單元模塊化制冷機(jī)組循環(huán)水泵預(yù)制裝配技術(shù)

張 炯，何 毅，番成有，陳 榮

（云南建投第三建設(shè)有限公司，昆明 650011）

0 引言

制冷機(jī)組循環(huán)水泵預(yù)制裝配技術(shù)要求施工人員根據(jù)現(xiàn)場的安裝條件進(jìn)行模塊安裝操作，為精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)機(jī)電安裝領(lǐng)域的工廠化預(yù)制，模塊組件須提前在場外進(jìn)行預(yù)制加工，待現(xiàn)場具備足夠的安裝條件時，將預(yù)制好的模塊進(jìn)行快速組裝，節(jié)約時間與人力成本的投入。另外，施工技術(shù)人員需對預(yù)制裝配技術(shù)有足夠的了解，加強(qiáng)施工人員自身的技術(shù)管理，確保施工誤差控制在允許的范圍內(nèi)，以通過該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用為建筑機(jī)電裝配行業(yè)帶來更大的社會效益，使該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)充分得到展示。隨著國內(nèi)建筑裝配行業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)電安裝工程在整個建筑的施工周期不斷被壓縮。目前大多數(shù)機(jī)電安裝工程施工仍是較為傳統(tǒng)的施工工藝，交材料和配件運(yùn)到安裝現(xiàn)場，在現(xiàn)場進(jìn)行管道施工，時間周期長且作業(yè)人員的工作環(huán)境得不到保證。由于裝配式機(jī)房施工過程高效快速、施工現(xiàn)場所需焊接量少、組裝時間短等優(yōu)勢，近年來，該技術(shù)在機(jī)電工程機(jī)房泵體施工中大受贊譽(yù)并得以廣泛使用。在2017 版的《建筑業(yè)10 項(xiàng)新技術(shù)》中，“基于BIM 的管線綜合技術(shù)、機(jī)電管線及設(shè)備工廠化預(yù)制技術(shù)”被納入其中，可見該項(xiàng)技術(shù)越來越受到施工建筑行業(yè)的認(rèn)可，也受到廣大施工單位的推廣[1]。本工程選取某機(jī)電總承包項(xiàng)目空調(diào)機(jī)房作為模塊化預(yù)制裝配式施工實(shí)踐。

1 BIM模型的精準(zhǔn)建立與優(yōu)化

基于BIM 模型的科學(xué)運(yùn)用，能夠快速完成較高精度的模型搭建，繪制出工業(yè)級別的各部分裝配圖紙[2]。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)美學(xué)、人體工程學(xué)等因素，在安裝過程中采取合理的節(jié)能措施，使得該機(jī)房的安裝更加高效、美觀，符合使用者的操作習(xí)慣，滿足該空調(diào)機(jī)房建設(shè)的實(shí)際運(yùn)維需求。

1.1 科學(xué)的單元模塊劃分

在進(jìn)行模塊深化設(shè)計(jì)時，應(yīng)將機(jī)房的安裝劃分為不同層次的單元模塊，將不同的單元模塊組件在進(jìn)場前完成預(yù)制加工工作，打破傳統(tǒng)模式中“測量一段，安裝一段”式的僵硬化施工流程，在施工現(xiàn)場的機(jī)房裝配可以形象地比喻成兒童搭積木的過程，須搭建的材料已經(jīng)提前完成加工，搭建過程耗時短、完成效率高、工期控制好，保證充分發(fā)揮制冷機(jī)房內(nèi)循環(huán)水泵的單元模塊化裝配技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

以某工程的機(jī)電總承包項(xiàng)目空調(diào)機(jī)房模塊化預(yù)制裝配為例。該工程為超高層研發(fā)用房，建筑高度170 m，地下2 層，地上35 層。制冷機(jī)房位置在地下負(fù)2 層，面積大約660 m2?？照{(diào)冷凍水系統(tǒng)采用變流量一次泵、主機(jī)定流量系統(tǒng)。兩管制，閉式循環(huán)供應(yīng)。整個系統(tǒng)由4臺離心式冷水機(jī)組、6臺臥式雙吸泵、10臺臥式端吸泵組成，提供7 ℃/12 ℃的空調(diào)冷凍水，其中一臺離心機(jī)作為蓄冷主機(jī)，891 m3的消防水池兼做蓄冷水池，在晚上電價低谷時蓄冷，第二天晚上供加班低負(fù)荷的時候再使用。以該項(xiàng)目的水泵配置與現(xiàn)場施工情況為單元劃分依據(jù)，一個模塊單元為2 個冷凍水泵、2 臺冷卻水泵，共計(jì)10個水泵單元。因此整個空調(diào)機(jī)房制冷系統(tǒng)總計(jì)水泵單元模塊為10個，除此以外，每一個單元模塊配備充足的結(jié)構(gòu)組件，例如水泵、閥門、管道等。泵體機(jī)組單元模塊BIM 圖如圖1所示。

圖1 泵體機(jī)組單元模塊BIM圖示

1.2 三維工程圖到三維加工零件圖的轉(zhuǎn)變

在水泵單元模塊化組件預(yù)制前，利用BIM 軟件對機(jī)房整體進(jìn)行全方位地參數(shù)精確測量，并完成立體模型搭建。以生產(chǎn)廠家所呈現(xiàn)的產(chǎn)品樣冊為依據(jù)，建立循環(huán)水泵單元模塊中各個組件的產(chǎn)品庫，繪制各個零件的裝配圖紙，呈現(xiàn)出詳細(xì)的支架細(xì)節(jié)部分節(jié)點(diǎn)。裝配圖紙的繪制過程必須保持嚴(yán)密的高精度控制，對于零件的加工精度必須足夠精準(zhǔn)，零件參數(shù)控制為毫米級[3]。在配備嚴(yán)密裝配圖紙的基礎(chǔ)上，將圖紙交由具有生產(chǎn)資質(zhì)的廠家完成模塊預(yù)制。裝配加工圖如圖2所示。

圖2 裝配加工圖

2 模塊預(yù)制及管段加工

2.1 鋼結(jié)構(gòu)框架的預(yù)制與組裝

對鋼結(jié)構(gòu)框架的底盤加工采取嚴(yán)密的質(zhì)量控制措施，所選用的鋼材為16號工字鋼，利用滿焊焊接可以有效增強(qiáng)水泵單元模塊中鋼結(jié)構(gòu)底盤的抗壓能力。在水泵單元連接處，利用工字鋼完成結(jié)構(gòu)連接，能夠有效增加該單元模塊的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。工字鋼的下料尺寸以交付廠家的設(shè)計(jì)裝配圖紙要求為準(zhǔn)。除底盤外，鋼結(jié)構(gòu)框架中的立柱、橫梁等結(jié)構(gòu)所采用的加工材料也為16號工字鋼，通過制作精良的三角鋼板進(jìn)行螺栓連接工作，能夠大大方便后續(xù)的拆卸，螺栓連接所采用的螺栓規(guī)格為M10。

鋼結(jié)構(gòu)框架的組裝過程，應(yīng)選用具有資質(zhì)的安裝人員，嚴(yán)格遵循相關(guān)安裝流程進(jìn)行安裝。在安裝前應(yīng)對底盤、立柱、橫梁等組件進(jìn)行噴漆，以防止其后續(xù)使用過程中發(fā)生銹蝕；在鋼結(jié)構(gòu)框架組裝前，應(yīng)對底盤的水平度進(jìn)行測試，確保底盤水平；組裝過程中，依據(jù)產(chǎn)品編號依次進(jìn)行再完成；組裝工作完成后，應(yīng)有專門的質(zhì)檢人員檢查組裝中的螺栓是否全部擰緊到位并對鋼結(jié)構(gòu)框架的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行測試，若發(fā)現(xiàn)有螺栓的松動或框架穩(wěn)定性不能達(dá)標(biāo)，應(yīng)進(jìn)行二次施工[4]。鋼結(jié)構(gòu)框架組裝過程如圖3所示。

圖3 鋼結(jié)構(gòu)框架組裝過程

2.2 循環(huán)水泵惰性塊的預(yù)制

惰性塊的制作技術(shù)為型鋼不切割熱煨彎技術(shù)。根據(jù)不同的水泵惰性塊尺寸，在工字鋼的兩個短邊上應(yīng)進(jìn)行顯著的標(biāo)記，準(zhǔn)確標(biāo)記出需煨彎的位置，利用等離子切割機(jī)沿45°角方向切割出90°角，在該角度上利用氧氣乙炔燒制所標(biāo)記的煨彎位置，將其充分燒紅后直接煨彎成90°[5]。惰性塊煨彎大樣圖如圖4所示。

圖4 惰性塊煨彎大樣圖

通常情況下，型號100 mm×100 mm 的鋼筋網(wǎng)為惰性塊內(nèi)部的編制尺寸。采用c30型號的混凝土進(jìn)行澆筑[6]。在澆筑完成的混凝土初步凝結(jié)后，需安裝地漏。地漏的平面與惰性塊鋼材的上緣距離約為7 cm，地漏材質(zhì)為不銹鋼材質(zhì)?；炷帘砻嬉媚灸ㄗ訉⑵浯昶?，并保持惰性塊的四周高度大于中間，使得鋼材中心在靠近地漏的方向內(nèi)產(chǎn)生一定的坡度，確保惰性塊產(chǎn)生的積水能夠順利通過地漏及時排出[1]。

2.3 管道加工

依據(jù)BIM 系統(tǒng)精準(zhǔn)測量所繪制的裝配圖紙要求，進(jìn)行現(xiàn)場管道的下料與焊接。在管道加工現(xiàn)場，利用“工廠化”的管理方式進(jìn)行預(yù)制管理，充分發(fā)揮工廠化加工方式的高效性，保證管道加工的質(zhì)量，為后續(xù)的裝配工作提供保障；已經(jīng)完成加工制作的管道需按照所對應(yīng)的裝配圖紙與閥門等組件共同組成管道單元，管道單元須有特定的存放地點(diǎn)，并有專人負(fù)責(zé)監(jiān)管，防止管道單元因外力原因出現(xiàn)損壞。管道單元的預(yù)先制作完成，有利于后期的循環(huán)水泵單元結(jié)構(gòu)安裝工作，能夠有效提高裝配效率[2]。

3 現(xiàn)場裝配施工

循環(huán)水泵單元模塊化的拼裝工作應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)框架組件完成后進(jìn)行，現(xiàn)場裝配施工包括模塊裝配與模塊運(yùn)輸兩部分，具體施工要點(diǎn)如下。

3.1 模塊裝配

（1）循環(huán)水泵惰性塊安裝

循環(huán)水泵惰性塊的水平運(yùn)輸可以直接利用叉車完成，將叉車的叉手插入位于水泵惰性塊下方的凹槽內(nèi)，使循環(huán)水泵惰性塊位于叉車上，并將該惰性塊運(yùn)輸?shù)浇M裝區(qū)域，再利用吊裝帶將其捆扎，用叉車的貨叉吊起吊裝帶。惰性塊的吊裝過程應(yīng)緩慢進(jìn)行，施力過程中逐漸加力，切不可忽然發(fā)力；后將循環(huán)水泵惰性塊與鋼結(jié)構(gòu)框架內(nèi)的底盤減震彈簧位置對準(zhǔn)，使惰性塊的四角彈簧耳朵能夠充分插入減震彈簧的螺栓內(nèi)部，完成惰性塊的安裝。上述安裝過程全程均要求緩慢平衡，不可操之過急，防止因惰性塊安裝不到位導(dǎo)致返工或影響施工質(zhì)量。

（2）循環(huán)水泵安裝

水泵的轉(zhuǎn)運(yùn)工具為叉車，叉車可以直接將水泵運(yùn)輸?shù)侥K單元的組裝場地內(nèi)，在水泵模塊單元的上方安置吊點(diǎn)，利用吊裝帶與倒鏈能夠?qū)⑺玫跗穑跗鸷髮ζ湮恢眠M(jìn)行精確地調(diào)整，位置調(diào)整準(zhǔn)確后利用螺栓使其充分固定。

（3）閥門與管道安裝

根據(jù)上文中所提到的模塊單元上方的吊點(diǎn)位置，利用倒鏈將管段模塊提起完成安裝。在安裝過程中，為防止管道模塊的破損，利用吊裝帶將其與模塊綁扎在一起，確認(rèn)綁扎牢固，再使用吊裝帶與倒鏈相連接。在完成管道模塊安裝后，利用螺栓將其固定在水泵單元周圍[3]。

3.2 模塊運(yùn)輸

對于模塊運(yùn)輸過程，應(yīng)保證運(yùn)輸場地道路規(guī)劃合理，運(yùn)輸?shù)缆飞蠜]有障礙物和較大坡度。位于制冷機(jī)房內(nèi)的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)備，應(yīng)利用物體鋪墊保持水平，便于單元模塊的順暢運(yùn)輸。水泵單元模塊的水平運(yùn)輸可以利用地坦克完成，利用卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行動力施加，在該設(shè)備的運(yùn)輸過程中，卷揚(yáng)機(jī)的施力方向要保持一致，施力力度緩慢增加，施力速度緩慢。單元模塊運(yùn)輸前與運(yùn)輸后的坡度之間差異不能過大，否則設(shè)備不能平穩(wěn)放置，會導(dǎo)致設(shè)備的傾倒[5]。若在水平運(yùn)輸過程中，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)向，可利用地坦克的方向盤完成轉(zhuǎn)向操作，在前進(jìn)方向的調(diào)整過程中，模塊單元用起道器抬起，提升時速度緩慢，提升高度適宜，所需的提升高度滿足地坦克轉(zhuǎn)向需求即可。運(yùn)輸用地坦克模型示意圖如圖5所示。

圖5 運(yùn)輸用地坦克模型示意圖

4 結(jié)束語

制冷機(jī)組的循環(huán)水泵預(yù)制與裝配技術(shù)可以簡要概括為在施工前通過BIM 技術(shù)的高精準(zhǔn)測量，完成高精度的模型搭建與模塊單元的設(shè)計(jì)與劃分工作，深化單元模塊設(shè)計(jì)，并在材料進(jìn)場前提前交由信譽(yù)度優(yōu)良的生產(chǎn)廠家進(jìn)行模塊的預(yù)制加工與基礎(chǔ)組裝工作，在制冷機(jī)房滿足組裝條件的要求下，將所預(yù)制的模塊單元運(yùn)輸至安裝現(xiàn)場，完成框架的總體裝配工作。制冷機(jī)組的循環(huán)水泵預(yù)制與裝配技術(shù)的主要管理模式為“工廠化”管理，不僅能夠有效保證施工質(zhì)量，還可以大大縮短施工周期，節(jié)約工程的建設(shè)成本，降低人力投入。利用該技術(shù)所建設(shè)完成的制冷機(jī)房，不僅更能體現(xiàn)設(shè)計(jì)美學(xué)，還能夠?yàn)楹笃诰S護(hù)人員的工作創(chuàng)造便捷，并為機(jī)房內(nèi)安裝人員創(chuàng)造良好的施工環(huán)境[7]。綜上所述，制冷機(jī)房循環(huán)水泵單元模塊化預(yù)制裝配技術(shù)在不斷地實(shí)踐與探索中，已經(jīng)獲得較多施工要點(diǎn)與優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，目前已具有相當(dāng)成熟的施工體系，該技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，不會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，屬于環(huán)境友好型技術(shù)，還能夠?yàn)樯鐣砀蟮纳鐣б?，具有良好的?yīng)用前景和極優(yōu)的推廣價值，希望在不久的將來，該技術(shù)發(fā)展能夠取得更多進(jìn)步，邁上新的臺階，使該項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到更多的工程建設(shè)項(xiàng)目之中。