淺談裝配式施工技術在機電安裝工程中的運用

周陳輝 中鐵建大灣區(qū)建設有限公司

1 前言

隨著建筑市場競爭越加的激烈，越來越多的建筑企業(yè)及裝配工廠通過進行技術創(chuàng)新來實現(xiàn)進一步發(fā)展的目標。裝配式建筑施工技術就是技術創(chuàng)新的最直接的表現(xiàn)，已經(jīng)得到了普遍的重視，這種新型技術在機電安裝工程中發(fā)揮了重要的作用。該技術主要是通過深化設計、預制砌筑墻體、管線工廠化預制加工、機電設備空間預留現(xiàn)場拼接等來實現(xiàn)。如何通過預制裝配式施工技術更好的實施機電安裝工程的任務，將是今后重點研究的方向。

2 機電安裝工程中裝配式施工的現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)企業(yè)研究及應用情況

在國內(nèi)機電安裝工程中裝配式施工還是一個比較新生的事物，許多技術標準和工藝規(guī)程都不健全，但是國內(nèi)一些大型企業(yè)已經(jīng)在這方面有所研究，并已經(jīng)在試點項目上進行了應用。如廣州紅酒庫項目施工中，空調(diào)管道、空調(diào)器閥組、水泵機組等都采用了裝配式施工技術。通過查詢相關資料所知，目前此技術的應用范圍還是比較局限。在裝配式建筑施工技術剛起步的初級階段，機電安裝專業(yè)的裝配式施工是沒有能力與土建專業(yè)同時全面大力推進的，欲速則不達，要把有限的研究側重于設備機房、管道井等設備、管線密集的地方，然后再逐一向其他技術領域擴展。

2.2 施工中實際應用情況

根據(jù)當前建筑工程的結構，分為非裝配式和裝配式。非裝配式建筑工程中，機電工程同樣可以用到裝配式施工技術，尤其是在設備機房（機房、泵房、閥站等）、管道井等比較獨立的空間中，裝配式技術可以發(fā)揮它的大部分優(yōu)勢，加快施工進度、減少施工成本等，現(xiàn)在很多非裝配式項目中都得到了應用。然而在裝配式建筑中，其裝配化無統(tǒng)一的標準，所以需根據(jù)不同的裝配式施工技術而采取不同的方案。機電安裝工程采用預制裝配式施工的，現(xiàn)階段比較容易實現(xiàn)的是由車間預制生產(chǎn)加工，運至安裝現(xiàn)場后再組裝成成品，種類主要有管道井綜合支架、走廊綜合支架、機房綜合支架、線槽、橋架及成套型設備、基礎等。

3 機電安裝工程中裝配式技術實施基本流程

3.1 預制裝配式基本流程

①BIM模型設計或深化設計→②現(xiàn)場尺寸復核→③導出預制加工圖→④預制加工尺寸復核→⑤工廠化預制加工→⑥成品工廠預組裝→⑦運輸至現(xiàn)場→⑧現(xiàn)場裝配施工。

3.2 實施流程描述

（1）深化設計可采用BIM搭建的模型來實現(xiàn)，也可以使用傳統(tǒng)的CAD畫圖軟件優(yōu)化、深化設計，現(xiàn)在比較先進、效率更高、效果更好的屬于采用BIM技術。經(jīng)過管線碰撞測試，綜合管線的布置經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后，最終得出的深化設計圖、BIM模型或施工方案都能反應現(xiàn)場的機電系統(tǒng)實際情況，根據(jù)模型、方案來指導施工。BIM模型如圖1、圖2所示。

圖1 BIM模型（一）

圖2 BIM模型（二）

（2）得到深化設計圖或BIM模型建立后，由項目專業(yè)工程師進行審圖后由專業(yè)測量人員對現(xiàn)場既有的坐標、標高進行復核，對規(guī)格尺寸進行校核，防止深化設計圖或BIM模型與現(xiàn)場不符。

（3）從經(jīng)過最終確認的深化設計圖或BIM模型中導出預制加工圖（部分管段圖、局部管線綜合圖、機房設備安裝圖等），其精度堪比機械制圖，可直接用于指導預制加工。

（4）后方工廠或預制加工區(qū)拿到預制加工圖和項目部加工任務書后，再與機電單位進行最終尺寸復核，核查加工的可行性。裝配式預制加工廠如圖3所示，加工件如圖4所示。

圖3 裝配式預制加工廠

圖4 加工件

（5）工廠根據(jù)項目部提供的加工任務書和預制加工圖紙，按照機械制造的工藝質(zhì)量要求，進行管道、部件材料的分段制作加工。

（6）根據(jù)加工好的管道、部件進行預組裝，核查加工部件的尺寸精度和確保部件的質(zhì)量。

（7）對現(xiàn)場的安裝條件進行確定無誤后，督促加工廠及時把預制構件運送至安裝現(xiàn)場，保證按時開展裝配式機電安裝工作。加工進場的是預制加工好的局部構件或者安裝件，這些構件大部分質(zhì)量大、占用空間大，加上構件需要按照特定順序安裝或臨時存放，所以需提前規(guī)劃好堆放方案和二次搬運方案。

（8）現(xiàn)場安裝人員、設備、安裝方案、吊裝方案等均滿足施工的情況下進行預制構件的組裝。

4 機電安裝工程中裝配式技術施工特點

4.1 機電安裝與土建施工的關系緊密相連

機電設備的安裝一般都不是單獨進行的，與土建施工具有較強的協(xié)同性。一般都是在土建施工的基礎上而進行的，土建施工必須滿足機電設備安裝的條件并移交符合要求的機電安裝作業(yè)面，所以土建施工作業(yè)的好壞決定著機電設備安裝的基礎。因此，在工程初期階段最重要的便是要做好各項基礎工作（如尺寸復核、預埋等），二者的有效配合是推動工程建設往優(yōu)質(zhì)項目前進的關鍵。

4.2 場外工廠化預制能夠提高制作質(zhì)量水平

在是實施機電安裝工程預制裝配式技術時，在對管段、支架等進行預制加工的過程中，全部都是由在專業(yè)的生產(chǎn)車間中完成，加工全過程都嚴格遵照相關質(zhì)量標準進行控制，而且加工工人的操作技能水平比現(xiàn)場施工工人更加熟練，使預制加工質(zhì)量得到有效提升，有效提升了機電安裝工程的整體質(zhì)量。

4.3 現(xiàn)場安全隱患和環(huán)境污染得到有效控制

在過去的傳統(tǒng)施工現(xiàn)場，包含了切割、打磨、焊接、油漆等工作，導致在施工時容易出現(xiàn)安全事故，對工作人員的生命安全產(chǎn)生了嚴重威脅。此外，還會對生態(tài)環(huán)境造成污染，不利于我國實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。通過裝配式技術，可以減少火災安全隱患、噪聲污染和粉塵污染等，大大改善作業(yè)環(huán)境，不但提升了施工效率，還確保了施工質(zhì)量與安全。

4.4 提高施工的集成化，提高美觀度

通過BIM建模對管道布置進行優(yōu)化，可以采用特定區(qū)域內(nèi)的暖通、給排水、電氣等各個專業(yè)管道一體化預制加工，可以達到各專業(yè)管線、支架同步施工，可有效避免交叉作業(yè)以及互相干擾的情況。由于都采用統(tǒng)一加工方式和施工工藝，現(xiàn)場整齊美觀，真正實現(xiàn)了安裝工程精裝化施工，大大提高美觀度。

4.5 BIM技術應用更加廣泛

通過以BIM模型為基礎轉(zhuǎn)換成的預制加工設計圖紙，能精確指導工廠預制加工，能夠?qū)Π惭b技術人員進行全面性、可視化的指導。提高預制加工質(zhì)量的同時還減少六成以上的現(xiàn)場作業(yè)量。促使質(zhì)量、進度、管理水平都得到顯著的提高，很好地提高了施工效率。

5 機電安裝工程中裝配式技術存在的問題

（1）裝配式機電工程安裝是指規(guī)劃設備的類型和大小。但就目前來說，市場秩序比較混亂、界限模糊，還沒有一個明確的規(guī)范性文件。各地及各企業(yè)在探索裝配式施工的應用中，仍處于初步的嘗試階段，成熟的、能推廣的技術規(guī)范較少，導致一些人員企圖蒙混過關，造成安裝時存在安全隱患，影響施工進度。

（2）缺少與其他專業(yè)裝配式施工的協(xié)同發(fā)展，容易導致機電專業(yè)與建筑結構、裝修專業(yè)等相關專業(yè)施工進度的脫節(jié)及現(xiàn)場安裝的交叉沖突，無法發(fā)揮該施工技術效率高、環(huán)保、節(jié)材及維保簡便等方面的優(yōu)勢。

（3）技術人才缺乏，預制機電設備安裝中，專業(yè)技術人員的水平對施工優(yōu)劣起著決定性的作用。如果安裝人員對預制安裝流程及規(guī)程了解不夠充足，會導致后續(xù)施工無法嚴格按照施工圖紙進行施工。如果安裝人員對構件的功能了解不足，則會導致安裝位置偏差甚至錯誤、參數(shù)設置不合理等安裝錯誤的問題產(chǎn)生，威脅整個建筑的安全。人才是預制裝配式施工技術發(fā)展的重要因素，需要企業(yè)通過各層次全方面培養(yǎng)具有高素質(zhì)的技術人員和項目管理人員。

6 機電安裝工程中裝配式技術發(fā)展趨勢

通過試點項目以及國家、政府出臺的相關政策，不難看出今后機電工程甚至整個建筑工程運用裝配式技術是主流是大勢所趨。預制裝配式安裝技術今后的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面。

（1）通過各級政策投資項目和試點項目來實現(xiàn)預制裝配式施工技術的推廣，使得該技術逐漸成為建筑施工中的常用技術。當政府投資經(jīng)濟適用房和公共建筑時，既實現(xiàn)了預制裝配施工技術的宣傳推廣，又能使更多的建筑企業(yè)和加工廠充分認識到該技術的應用價值，促使預制裝配施工技術逐步得到大眾認可與運用。

（2）隨著預制裝配施工技術的推廣和應用，預制裝配施工技術將進一步向集成化方向發(fā)展。結構專業(yè)、建筑裝飾和機電安裝專業(yè)相互協(xié)同作用必定是未來機電安裝工程預制裝配施工的一個重要發(fā)展趨勢。

（3）在機電安裝工程預制施工過程中，由于加工區(qū)的強固定化特點，預制工人工作環(huán)境得到改善，行業(yè)管理標準將進一步得到完善并順利實施。預制工人已不再是傳統(tǒng)的建筑工人，而是更專業(yè)的工業(yè)工人，所以加工工人必定會向產(chǎn)業(yè)工人方向的發(fā)展，所以要積極加強加工工人的技能培訓將是未來一大發(fā)展趨勢。

（4）預制裝配式安裝技術會用到大量的BIM技術，將BIM技術應用到建設項目中與BIM技術的相互促進發(fā)展，實現(xiàn)工程項目的信息化，進一步促進建設的“產(chǎn)業(yè)化”。

7 結束語

隨著對建筑行業(yè)要求的不斷提高，所以安裝工藝的要求也在同步提高。更為系統(tǒng)化、科學化發(fā)展是這個時代給予機電工程安裝的要求，也是我們對這一工程的要求。隨著中國建筑行業(yè)的發(fā)展，預制裝配式施工技術也必然會迎來一個美好的機遇，相信機電安裝技術也將有一個質(zhì)的飛躍，帶動整個建筑行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。