建筑機電工程預制裝配式施工技術

劉興貴

（甘肅智盾消防工程有限公司，酒泉 735000）

1 前言

近年來，建筑業(yè)正面臨一個轉型期，旨在追求更高效、質量更穩(wěn)定和更環(huán)保的施工方法。裝配式施工技術因此逐漸嶄露頭角，尤其在建筑機電工程領域，這種技術為項目帶來了革命性的變革。傳統(tǒng)的機電安裝往往涉及大量的現(xiàn)場施工，易導致施工周期延長、質量難以控制及高能耗。相對之下，預制裝配式施工技術，通過其工廠化制造和標準化的安裝流程，為解決這些問題提供了新的可能[1]。作為一個相對較新的技術，其在實際應用中還伴隨著種種挑戰(zhàn)。本文旨在深入探討預制裝配式施工技術在建筑機電工程中的應用，及其帶來的優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)，以期為行業(yè)提供有益的參考與啟示。

2 建筑機電工程中預制裝配式的具體應用

2.1 供電系統(tǒng)的預制與裝配

2.1.1 電纜橋架

電纜橋架作為現(xiàn)代建筑機電工程中關鍵的電力傳輸和分配組件，其預制與裝配技術在近年來得到了廣泛關注和發(fā)展。電纜橋架的預制主要涉及其結構的模塊化設計、材料選擇以及工廠化生產通過先進的設計軟件，可以實現(xiàn)對橋架的參數(shù)化設計和模擬，確保其在不同環(huán)境和負荷條件下的性能穩(wěn)定。同時，材料的選擇，如高強度鋼材、抗腐蝕涂層等，旨在確保橋架的耐用性和防護性能。這些預制組件在出廠前都會經過嚴格的質量檢測，以滿足工程的實際需求[2]。

在裝配方面，由于電纜橋架的模塊化設計，使得其在現(xiàn)場的組裝過程更加迅速、準確。結構的接口設計為標準化，大大簡化了連接、固定和調整的工作，降低了現(xiàn)場施工的復雜度。此外，預制的電纜橋架在運輸和存儲過程中也展現(xiàn)出其優(yōu)越性，如易于堆疊、小型化的包裝等，為工程提供了高效的施工方案。

2.1.2 配電箱與開關箱

配電箱作為建筑機電系統(tǒng)中的重要電氣設備，負責電能的接入、分配和保護。在預制裝配式施工中，配電箱通常采用標準化、模塊化的設計，以滿足不同電氣負荷和應用場景的需求。其內部結構經過精密設計，包括電纜接入端、斷路器槽位、繼電器和保護元件等。材料選擇上，經常采用具有高絕緣性能的工程塑料和抗腐蝕性的金屬材料，確保配電箱在各種環(huán)境條件下均能可靠工作。此外，其尺寸和形狀也經過優(yōu)化，旨在簡化現(xiàn)場安裝和維護工作，提高電氣安全性。

開關箱則是建筑中用于控制和保護電氣設備的元件。預制的開關箱除了滿足基本的開關控制功能外，還整合了過載、短路、漏電等多重保護功能。其結構緊湊，使得多路電氣控制能在有限的空間內實現(xiàn)，極大提高了空間利用率。內部組件如斷路器、接觸器、繼電器等均采用工廠預裝的方式，確保其性能穩(wěn)定、響應迅速[3]。同時，其外殼設計注重防護等級，確保在各種環(huán)境和工況下，開關箱內部元件不受到塵埃、濕氣和其他有害物質的影響，延長設備的使用壽命。

2.2 供水與排水系統(tǒng)的預制與裝配

2.2.1 供水管線

供水管線是建筑機電系統(tǒng)中至關重要的組成部分，負責將水資源從供應源傳輸至各個用水點。在預制裝配式施工中，供水管線經常采用高性能的聚合物材料或不銹鋼制造，這些材料具有良好的耐腐蝕性、抗壓性和絕緣性。通過精密的計算與設計，這些管線確保了水流的穩(wěn)定性和效率，減少了水流中的渦旋和噪聲。為了適應各種建筑結構和用途，供水管線的直徑、長度和形狀均經過精確計算，確保在各種條件下都能滿足供水的需求并保持水質的穩(wěn)定性[4]。

在現(xiàn)場裝配階段，預制的供水管線展現(xiàn)出了其高效和準確的特點。由于其接頭和連接部分已經在工廠中預先制造和檢測，現(xiàn)場只需要按照設計圖紙進行連接和安裝，大大提高了施工效率。同時，這種方法還減少了現(xiàn)場焊接、切割和其他可能導致材料性能降低的操作，確保了供水系統(tǒng)的可靠性和持久性。預制供水管線還具有更好的密封性，有效防止水資源的浪費和泄漏，滿足了建筑節(jié)能和環(huán)保的要求。

2.2.2 排水管線與附件

排水管線在建筑機電系統(tǒng)中起到了關鍵作用，可以確保使用過的水資源得到有效處理和排放。在預制裝配式施工策略下，排水管線通常采用耐酸堿、高抗壓、低滲透性的材料如PVC 或HDPE。這些材料在長期接觸含有雜質和化學物質的廢水時表現(xiàn)出優(yōu)越的穩(wěn)定性和耐久性。為了提高排水效率和防止水流回流，排水管線在設計時會綜合考慮其坡度、彎頭角度和直徑等參數(shù)，確保水流暢通無阻。

附件部分包括各種閥門、接頭、過濾器和檢查井等，是排水系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。這些附件在預制過程中，不僅進行了模塊化設計以適應不同的排水需求，還針對性地選擇了與管線材料相匹配的高性能材料，確保整個系統(tǒng)的完整性和一致性。在現(xiàn)場裝配階段，預制的排水管線和附件可以實現(xiàn)快速、準確的連接，不僅提高了施工效率，還減少了潛在的泄漏風險。通過精確的工廠加工和標準化設計，預制的排水系統(tǒng)確保了長期、穩(wěn)定的運行性能，滿足了建筑的環(huán)保和持久性需求。

2.3 空調與通風系統(tǒng)的預制與裝配

2.3.1 風管系統(tǒng)

風管系統(tǒng)在建筑的空調和通風工程中占據(jù)核心地位，其功能是輸送、分配和調節(jié)空氣流量，為室內提供適宜的微氣候條件（如圖1 所示）。預制風管的制造采用了高品質的金屬或復合材料，這些材料既能確保良好的密封性和隔音性能，又能在長時間的使用中保持其形態(tài)和結構穩(wěn)定性。為滿足各種建筑的空氣需求，風管的橫截面、彎曲角度和支路設計都經過精確的流體力學計算，以降低系統(tǒng)阻力，提高風能利用效率。

圖1 風管系統(tǒng)預制件

現(xiàn)場裝配過程中，預制風管系統(tǒng)展示了其高度的標準化和互換性。每一段風管和接口都設計有特定的連接和固定方式，確?，F(xiàn)場連接時的嚴密性和精確性。這種方法大大簡化了施工流程，減少了現(xiàn)場加工、調整的需求，降低了安裝過程中的人為誤差。同時，預制風管的表面處理技術如噴涂、鍍層等，旨在增強其耐腐蝕性和美觀性，延長系統(tǒng)的使用壽命[5]。通過工廠化的生產和現(xiàn)場的快速裝配，預制風管系統(tǒng)為建筑提供了高效、穩(wěn)定的空氣輸送解決方案。

2.3.2 設備與配件

在空調與通風系統(tǒng)中，設備與其配件的作用不可忽視。核心設備如風機、換氣設備和空調箱等負責產生、處理和調節(jié)空氣流量。這些設備在預制過程中采用了高效的馬達、先進的氣流設計以及精確的控制系統(tǒng)，確保在各種工況下都能保持其性能的穩(wěn)定性。為應對復雜的建筑環(huán)境和應用場景，這些設備通常具有模塊化和標準化的設計，允許快速部署和靈活調整，滿足特定區(qū)域的氣候需求。

配件如閥門、濾網(wǎng)、消聲器和震動隔離器等，都是系統(tǒng)中必不可少的組件，可以確保系統(tǒng)的高效、靜音和長壽命運行。預制過程中，這些配件均經過嚴格的質量控制和性能測試，以確保其與核心設備的完美匹配和長期穩(wěn)定運行。例如，濾網(wǎng)能有效過濾懸浮顆粒，維護空氣質量；消聲器則減少了系統(tǒng)噪音，提高了室內舒適度。所有這些配件都設計有簡便的安裝和維護方式，方便工程人員進行現(xiàn)場的快速裝配和日常維護，確保整個空調與通風系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定地為建筑服務。

3 預制裝配式施工技術的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

3.1 預制裝配式施工技術的優(yōu)勢

預制裝配式施工技術引領了現(xiàn)代建筑行業(yè)的新趨勢，為傳統(tǒng)施工方式提供了革命性的替代。這種方法的核心在于將大部分生產工作轉移到工廠中，利用先進的生產設備和技術，實現(xiàn)建筑組件的高效、精確制造。在此環(huán)境下，每個構件都在嚴格的質量控制之下，確保了其結構完整性、性能穩(wěn)定性以及與其他組件的匹配度[6]。此外，工廠化生產意味著可以實現(xiàn)批量化、標準化生產，降低了單位成本，同時提高了生產效率。

與此同時，預制裝配式施工技術也顯著提高了現(xiàn)場施工的效率和質量。由于大部分復雜、費時的制造過程都已在工廠完成，現(xiàn)場主要負責組件的裝配和連接，這大大簡化了施工流程，降低了現(xiàn)場的人力和物力需求。預制組件的標準化設計確保了快速、準確的裝配，減少了現(xiàn)場調整和修改的需求，也降低了施工過程中的人為錯誤。因此，預制裝配式施工技術不僅為建筑工程帶來了經濟效益，更為項目交付提供了時間上的優(yōu)勢。

3.2 預制裝配式施工技術的挑戰(zhàn)

盡管預制裝配式施工技術為建筑領域帶來了明顯的優(yōu)勢，但在實際應用中，這一技術也面臨著一系列技術性挑戰(zhàn)。首先，與傳統(tǒng)施工相比，預制裝配需要更高程度的設計和制造精確性。由于組件主要在工廠生產，任何設計或制造上的小差錯都可能導致現(xiàn)場裝配問題，從而增加施工成本和時間。為確保組件的精確制造和裝配，必須在設計階段進行深入、詳細的協(xié)調，確保各專業(yè)、各構件之間的無縫銜接。

此外，預制組件的運輸和儲存也是一個技術性挑戰(zhàn)，大型、重量較大的預制構件需要特殊的運輸工具和方法，以確保其在運輸過程中不受損壞。同時，現(xiàn)場的儲存條件需要特別關注，要確保組件不受環(huán)境因素如濕度、溫度波動的影響。再者，現(xiàn)場裝配過程雖然相較于傳統(tǒng)施工簡化，但要求施工人員具備高技能和經驗，以確保各構件的快速、準確連接。可見，預制裝配式施工技術在帶來便利的同時，也為設計、制造和施工團隊提出了更高的技術要求。

4 實例分析

以某大型商業(yè)綜合體項目為例。該項目地處市中心，周邊環(huán)境復雜，施工空間受限，因此選擇預制裝配式較為合適。項目涉及的各種機電設備和構件，如供水、排水、空調通風等，均在工廠進行預制。這些預制構件在到達施工現(xiàn)場前，已完成了大部分的生產和測試工作，可以確保其性能和質量。

在實際施工過程中，通過專業(yè)團隊的精細規(guī)劃和協(xié)調，預制構件得以順利、迅速地裝配到位。例如，供水管線在工廠中已經連接好了所有的閥門和檢測設備，到現(xiàn)場后只需進行簡單的連接和測試。這種方法大大提高了施工效率，降低了現(xiàn)場的人力物力投入，確保了工程的順利進行。經過此項目的實踐驗證，預制裝配式施工技術在建筑機電工程中具有明顯的應用優(yōu)勢和潛力。

5 結論

預制裝配式施工技術在建筑機電工程中的應用已經證明了其明顯的優(yōu)勢。通過工廠化生產和現(xiàn)場快速裝配，這種技術實現(xiàn)了施工周期的顯著縮短、工程質量的更好控制以及資源的高效利用。然而，如同所有技術進步，其也伴隨著一系列技術和實踐挑戰(zhàn)，尤其是在設計精確性、構件運輸和現(xiàn)場裝配等環(huán)節(jié)。通過實際項目的深入實例分析，可以發(fā)現(xiàn)這些挑戰(zhàn)都是可以克服的，并且隨著技術的進一步成熟，預制裝配式施工將會在建筑機電工程領域得到更廣泛的應用，為現(xiàn)代建筑施工樹立新的標準。