建筑機(jī)電綜合管線施工技術(shù)研究

羅鐘偉

（山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司上海分公司，上海 200122）

0 引言

機(jī)電綜合管線施工通常包含暖通空調(diào)、電源、壓力排水管、消防等管線，在實(shí)際布線環(huán)節(jié)需遵循管線避讓、墻板梁結(jié)構(gòu)布設(shè)、橋架搭建方式、綜合支架的使用等基本原則，運(yùn)用CAD 軟件、BIM 技術(shù)進(jìn)行線路設(shè)計(jì)圖與施工方案信息的整合統(tǒng)計(jì)，加強(qiáng)各專業(yè)及技術(shù)的配合，為建筑機(jī)電綜合管線施工質(zhì)量提供保障。

1 技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

1.1 室內(nèi)建筑

1.1.1 暖通空調(diào)施工

在建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)施工環(huán)節(jié)，當(dāng)前已引入集成式制冷機(jī)房的設(shè)計(jì)方案，以機(jī)房節(jié)能控制為目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)施工方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在工廠完成壓縮機(jī)組、換熱器、電氣控制系統(tǒng)等模塊的集成式預(yù)制和一體化裝配，運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行組裝處理，可實(shí)現(xiàn)制冷量的靈活調(diào)節(jié)，依托關(guān)聯(lián)控制模式進(jìn)行冷水機(jī)組、冷凍機(jī)組、冷卻塔等設(shè)備的協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的高效、節(jié)能運(yùn)行，并且節(jié)約占地空間近1/3，年運(yùn)行效率至少提升30%[1]。在施工技術(shù)應(yīng)用上，引入系統(tǒng)集成、關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)控制兩大核心技術(shù)指導(dǎo)具體施工，金屬內(nèi)保溫風(fēng)管由工廠預(yù)制加工成型，待將運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)后無須進(jìn)行二次保溫，僅需指導(dǎo)施工人員依據(jù)作業(yè)規(guī)范依次完成風(fēng)管的吊裝、連接與固定處理，即可高效快捷完成風(fēng)管安裝作業(yè)，縮短工期、提高效率，并且此類保溫風(fēng)管支持貼墻、貼壁安裝，更好地節(jié)約安裝空間，提升建筑空間利用價(jià)值。

1.1.2 電氣設(shè)備安裝

以樓宇報(bào)警系統(tǒng)的綜合管線施工為例，可將防盜、火災(zāi)兩種報(bào)警系統(tǒng)的弱電總線插槽進(jìn)行同步安裝，節(jié)省安裝空間；在電纜導(dǎo)管安裝環(huán)節(jié)，考慮到有限空間不支持多圈電纜的纏繞，因此選擇在水管處進(jìn)行電纜導(dǎo)管的安裝定位；在施工過程中，要求施工人員注意隨時(shí)進(jìn)行已完工管道安裝效果的檢查，避免與嵌入式管道及其他零件產(chǎn)生干涉問題，保證管道施工質(zhì)量[2]。

1.1.3 其他技術(shù)要求

在建筑內(nèi)部管道施工環(huán)節(jié)，需明確不同區(qū)域管線、設(shè)備布局、方向、數(shù)量、管徑等基本信息，在圖紙上做好標(biāo)記；在涉及大管徑管道的支吊架制作環(huán)節(jié)，務(wù)必結(jié)合建筑物布局與實(shí)際施工要求進(jìn)行精確計(jì)算，完成施工方案論證，并且在將管道吊裝至屋頂時(shí)，還需做好固定螺栓承載力的檢驗(yàn)，保證施工質(zhì)量安全；在管道安裝連接方式上，結(jié)合管道材質(zhì)選用聯(lián)軸器或螺栓進(jìn)行連接固定，做好管道焊接工藝的控制，落實(shí)管道保溫隔熱措施，并經(jīng)由封閉性測(cè)試進(jìn)行管道安裝質(zhì)量的檢驗(yàn)，保證施工工藝達(dá)標(biāo)。

在管線綜合布置施工中，還需明確以下避讓規(guī)則的通用性：①在管道安裝環(huán)節(jié)，通常依據(jù)電管、水管、風(fēng)管的順序進(jìn)行縱向管道的排列，并遵循小管避讓大管、有壓避讓無壓等原則，注意結(jié)合建筑布局進(jìn)行排水管道坡度的設(shè)計(jì)；②在不同管道安裝距離要求上，以主梁底部為基準(zhǔn)，確保與消防干線橋架、母線槽等至少間隔100mm，對(duì)于噴淋管等水管可緊貼主梁底部安裝；對(duì)消防管道、噴淋管與電纜橋架涉及交叉問題時(shí)，需保證電纜橋架上彎乙字彎過上述管道；分別以主梁底部、次梁底部為基準(zhǔn)，完成新風(fēng)管與風(fēng)機(jī)盤管的安裝，并且保證冷凝水排水口位于排放坡度頂端以上；③在大規(guī)格風(fēng)管與其他管道的交叉部位，切忌安裝吊架，保證管底凈空；④當(dāng)噴淋頭的安裝定位噴射范圍內(nèi)存在橋架、線槽時(shí)，需結(jié)合空間布局進(jìn)行噴淋頭位置的調(diào)節(jié)；⑤在排風(fēng)口、排煙口等部位，不允許存在障礙物遮擋，并且需做好管道防護(hù)措施。

1.2 室外建筑

室外綜合管線施工內(nèi)容主要涉及給水管道、雨污水管道、壓力管道、高壓電力或通訊線纜、強(qiáng)弱電控制、照明以及消防系統(tǒng)等綜合管線施工內(nèi)容，需嚴(yán)格基于相關(guān)部門審批要求與技術(shù)文件進(jìn)行機(jī)電綜合管線施工要求的審核，包括對(duì)施工圖紙中標(biāo)注的管線規(guī)格、型號(hào)、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行審核，對(duì)施工技術(shù)是否符合工程建設(shè)要求進(jìn)行審核；在施工過程中涉及方案修改與變更問題時(shí)，需經(jīng)由設(shè)計(jì)、建設(shè)、監(jiān)理等主體審批通過后，方可繼續(xù)開展施工作業(yè)；在室外建筑機(jī)電管道平面布局上，需明確架空、埋地等不同鋪設(shè)方式的適用情況及具體鋪設(shè)要求，控制好管道與相鄰管道、周邊建筑物、地溝、支架等的間距（如表1 所示），并且明確管道走向、標(biāo)高、規(guī)格、數(shù)量等信息，提高現(xiàn)場(chǎng)施工管理水平[3]。以地下室機(jī)電管道布局為例，通常需將管道長(zhǎng)度、寬度分別控制在2500～3000mm、450～800mm 范圍內(nèi)，并以建筑大梁所在位置為基準(zhǔn)，沿底部完成地下室管道定位與布置。

表1 管道敷設(shè)距離要求

2 基于BIM 技術(shù)輔助實(shí)現(xiàn)綜合管線優(yōu)化

2.1 工程概況

以某公寓式酒店機(jī)電設(shè)備安裝工程為例，施工主體為一棟多層建筑物，建筑樓層高度為33m，大梁、梁底高度分別為7.5m 和24.5m，對(duì)此業(yè)主方要求將中間標(biāo)高控制在23m。在酒店走廊機(jī)電管線布局上，包含3 個(gè)規(guī)格尺寸分別為2.0m×1.5m、1.5m×1.0m 和2.0m×1.5m 的強(qiáng)電橋架，1 根保溫層厚度為 0.5m 的熱水管，1 根DN50 鋼塑復(fù)合冷水管以及1 路DN145 噴淋總管組成。

2.2 BIM 技術(shù)在綜合管線優(yōu)化中的應(yīng)用

2.2.1 前期準(zhǔn)備

為實(shí)現(xiàn)建筑機(jī)電綜合管線優(yōu)化，首要前提是建立各專業(yè)協(xié)同配合機(jī)制，為模型構(gòu)建及后期檢測(cè)做好準(zhǔn)備。以該項(xiàng)目為例，通過利用CAD 軟件預(yù)先繪制包含軸網(wǎng)尺寸、標(biāo)高數(shù)據(jù)的施工圖紙，將其輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中生成BIM 模型，并且對(duì)CAD 圖紙中標(biāo)注的數(shù)據(jù)及具體細(xì)節(jié)參數(shù)進(jìn)行處理，將各內(nèi)容要素轉(zhuǎn)移至統(tǒng)一位置點(diǎn)，便于后期將模型導(dǎo)入Revit 軟件中實(shí)現(xiàn)軸網(wǎng)的統(tǒng)一，保證管道布局的一致性，如圖1 所示。

圖1 管道綜合

2.2.2 模型建構(gòu)

在生成整體BIM 模型的基礎(chǔ)上，還應(yīng)細(xì)化機(jī)電綜合模型及各機(jī)電構(gòu)件三維模型的設(shè)計(jì)。以土建模型為例，結(jié)合該建筑物結(jié)構(gòu)布局，選取面、結(jié)構(gòu)梁柱與頂板等結(jié)構(gòu)件進(jìn)行土建模型的設(shè)計(jì)，考慮到其中通風(fēng)管道及各管件占地空間較大，因此依照“小管讓大管”原則進(jìn)行暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的保留，并且對(duì)各管道系統(tǒng)賦予一個(gè)高度值，生成三維立體化模型，即可直觀呈現(xiàn)管線綜合布置效果及管道走向。

2.2.3 碰撞檢測(cè)

采用Navisworks 軟件進(jìn)行BIM 模型的碰撞檢測(cè)，待將導(dǎo)出文件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后，運(yùn)用該軟件進(jìn)行各系統(tǒng)碰撞檢測(cè)，從中發(fā)現(xiàn)冷凍機(jī)房高復(fù)雜度設(shè)計(jì)不利于機(jī)電管線布局、機(jī)房布局增大深化設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)難度等問題。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合以往設(shè)計(jì)成果與BIM 模型提供方案，圍繞以下四個(gè)層面進(jìn)行管線深化設(shè)計(jì)方案的編制：①將原有分散布設(shè)的管線緊貼梁體布置，用于為后續(xù)機(jī)電設(shè)備安裝預(yù)留充足空間；②減少管道連接部位彎頭數(shù)量，借此降低管道阻力，縮減安裝成本；③依照“小管讓大管”“有壓讓無壓”原則進(jìn)行管線布設(shè)，實(shí)現(xiàn)管線布設(shè)標(biāo)高及管道支架規(guī)格型號(hào)的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)、提高施工效率；④選取機(jī)電設(shè)備出口進(jìn)行減震用支架的布設(shè)，并選用工字鋼、槽鋼制成支架，用作空調(diào)系統(tǒng)水平方向管道的支撐結(jié)構(gòu)。

2.2.4 三維可視化交底

待利用BIM 模型完成施工方案的深化設(shè)計(jì)后，運(yùn)行軟件可生成機(jī)電管線布局的三維立體化呈現(xiàn)效果，直觀展示綜合管線、機(jī)電設(shè)備的空間關(guān)系及其支架結(jié)構(gòu)、安裝位置等，并且可導(dǎo)出帶有具體參量標(biāo)注的平面圖、剖面圖等圖紙，便于向施工人員進(jìn)行可視化交底，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供可靠指導(dǎo)。此外，還可運(yùn)用算量軟件完成不同施工部位、施工區(qū)域具體工程量的測(cè)算，為工程采購(gòu)、進(jìn)度計(jì)劃的編制提供參考依據(jù)，輔助提高決策及施工管理水平。

2.3 管線布置綜合平衡應(yīng)用效果

該項(xiàng)目中原計(jì)劃沿平行方向進(jìn)行管線布置，以建筑標(biāo)準(zhǔn)層公共走廊為基準(zhǔn)，將各專業(yè)管線間距設(shè)定為50cm，并選用C 型鋼作為強(qiáng)弱電橋架和管道支架的制作原料，經(jīng)由計(jì)算確認(rèn)管道平面總尺寸為1600cm，雖然現(xiàn)有空間滿足管線排列要求，但后續(xù)檢修及運(yùn)維空間較為狹窄。結(jié)合BIM 模型分析結(jié)果進(jìn)行管線施工方案的應(yīng)用，以結(jié)構(gòu)梁高度為基準(zhǔn)進(jìn)行管線布置空間的重新計(jì)算，選取DN145 噴淋管穿梁布置，并依照梯形序列規(guī)劃弱電橋架的布局，借此有效提高局部吊頂，擴(kuò)大管線布置的預(yù)留空間，滿足后期管線運(yùn)維及檢修作業(yè)要求，增強(qiáng)管線布置綜合平衡技術(shù)的應(yīng)用效果。

3 結(jié)論

總體來看，通過分析室內(nèi)外建筑工程中不同類型管線綜合施工技術(shù)要點(diǎn)，引入BIM 技術(shù)進(jìn)行管線建模、完成施工圖紙的預(yù)裝配，能夠直觀暴露出現(xiàn)有設(shè)計(jì)及施工中的交叉、沖突等問題，減少施工環(huán)節(jié)變更及損失，實(shí)現(xiàn)綜合管線施工質(zhì)量的提升，也能夠?yàn)橥惤ㄖC(jī)電工程管線綜合布置提供良好示范經(jīng)驗(yàn)。