建筑機(jī)電安裝工程綜合管線布置技術(shù)應(yīng)用研究

甄璐瑩，辛立明，高 朋，林 桐，王玉超

(北京市勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100038)

0 引言

隨著公共建筑結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，對(duì)于建筑工程的質(zhì)量要求也不斷提升，機(jī)電設(shè)備種類繁多，管線錯(cuò)綜復(fù)雜，管線綜合布置涉及采暖、通風(fēng)、空調(diào)、給排水、電氣等多專業(yè)，空間布置時(shí)容易產(chǎn)生交叉碰撞，給施工帶來難度。為合理、高效的完成管線的安裝，確保工程的安全和質(zhì)量，提高施工效率，降低施工成本，需對(duì)管線布置進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和協(xié)調(diào)，達(dá)到工程規(guī)范的要求。

綜合管線布置技術(shù)就是根據(jù)軟件模擬結(jié)果，結(jié)合原有設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)格和走向，進(jìn)行綜合考慮后，再對(duì)施工圖紙進(jìn)行深化，而達(dá)到實(shí)際施工圖紙深度。應(yīng)用綜合管線布置技術(shù)可極大緩解機(jī)電安裝工程中存在的各種專業(yè)管線安裝標(biāo)高重疊、位置沖突的問題，不僅可以控制各專業(yè)和分包的施工工序，減少返工，還可以控制工程的施工質(zhì)量與成本。

目前，國內(nèi)一些學(xué)者對(duì)建筑機(jī)電安裝工程綜合管線布置技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。鐘海容[1]提出單線綜合、雙線綜合及BIM技術(shù)三種常用的管線綜合技術(shù)，并以實(shí)際案例分析具體的管線綜合技術(shù)和施工安裝注意事項(xiàng)。李達(dá)[2]對(duì)管線綜合布置的流程進(jìn)行了梳理，詳細(xì)闡述了綜合管線配置的具體工作，并以實(shí)際項(xiàng)目為例，對(duì)某建筑公共走廊的管線進(jìn)行了布置，使機(jī)電管線安裝的空間得到合理利用，實(shí)現(xiàn)了管線安裝工程的“綠色安裝”。劉衛(wèi)等[3]以西安交大創(chuàng)新港機(jī)電安裝項(xiàng)目為例，介紹了BIM技術(shù)在大型公共建筑機(jī)電安裝項(xiàng)目中的應(yīng)用過程，詳細(xì)說明了綜合管線的排布順序、排布方案、BIM模型對(duì)預(yù)留洞的指導(dǎo)及如何指導(dǎo)實(shí)際施工，保證了設(shè)計(jì)與施工的緊密結(jié)合。

本文通過對(duì)建筑機(jī)電安裝工程綜合管線布置中存在的問題進(jìn)行分析，并在項(xiàng)目的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、施工管理、成本控制三個(gè)方面對(duì)綜合管線的布置技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行說明[4]，同時(shí)，以北京地區(qū)某公共建筑項(xiàng)目走廊位置的綜合管線排布為例對(duì)管線布置技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，說明其在機(jī)電安裝工程中的適用性。

1 建筑機(jī)電安裝工程綜合管線布置存在的問題

1.1 設(shè)計(jì)階段

首先，設(shè)計(jì)階段在管線布置時(shí)，各專業(yè)之間協(xié)調(diào)溝通不充分，缺少對(duì)管線布置的統(tǒng)一規(guī)劃，在對(duì)管線定位時(shí)只考慮本專業(yè)的管道布置，造成不同專業(yè)的設(shè)備管線發(fā)生碰撞，施工時(shí)失去指導(dǎo)意義，需再次調(diào)整，增加工作量。

另外，設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮現(xiàn)場施工條件及施工要求，管線之間的間距、管道的拐彎變徑及管道與設(shè)備之間的連接等不滿足施工操作和維修空間的要求，給后期施工帶來難度。

1.2 施工階段

現(xiàn)場施工人員專業(yè)能力參差不齊，部分人員在施工過程中不能完全領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)圖紙的意圖，按照?qǐng)D紙及規(guī)范要求施工。而且在施工中技術(shù)交底不到位，缺乏專業(yè)技術(shù)的指導(dǎo)，多依據(jù)經(jīng)驗(yàn)施工，易出現(xiàn)問題拆改返工，影響施工進(jìn)度。

工程施工過程中，各專業(yè)之間交叉施工，工期緊張時(shí)，會(huì)出現(xiàn)搶工的現(xiàn)象，協(xié)調(diào)不到位會(huì)導(dǎo)致施工工序混亂，工作面的不保證會(huì)造成施工難度加大，施工質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范要求。

2 管線布置原則

1)技術(shù)要求[5]。

有壓管道避讓無壓管道，壓力流管讓重力流管；小管避讓大管，分支管讓主干管；無保溫管道避讓有保溫管道；電纜橋架在上，水管在下；先布置風(fēng)管，后布置水管，再布置電氣配管；便于施工的避讓施工復(fù)雜的。

2)經(jīng)濟(jì)要求。

一般情況下，造價(jià)成本低的管線避讓造價(jià)成本高的管線，考慮采用綜合支吊架，節(jié)省空間，降低成本。

3 綜合管線布置技術(shù)

3.1 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

3.1.1 加強(qiáng)專業(yè)間協(xié)調(diào)配合

繪制管線布置圖前，各專業(yè)之間應(yīng)對(duì)管線進(jìn)行統(tǒng)一安排，熟悉管線布置要求，在遵循設(shè)計(jì)及施工規(guī)范的基礎(chǔ)上對(duì)各專業(yè)的管線位置及標(biāo)高進(jìn)行確定，充分利用空間。后期可根據(jù)情況進(jìn)行微調(diào)，確保管線無交叉、無碰撞。風(fēng)管、水管安裝時(shí)考慮保溫層的厚度，設(shè)備、閥門部件考慮安裝操作空間[6]。

確定好位置及標(biāo)高后可進(jìn)行圖紙的繪制，各專業(yè)在繪制圖紙時(shí)，設(shè)置好圖層，不同系統(tǒng)采用不同的顏色，將不同的系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分，方便圖紙審核及后期施工讀圖。復(fù)雜部位需繪制剖面圖、大樣圖等詳圖。

3.1.2 加強(qiáng)圖紙的審核

對(duì)圖紙進(jìn)行審核時(shí)，加強(qiáng)對(duì)管線的管徑、標(biāo)高、間距的核查，避免管線之間的碰撞和與建筑結(jié)構(gòu)的碰撞，同時(shí)，審核管道布置是否合理，滿足布置的原則及規(guī)范的要求。

3.1.3 BIM技術(shù)優(yōu)化圖紙

CAD圖紙將管線排布以二維的形式呈現(xiàn)出來，平面圖、剖面圖、立體圖分開出圖，易出現(xiàn)管線碰撞、管線預(yù)留洞口位置發(fā)生偏移及管線安裝空間不足的情況，當(dāng)各專業(yè)管線較密集時(shí)，給施工技術(shù)人員提出了較大的挑戰(zhàn)。

通過BIM技術(shù)，機(jī)電管線綜合設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑設(shè)計(jì)圖紙對(duì)管線系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與規(guī)劃，建立可視化數(shù)字模型，全面反映建筑內(nèi)部空間狀況與結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員可通過觀察建筑模型完成設(shè)計(jì)優(yōu)化工作[7]。將BIM技術(shù)應(yīng)用到管線綜合排布中，能夠?qū)鹘y(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗蟮娜S模型，工程技術(shù)人員能夠直觀的了解到管線布置的具體位置，更好的減少管線布置錯(cuò)誤的發(fā)生。其次，BIM技術(shù)自帶管線碰撞檢查功能，能夠?qū)⒐芫€綜合排布中出現(xiàn)的管線碰撞情況有效的檢查出來，更好的保證管線綜合排布的質(zhì)量。

3.2 施工管理

3.2.1 制定施工工藝標(biāo)準(zhǔn)

為提高施工人員的專業(yè)素質(zhì)，掌握綜合管線施工的重難點(diǎn)，制定施工工藝標(biāo)準(zhǔn)。制定人員充分了解并熟悉管線施工的每個(gè)施工步驟及詳細(xì)的施工要求，結(jié)合機(jī)電工程不同專業(yè)的功能要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)施工圖紙，確保每個(gè)施工標(biāo)準(zhǔn)的可執(zhí)行性和合理性，制定的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還需要經(jīng)過不同專業(yè)負(fù)責(zé)人的反復(fù)校對(duì)與審核，保證其準(zhǔn)確性和可操作性。

施工前組織施工人員進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，施工過程中嚴(yán)格遵守工藝標(biāo)準(zhǔn)，保證施工質(zhì)量。在進(jìn)行下一道工序前，需要反復(fù)檢驗(yàn)上一道工序是否達(dá)到了規(guī)范要求和工藝標(biāo)準(zhǔn)，注意管線之間的間距以及管線與管件之間的連接，保證管線空間布置的有序性和合理性。

3.2.2 優(yōu)化施工作業(yè)流程

綜合管線施工前，需對(duì)施工流程進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，明確施工范圍，各專業(yè)間協(xié)調(diào)配合，在滿足自身施工條件的同時(shí)，也要滿足其他專業(yè)施工的時(shí)間順序和空間順序。制定施工進(jìn)度計(jì)劃，做好隱蔽工程的檢驗(yàn)，避免前道工序管線施工對(duì)后續(xù)工程及維修產(chǎn)生不利影響，盡量避免拆改工作。

3.2.3 彈性調(diào)整管線布置

實(shí)際施工時(shí)，現(xiàn)場環(huán)境和狀況的影響可能無法做到按圖施工，在滿足要求的條件下可對(duì)管線的布置進(jìn)行靈活的調(diào)整，同時(shí)保證管道布置的美觀性。若改動(dòng)較大，施工圖紙必須經(jīng)過聯(lián)合審核，審核通過后方可施工，同時(shí)調(diào)整施工方案，滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范的要求。

3.3 成本控制

3.3.1 合理安排工期

根據(jù)施工作業(yè)流程，合理安排工期，在不同專業(yè)和不同工種的任務(wù)之間，要進(jìn)行綜合平衡，并強(qiáng)調(diào)相互間的銜接配合，確定相互交接的日期，強(qiáng)化工期的嚴(yán)肅性，保證工程進(jìn)度不在本工序造成延誤。通過對(duì)各道工序完成的質(zhì)量與時(shí)間的控制達(dá)到保證各分部工程進(jìn)度的實(shí)現(xiàn)，減少窩工，盡量避免多次進(jìn)退場，節(jié)約施工成本。

3.3.2 采用綜合支吊架

綜合管線布置區(qū)域空間有限，若每個(gè)專業(yè)采用單獨(dú)的支吊架導(dǎo)致施工成本高、空間利用率低、管道布置受限、視覺效果差。因此，采用綜合支吊架，降低施工成本，有效利用空間。

4 應(yīng)用案例

北京市某項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜不規(guī)則，設(shè)計(jì)管線密集且多經(jīng)過走廊區(qū)域，導(dǎo)致走廊位置各專業(yè)管線交叉嚴(yán)重，難以施工。為避免設(shè)計(jì)條件與現(xiàn)場實(shí)際情況不符導(dǎo)致施工時(shí)突發(fā)狀況的發(fā)生，影響施工進(jìn)度及質(zhì)量，通風(fēng)空調(diào)管道安裝必須結(jié)合BIM管線綜合優(yōu)化調(diào)整后的圖紙進(jìn)行施工，同時(shí)采用綜合支吊架。

4.1 BIM管綜排布

水電暖專業(yè)配合BIM專業(yè)，遵循管線布置原則，對(duì)走廊風(fēng)管、水管、電纜橋架進(jìn)行綜合排布，對(duì)于確實(shí)無法排布的位置，調(diào)整管道路由及風(fēng)管管徑，確保滿足設(shè)計(jì)要求的條件下可減少尺寸并進(jìn)行校核，最終確定管道的安裝位置及標(biāo)高。通過BIM模型方案統(tǒng)籌調(diào)配，將各專業(yè)管路進(jìn)行優(yōu)化整合，理清各個(gè)專業(yè)施工順序，從而減少施工過程中的碰撞與拆改問題。

BIM模型繪制流程如圖1所示。走廊管綜排布剖面圖如圖2所示。

圖3為走廊綜合管線布置的BIM模型，可以看出管道布置滿足管線布置原則，充分利用空間視覺效果良好。

4.2 綜合支吊架

由于走廊位置管線較多，空間有限，必須采用綜合支吊架(見圖4，圖5)。綜合支吊架設(shè)計(jì)思路如下：

1)給水與消火栓管、噴淋管共架；采暖管道單獨(dú)布置支吊架；成排強(qiáng)弱電橋架共用支吊架；風(fēng)管單獨(dú)布置支吊架。

2)生根情況不允許的情況下，考慮風(fēng)管、水管、橋架共用支架；支架間距根據(jù)管線和梁的跨距綜合考慮；綜合支吊架優(yōu)先生根在側(cè)梁上，沒有條件時(shí)生根到板、結(jié)構(gòu)墻、柱上。

3)支吊架立柱或吊桿距離管線的凈距為50 mm，情況不允許時(shí)，適當(dāng)縮小凈距[8]。

4)共架的管道底標(biāo)高對(duì)齊；對(duì)于變徑的管線，需要現(xiàn)場在支架橫擔(dān)上增加墊塊或偏心大小頭。

5)綜合支吊架采用雙面焊；焊縫高度不得小于被焊件最小厚度。

6)風(fēng)管、橋架彎頭、大于630 mm閥門添加單獨(dú)吊架[9]；水管彎頭處兩側(cè)添加吊架。

7)為方便現(xiàn)場材料選型，盡可能吊架型號(hào)統(tǒng)一。

MagiCAD軟件可自動(dòng)生成支吊架計(jì)算書、材料清單表、材料部件分解圖(見圖6)，可供材料下單、成本計(jì)算及施工參考。管線綜合支吊架可實(shí)現(xiàn)安裝空間的合理分配與資源共享，滿足功能要求，觀感質(zhì)量好，能節(jié)省空間、節(jié)約材料，減少專業(yè)間的協(xié)調(diào)工作量，提高施工工作效率。軟件融合暖通、給排水、電氣、結(jié)構(gòu)、建筑等多專業(yè)技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)機(jī)電專業(yè)綜合支吊架設(shè)置與結(jié)構(gòu)核算的可視化、數(shù)字化BIM專項(xiàng)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)施工技術(shù)人員能夠簡便快捷的完成復(fù)雜的綜合支吊架設(shè)計(jì)計(jì)算并指導(dǎo)施工。

5 應(yīng)用分析

通過實(shí)際項(xiàng)目的應(yīng)用，得出綜合管線布置技術(shù)有以下特點(diǎn)：

1)明確設(shè)計(jì)意圖及要求。使各專業(yè)的施工單位和人員提前審圖并熟悉圖紙，了解設(shè)計(jì)意圖，掌握管道內(nèi)的傳輸介質(zhì)及特點(diǎn)，弄清管道的材質(zhì)、直徑、管之間間距及敷設(shè)要求，明確各樓層凈高，管線安裝敷設(shè)的位置和能夠使用的寬度及高度。

2)合理安排施工工序。通過管綜的排布對(duì)管線進(jìn)行“預(yù)裝配”，可以檢查各個(gè)專業(yè)在以后的施工中存在的交叉碰撞問題，提前提出解決方案，有利于工程的施工組織與管理。同時(shí)，合理安排、調(diào)整各專業(yè)或各分包的施工工序，穿插施工，避免窩工，縮短工期。

3)降低施工成本，方便經(jīng)濟(jì)核算。不同專業(yè)的管線使用一個(gè)綜合支吊架，可減少支架的使用量，合理利用建筑空間，同時(shí)降低了施工成本。采用軟件設(shè)計(jì)計(jì)算綜合支吊架，可直接得到材料清單，方便成本核算及施工下料。

4)施工動(dòng)態(tài)調(diào)整。施工過程中某一專業(yè)出現(xiàn)變動(dòng)，可通過管線綜合布置技術(shù)，對(duì)圖紙對(duì)所涉及的專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行合理調(diào)整，及時(shí)掌握?qǐng)D紙的變更狀況，實(shí)現(xiàn)施工動(dòng)態(tài)調(diào)整。

6 結(jié)論

本文對(duì)建筑機(jī)電安裝工程中綜合管線布置中存在的問題進(jìn)行了分析，說明了管線布置的原則，并闡述了在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、施工管理及成本控制等方面綜合管線布置技術(shù)的應(yīng)用，并以北京市某實(shí)際項(xiàng)目為例，梳理BIM模型繪制流程，說明BIM管道綜合排布技術(shù)的應(yīng)用及綜合支吊架軟件設(shè)計(jì)思路和要點(diǎn)。最后，對(duì)應(yīng)用情況進(jìn)行分析，總結(jié)綜合管線布置技術(shù)的特點(diǎn)。綜合管線布置技術(shù)的運(yùn)用可使各專業(yè)明確設(shè)計(jì)意圖及要求，合理安排施工工序，降低施工成本，方便經(jīng)濟(jì)核算，實(shí)現(xiàn)施工的動(dòng)態(tài)調(diào)整，為其應(yīng)用和推廣提供參考和借鑒。