機(jī)電專業(yè)綜合管線排布技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

呂振國(guó)LV Zhen-guo

（山東利源海達(dá)環(huán)境工程有限公司，濟(jì)南 250100）

1 機(jī)電專業(yè)綜合管線排布技術(shù)的原則

機(jī)電專業(yè)綜合管線排布技術(shù)要遵循根本原則，方能切實(shí)可行地指導(dǎo)施工。首先整體原則即小管避讓大管、承壓管避讓無壓管、低壓管讓高壓管、無坡度要求管線避讓有坡道要求管線、非保溫管讓保溫管。例如以風(fēng)管、水管、橋架來說，就是水管、橋架避讓通風(fēng)管道，其次為橋架，最后為水管道。水平方向優(yōu)先考慮各專業(yè)管線緊湊布置，垂直方向則需遵循上層為通風(fēng)管道、中層為橋架、最下層為水管道的原則。應(yīng)盡可能采用各專業(yè)聯(lián)合共用同一支吊架的原則，通過聯(lián)合共用支吊架來進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)和選型，從而實(shí)現(xiàn)綜合管線與支吊架整齊有序的美觀效果。

2 機(jī)電專業(yè)綜合管線排布技術(shù)在實(shí)施應(yīng)用過程中的管理控制

綜合管線排布技術(shù)在大型公建等復(fù)雜項(xiàng)目中，通過BIM 技術(shù)來創(chuàng)建此工程項(xiàng)目的全過程信息化數(shù)據(jù)化，并最終提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2.1 BIM 綜合管線排布技術(shù)管理控制

2.1.1 施工圖紙審查、碰撞檢測(cè)以及方案優(yōu)化

在施工前，將各機(jī)電專業(yè)的施工圖紙進(jìn)行疊加，通過分類整理圖紙信息，并保證毫無遺漏地匯總到一套圖紙中，生成綜合性圖紙，為BIM 技術(shù)打好基礎(chǔ)。

相較于傳統(tǒng)施工圖紙中的大樣圖、系統(tǒng)圖、平面圖、剖面圖，BIM 技術(shù)以清晰的三維可視模型出圖功能為工程施工管理推進(jìn)了一大步。BIM 技術(shù)通過碰撞檢查、凈高優(yōu)化以及漫游工序等功能后，能夠精確給出機(jī)電專業(yè)各管線的合理標(biāo)高及位置等參數(shù)，同時(shí)也可導(dǎo)出標(biāo)注清晰準(zhǔn)確的用于指導(dǎo)施工的平面圖以及剖面圖。

結(jié)合BIM 技術(shù)對(duì)機(jī)電專業(yè)管線設(shè)計(jì)進(jìn)行碰撞檢測(cè)，有效提升了機(jī)電安裝的合理性，但針對(duì)部分關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如機(jī)電冷凍機(jī)房、水泵房、換熱站等，需結(jié)合專業(yè)技術(shù)人員和設(shè)計(jì)人員的二次優(yōu)化，方可確定施工方案。此外，BIM 技術(shù)碰撞檢測(cè)后提供的材料明細(xì)對(duì)施工方控制材料損耗十分有利。

2.1.2 BIM5D 平臺(tái)在進(jìn)度、安全、質(zhì)量管理中的應(yīng)用

BIM5D 通過三維動(dòng)態(tài)可視手段來對(duì)施工相應(yīng)位置進(jìn)行同步跟蹤記錄和標(biāo)注，能夠及時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)溝通并解決問題。同時(shí)能夠與現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢安全人員進(jìn)行實(shí)時(shí)核實(shí)與溝通，并且通過發(fā)生問題的數(shù)量統(tǒng)計(jì)來預(yù)判緊后施工段中的問題發(fā)生概率，從而及時(shí)避免問題的發(fā)生。

2.2 綜合支架的應(yīng)用

在BIM 綜合管線排布技術(shù)應(yīng)用過程中，要立足根本原則，依據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙以及施工規(guī)范，在此基礎(chǔ)上提高施工質(zhì)量并降低施工成本，同時(shí)還需兼顧投入使用之后的檢修維護(hù)。根據(jù)管線排布情況以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際來確定綜合支吊架結(jié)構(gòu)，包括其材料和形式的選擇，同時(shí)需要驗(yàn)算綜合支架的強(qiáng)度參數(shù)和抗震性能等技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)系統(tǒng)綜合支吊架要求可采用裝配式綜合支吊架，即由U 型槽鋼、錨栓、管束及管束扣墊、按鈕式鎖扣和連接件等組成，其中通過機(jī)械連接原理，能夠?qū)崿F(xiàn)連接件與按鈕式鎖扣按照現(xiàn)場(chǎng)施工情況來隨意調(diào)節(jié)管道支架的高度和規(guī)格。

綜合支架可通過預(yù)制零部件的形式，僅在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝即可，避免現(xiàn)場(chǎng)焊接與打孔。

3 應(yīng)用案例

某市某項(xiàng)目總建筑面積150753 平方米，包含兩座5A級(jí)高檔寫字樓和一座五星級(jí)酒店，屬于大型綜合公共建筑，建筑體量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、各類機(jī)電設(shè)施齊全，尤其是酒店內(nèi)機(jī)電專業(yè)的各系統(tǒng)管線較為密集，并且多為敷設(shè)在廊吊頂內(nèi)區(qū)域，這就致使走廊吊頂內(nèi)的各專業(yè)系統(tǒng)管線出現(xiàn)嚴(yán)重交叉情況，凈空高度無法滿足常規(guī)要求，使得施工難度大大增加。為規(guī)避因現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際與設(shè)計(jì)意圖不符所導(dǎo)致的返工等影響施工進(jìn)度及施工質(zhì)量，采取BIM 管線綜合優(yōu)化技術(shù)來對(duì)各類管線安裝位置進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并通過綜合支吊架技術(shù)來精確提升凈空高度。

3.1 BIM 管線綜合優(yōu)化排布技術(shù)

在遵循管線布置原則的前提下，水電暖各專業(yè)技術(shù)人員與BIM 專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行協(xié)同配合，對(duì)酒店的走廊吊頂區(qū)域進(jìn)行橋架、風(fēng)管、水管的綜合排布，充分利用走廊的橫向空間，對(duì)于確實(shí)無法排布的位置，調(diào)整管道路由，并在不改變風(fēng)管截面積的情況下改變風(fēng)管的寬與高，通過設(shè)計(jì)方校核認(rèn)可后，最終明確管道的標(biāo)高位置和安裝位置。對(duì)BIM 模型方案進(jìn)行統(tǒng)籌調(diào)配與優(yōu)化整合后，有效提升了走廊的凈標(biāo)高，明確了各專業(yè)管線的施工順序，很大程度上避免了施工過程中的碰撞翻彎等問題。

圖1 為BIM 模型繪制流程。

圖1 BIM 模型繪制流程圖

圖2 為走廊管綜排布剖面圖。

圖2 走廊管綜排布剖面圖

圖3 為走廊管綜排布三維圖的BIM 模型，由此圖可明確反映出管線布置的原則，并且對(duì)空間的利用充分，呈現(xiàn)出良好的視覺效果。

圖3 走廊管綜排布三維圖

3.2 綜合支吊架

本項(xiàng)目鑒于走廊區(qū)域的空間有限、管線相對(duì)較多等特點(diǎn)，十分有必要采用綜合支吊架（如圖4、圖5），通過將各專業(yè)的系統(tǒng)管線共用支吊架手段，來減少空間占用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)整齊美觀的效果。綜合支吊架設(shè)計(jì)思路如下：

圖4 走廊綜合支吊架剖面圖

圖5 走廊綜合支吊架三維圖

①成排的強(qiáng)電橋架及弱電橋架采用共用支吊架；截面尺寸大的風(fēng)管單獨(dú)布置支吊架，截面尺寸小的風(fēng)管考慮與其他專業(yè)水管共用支吊架，給水與消火栓管、噴淋管共架；空調(diào)管道單獨(dú)布置支吊架。所有共架的管道需保持底標(biāo)平齊，針對(duì)管線變徑所導(dǎo)致的底標(biāo)高變化，可通過在支架橫擔(dān)上增設(shè)墊塊或偏心大小頭來解決。

②支架間距根據(jù)管線尺寸大小、材質(zhì)、用途和梁的跨距綜合考慮，間距要求小的管線可額外增加單獨(dú)吊架以滿足規(guī)范要求，綜合支吊架的著力點(diǎn)優(yōu)先考慮在側(cè)梁上生根,不具備側(cè)梁生根條件時(shí)，再考慮樓板、結(jié)構(gòu)墻、結(jié)構(gòu)柱上生根。生根情況不允許的情況下，考慮風(fēng)管、水管、橋架共用支架。吊桿及支吊架的豎向需與管線考慮保溫層后外表面保持5 厘米的凈距，如現(xiàn)場(chǎng)不具備空間條件時(shí)，可考慮適當(dāng)縮小該凈距。

③綜合支吊架的所有接縫處均需進(jìn)行雙面滿焊施焊，焊縫處應(yīng)平整，焊縫高度不得小于被焊件的最小厚度。

④對(duì)于水系統(tǒng)管線，管徑大于DN150 的水管彎頭處需在兩側(cè)增添吊架，截面積較大的風(fēng)管、橋架彎頭以及大于DN200 的閥門，均需增設(shè)單獨(dú)支吊架。

⑤盡可能采用統(tǒng)一型號(hào)的吊架型，采用工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)加工以降低成本，同時(shí)也方便施工現(xiàn)場(chǎng)的材料選型。

支吊架計(jì)算軟件能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)生成支吊架計(jì)算書、材料清單表以及材料部件分解圖（如圖6），不僅能夠滿足材料下單、還能夠精準(zhǔn)計(jì)算材料成本，進(jìn)而為施工方的成本控制提供精確參考。

圖6 走廊綜合支吊架部件分解圖

管線綜合支吊架技術(shù)有效實(shí)現(xiàn)了空間合理布置、并極大提升了施工進(jìn)度效率。該軟件通過機(jī)電水暖電、結(jié)構(gòu)、建筑等多專業(yè)要求的融合，實(shí)現(xiàn)了綜合支吊架設(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(jiǎn)較快完成復(fù)雜綜合支吊架設(shè)計(jì)與計(jì)算，并運(yùn)用于指導(dǎo)施工中。

4 應(yīng)用分析

通過在實(shí)際項(xiàng)目過程中的應(yīng)用，可總結(jié)歸納綜合管線布置技術(shù)特點(diǎn)為：①明確各專業(yè)的設(shè)計(jì)意圖及相關(guān)要求。存在交叉施工的各施工專業(yè)及技術(shù)人員通過熟悉圖紙等方式來了解設(shè)計(jì)意圖，掌握敷設(shè)要求、功能以及敷設(shè)高度等內(nèi)容；熟悉結(jié)構(gòu)主梁、次梁尺寸，充分利用梁窩布置管道支線上下翻彎。②合理安排施工工序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成本控制目標(biāo)。管綜排布通過對(duì)各專業(yè)管線進(jìn)行“預(yù)裝配”來發(fā)現(xiàn)交叉碰撞問題，提前優(yōu)化并做出解決方案，有效降低拆除返工等問題，同時(shí)對(duì)施工組織與管理的合理安排、工期進(jìn)度以及成本控制等均有很大作用。③綜合支吊架可通過預(yù)制零部件的形式，支吊架預(yù)制部件在工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)加工，提高了支吊架質(zhì)量水平，另外僅在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝即可，避免現(xiàn)場(chǎng)焊接與打孔現(xiàn)場(chǎng)組裝，提高工程質(zhì)量的同時(shí)又加快了施工進(jìn)度，縮短工期。④利于施工管理的動(dòng)態(tài)調(diào)整。在整個(gè)施工過程中，如某處發(fā)生變更或變動(dòng)，均可通過管綜術(shù)來對(duì)圖紙進(jìn)行相關(guān)合理的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)施工動(dòng)態(tài)調(diào)整。

5 結(jié)語

結(jié)合實(shí)際施工項(xiàng)目可見，當(dāng)前機(jī)電專業(yè)施工中的管線系統(tǒng)類別逐漸復(fù)雜多樣化，綜合管線排布技術(shù)具有十分重要的意義。在實(shí)際施工中，通過BIM 技術(shù)來搭建機(jī)電專業(yè)各設(shè)備管線排布平臺(tái)，能夠精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)并把控設(shè)備及管線的工程量，可以指導(dǎo)施工方有計(jì)劃的材料進(jìn)場(chǎng)，避免丟失和浪費(fèi)。BIM 三維立體的綜合排布特點(diǎn)能夠通過可視化管理來控制各節(jié)點(diǎn)的技術(shù)質(zhì)量，這是傳統(tǒng)二維施工圖紙的局限性所不能比擬的。當(dāng)發(fā)生設(shè)計(jì)變更情況時(shí)，亦能通過及時(shí)的信息變更和直觀三維圖形發(fā)現(xiàn)問題所在，來減少返工范圍以及其他疏漏，保證施工質(zhì)量和進(jìn)度的同時(shí)，還能有效控制施工成本。機(jī)電各專業(yè)管線的可視化碰撞能夠精確控制標(biāo)水平和垂直的空間利用，從而避免傳統(tǒng)施工中的損耗和返工，有效控制機(jī)械成本、人工成本、返工成本以及溝通成本。