吊架明細表，為支吊架在加工廠的預制提供條件。支吊架形式確定及綜合支架受力計算分別見圖3、圖4。

圖3 支吊架形式確定Fig.3 Determining form of support and hanger

圖4 綜合支架受力計算表Fig.4 Comprehensive support force calculation table

3.2 機電管線裝配式應用

相比于現(xiàn)場傳統(tǒng)加工安裝，機電管線裝配式能帶來更高的經(jīng)濟效益，具體對比見表1。

表1 現(xiàn)場傳統(tǒng)加工與機電管線裝配式對比Table 1 Comparison of traditional field processing and assembly type of MEPpipeline

本項目地上樓層除避難層外其它樓層機電管線相差很小，選取4F為樣板層進行管線優(yōu)化排布，完成后地上其余樓層機電管線均可按樣板層制作安裝，最大化利用機電裝配式批量生產(chǎn)工的優(yōu)勢[7]。機電管線裝配式施工流程見圖5。

圖6 碰撞位置深化設計前后對比Fig.6 Comparison of pipeline collision location before and after deepened design

圖5 機電管線裝配式施工技術路線Fig.5 Technical route for construction of assembled MEP pipelines

1）BIM深化設計

由于傳統(tǒng)二維圖紙自身的局限性，往往在設計中存在著“錯漏碰缺”，從而造成大量的返工。通過BIM技術建立信息模型后，利用Nawisworks軟件提供的碰撞檢查功能就可以找到存在問題的具體位置，導出位置并生成報告后快速發(fā)現(xiàn)問題點。在B1管線夾層中，風管與結構梁，風管自身以及與其他專業(yè)初始共計608處碰撞，通過報告將沖突位置返回Revit進行管線綜合優(yōu)化，最終達到“零”沖突。利用BIM深化設計效果見圖6。

2）管段分段優(yōu)化/加工圖紙繪制

通過深化設計優(yōu)化綜合管線排布后，需對模型中風管進行分段處理，分成標準段和非標準段。在本項目中，空調風管標準段長度1 130 mm，防排煙風管采用角鐵法蘭，標準段長度1 200 mm。非標準段風管即為變徑、抬高、彎頭、三通、四通等異形件以及不足1 130 mm或1 200 mm風管。標準確立后將圖紙利用Fabrication軟件進行分段，生成的數(shù)據(jù)包輸入一體化加工設備系統(tǒng)進行預制加工。

3）現(xiàn)場預組裝及安裝

加工完成的成品構件運抵現(xiàn)場后，通過二維碼信息確定安裝位置進行預組裝，二維碼由Ebim軟件自動生成，信息包含材料名稱、材質、系統(tǒng)類型、安裝部位等。風管二維碼見圖7。

圖7 風管二維碼Fig.7 The QR code of the air duct

管件分段組裝后通過升降平臺進行安裝。由于工廠制作精度高、管件位置信息準確，可實現(xiàn)安裝位置“毫米級”誤差控制，確保安裝質量?，F(xiàn)場只進行拼裝，而加工過程均在工廠完成，現(xiàn)場實現(xiàn)了“零焊接”，做到環(huán)保無污染，保證了安全性，提高了社會效益[8]。

4 結語

本工程機電系統(tǒng)種類繁多復雜，安裝質量要求嚴格，各專業(yè)相互交叉，施工難度大。通過前期BIM策劃，深化設計，施工過程持續(xù)優(yōu)化完善，保證了工程品質，提高了施工效率，優(yōu)化了工期結構，并且大大減少了現(xiàn)場明火作業(yè)，提高了安全性。為今后同類超高層項目機電裝配化施工積累了寶貴經(jīng)驗。