大型公建項(xiàng)目機(jī)電安裝工程應(yīng)用實(shí)踐

高成榮

（甘肅藍(lán)野建設(shè)監(jiān)理有限公司，甘肅 蘭州）

1 工程項(xiàng)目概況

試點(diǎn)工程項(xiàng)目為某地區(qū)服務(wù)中心工程，此工程的總面積超過7萬m2（共涉及地上、地下兩個(gè)部分的建筑，前者占地面積約為5 萬m2，后者占地面積約為2 萬m2）。此建筑共有8 層，包括地下1 層+地上7 層，此建筑的高度約為30 m，建筑包括一個(gè)附屬樓，附屬樓為三層，高度約為15 m。

在對(duì)服務(wù)中心單體建筑進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，此建筑機(jī)電工程施工量較為龐大，對(duì)工程構(gòu)成進(jìn)行分析，如表1 所示。

表1 建筑機(jī)電工程構(gòu)成

建筑機(jī)電系統(tǒng)包括給排水、暖通、電氣等多個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都有各自的設(shè)備和管線，而這些設(shè)備和管線之間又需要進(jìn)行連接和交互，因此形成了復(fù)雜且密集的管線網(wǎng)絡(luò)。

在大型公建項(xiàng)目中，由于空間有限，各專業(yè)之間的管線布置更加緊湊，往往會(huì)出現(xiàn)尺寸大、交叉密集的情況。為了解決這些問題，通常會(huì)采用一些專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件和工程技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)各專業(yè)之間的管線布置。同時(shí)，為了確保建筑機(jī)電工程的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于管線的施工和安裝也有非常嚴(yán)格的要求。需要按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范進(jìn)行施工，確保管線的尺寸、位置、角度等參數(shù)符合要求，避免出現(xiàn)交叉混亂的情況。

為確保相關(guān)工作在實(shí)施中的規(guī)范化，開展研究前，進(jìn)行公建項(xiàng)目機(jī)電安裝工程建模，建模中的計(jì)算機(jī)軟件配置方案如表2 所示。

表2 公建項(xiàng)目機(jī)電安裝工程建模中的計(jì)算機(jī)軟件配置

2 建立大型公建項(xiàng)目機(jī)電安裝結(jié)構(gòu)模型

基于上述工程項(xiàng)目，在對(duì)其進(jìn)行機(jī)電安裝前，完成對(duì)各個(gè)安裝結(jié)構(gòu)模型的建立。建筑、結(jié)構(gòu)模型中心文件由高程和軸網(wǎng)構(gòu)成，將平面圖與CAD 文件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了平面圖到3D 可視化模型的轉(zhuǎn)化。在這一過程中需要注意，為了區(qū)別各水管系統(tǒng)，采用不同的濾網(wǎng)[1]。該項(xiàng)目中的給水、排水管道類型較多，在進(jìn)行模型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮各系統(tǒng)對(duì)管道設(shè)計(jì)的要求。比如，在給水排水工程中，為了方便水流，在模型建立時(shí)，必須在管線上設(shè)定適當(dāng)?shù)钠露取?/p>

在建筑設(shè)計(jì)中，一般都是利用Revit 軟件，結(jié)合路燈的實(shí)際情況來進(jìn)行建模。首先，在Revit 軟件中建立了2D 圖形（電子版）文檔，并將其與民用的參考型號(hào)連接起來[2]。在Revit 中，有一個(gè)Link Revit 功能鍵，將文件放置在原始位置，這樣就可以保證兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的文件保持相同。圖1 為空調(diào)機(jī)房三維模型。

圖1 空調(diào)機(jī)房三維模型

空調(diào)回水干管應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行布置，并可依據(jù)空調(diào)終端設(shè)備型號(hào)及接口設(shè)置情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于機(jī)房的單元設(shè)備與空調(diào)水及通風(fēng)管路相連，故在布局時(shí)應(yīng)注意維護(hù)空間及管路布局[3]。與原有的設(shè)計(jì)方案相比，BIM模型的設(shè)計(jì)方式更方便地引導(dǎo)施工，而且各部件的位置一目了然，很少有返工的情況發(fā)生。

3 管線綜合碰撞檢查

在完成對(duì)大型公建項(xiàng)目機(jī)電安裝結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建后，進(jìn)行碰撞檢測(cè)，并精準(zhǔn)定位碰撞點(diǎn)。管線綜合碰撞檢測(cè)的內(nèi)容包括：建筑物本身就是建筑物和建筑物之間的沖突[4]。二維平面圖在進(jìn)行三維建模時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)某些構(gòu)件的梁排布方式，導(dǎo)致樓板間距過小，不利于行人通行。

檢查機(jī)械、電氣安裝管路與建筑物結(jié)構(gòu)是否發(fā)生碰撞。其主要原因是管路布置不當(dāng)、開孔位置不當(dāng)、也可能出現(xiàn)彎曲、轉(zhuǎn)向等問題[5]。從而使結(jié)構(gòu)與電氣機(jī)械兩個(gè)專業(yè)相互配合，完成設(shè)計(jì)變更。最后，對(duì)空調(diào)管路與通風(fēng)管路、給排水管路與電橋等機(jī)電系統(tǒng)的相互碰撞進(jìn)行了測(cè)試。

碰撞檢測(cè)完成后，利用Navisworks 自動(dòng)進(jìn)行碰撞檢測(cè)，生成碰撞報(bào)告，報(bào)告中信息如表3 所示。

表3 碰撞點(diǎn)數(shù)據(jù)信息

利用Navisworks 提供的三維漫游功能，來檢測(cè)建筑內(nèi)部各個(gè)專業(yè)是否發(fā)生沖突。觀察者可以從第三視角進(jìn)入大樓，就好像在建筑內(nèi)行走一樣。利用真實(shí)場(chǎng)景，找出建筑中的沖突及其他不合理之處[6]。另外，還可以設(shè)定漫游車的高度，用來測(cè)試建筑的凈高，門，水管等部件有沒有和人發(fā)生沖突，如有問題，立即調(diào)整凈空高度。在保證建筑與維修所需要的空間條件下，以碰撞探測(cè)為基礎(chǔ)，對(duì)管道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其符合現(xiàn)行相關(guān)規(guī)定及工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[7]。將管線系統(tǒng)整合到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)——Revit，實(shí)現(xiàn)了管線的綜合布置方案比選、安裝空間探測(cè)、管線定位及標(biāo)高調(diào)整。

4 管件與支吊架預(yù)制

管道預(yù)制加工是指按照管線加工圖紙，在加工車間內(nèi)按照規(guī)定的尺寸和外形預(yù)制管件，再對(duì)管件進(jìn)行檢驗(yàn)、防腐、預(yù)留開孔等工序。再將管線運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行拼裝，并通過簡(jiǎn)單的地焊接，就能滿足設(shè)計(jì)要求。在機(jī)電安裝領(lǐng)域，尤其是在大型公建工程中，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字機(jī)械加工相結(jié)合，是目前最為節(jié)約能源，提高建設(shè)效率的一種方法。

標(biāo)準(zhǔn)的管件和支吊架的預(yù)制，避免了在工地上進(jìn)行二次加工，同時(shí)也減少了現(xiàn)場(chǎng)管道加工面積，節(jié)省了管材，降低了材料倒運(yùn)成本，縮短了建設(shè)時(shí)間。

管道的預(yù)制工藝是根據(jù)模型中所包含的管線的材料、長(zhǎng)度、壁厚、種類等信息，將其直接數(shù)字化制造。這樣就不會(huì)出現(xiàn)在常規(guī)的管線施工中，往往由于場(chǎng)地條件及管子的長(zhǎng)短而造成的許多廢品很難回收再使用，從而達(dá)到了材料的最大化使用，節(jié)省建設(shè)費(fèi)用[8]。利用PKPM 校核可變支吊架模型的應(yīng)力，使支撐型式及型板尺寸在預(yù)制前得到，再按最后的安裝型式對(duì)管道的定位及標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

5 孔洞預(yù)留施工與虛擬安裝

利用Revit 平臺(tái)開發(fā)的插件器，能夠?qū)艿涝谀Ｐ椭写┻^墻壁的位置進(jìn)行識(shí)別，并對(duì)預(yù)留孔洞的準(zhǔn)確性（位置、數(shù)量、尺寸等）進(jìn)行直接的保障，并與圖紙相配合，能夠很好地進(jìn)行管線的預(yù)埋預(yù)留工作。為以后的施工奠定了良好的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的安裝工程技術(shù)交底都是基于平面圖，并與施工計(jì)劃相結(jié)合，不能精確地表達(dá)出構(gòu)件的空間關(guān)系。傳統(tǒng)的管線敷設(shè)方式往往會(huì)導(dǎo)致實(shí)際管線布置與模型中的管線布置存在差異，從而影響管線的總體布置效果、施工質(zhì)量以及管線的使用性能。如將電橋設(shè)置在管線集中的地方，再進(jìn)行其他較大的風(fēng)管、空調(diào)管路的敷設(shè)，但施工中經(jīng)常忽略安裝次序，特別是各工序間的次序不合理。這一過程將會(huì)帶來后續(xù)的分解和二次安裝。施工組織模擬能夠解決這個(gè)問題，但是，在利用avisworks 進(jìn)行建筑模擬前，必須對(duì)所要模擬的地區(qū)或者局部進(jìn)行最合理的模擬，并按照這個(gè)計(jì)劃來進(jìn)行。并與實(shí)際的建筑工程相結(jié)合，制作了一個(gè)工地的施工演示視頻，直觀地顯示了建筑的虛擬效果。圖2 為局部管線剖面結(jié)構(gòu)示意。

圖2 局部管線剖面結(jié)構(gòu)示意

6 實(shí)踐與應(yīng)用

考慮到本工程管綜合分布較為復(fù)雜，因此，按照上述步驟，以某層為例，進(jìn)行管線分布的空間建模。如圖3所示。

圖3 管綜合分布的空間建模

完成管綜合的空間建模后，安排技術(shù)人員進(jìn)行管線碰撞排查，并對(duì)于存在交叉、碰撞的管線進(jìn)行處理，處理實(shí)例如圖4 所示。

圖4 機(jī)電安裝管線碰撞處理實(shí)例

該項(xiàng)目的機(jī)電工程涵蓋了暖通、電氣等多個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間的交互和連接關(guān)系復(fù)雜。因此，在施工中完成對(duì)各專業(yè)單元的建模后，對(duì)提出方案應(yīng)用前、應(yīng)用后綜合效果的分析如下：

（1） 施工效率更高：采用現(xiàn)代化技術(shù)和綜合管廊等先進(jìn)技術(shù)，能夠提前發(fā)現(xiàn)和解決管線沖突問題，減少施工變更和返工次數(shù)，縮短了施工周期。傳統(tǒng)應(yīng)用方案往往需要等到施工完成之后才能發(fā)現(xiàn)管線沖突等問題，需要進(jìn)行返工和重新設(shè)計(jì)，浪費(fèi)時(shí)間和人力。

（2） 質(zhì)量可靠性更強(qiáng)：采用嚴(yán)格的施工規(guī)范和質(zhì)量控制措施，能夠確保施工質(zhì)量和可靠性。傳統(tǒng)應(yīng)用方案往往存在質(zhì)量不穩(wěn)定、安全隱患等問題，需要加強(qiáng)質(zhì)量控制和安全監(jiān)管。

（3） 運(yùn)營(yíng)維護(hù)更方便：采用便于維護(hù)和更換的設(shè)備和材料，能夠減少運(yùn)營(yíng)維護(hù)的工作量和成本。傳統(tǒng)應(yīng)用方案往往存在設(shè)備布局不合理、維護(hù)不便等問題，需要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力進(jìn)行維護(hù)和更換。

綜上所述，本文設(shè)計(jì)的機(jī)電安裝工程應(yīng)用方案相較于傳統(tǒng)應(yīng)用方案具有更高的施工效率、更強(qiáng)的質(zhì)量可靠性和更方便的運(yùn)營(yíng)維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，能夠更好地滿足大型公建項(xiàng)目的需求和提高其運(yùn)營(yíng)效益。

結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)施大型公建項(xiàng)目機(jī)電安裝工程時(shí)，除了要考慮到工程的復(fù)雜性、安全性外，還需要面對(duì)一系列的挑戰(zhàn)。例如，如何確保工程的施工質(zhì)量、進(jìn)度和成本得到有效的控制；如何提高工程的效率；如何降低工程的能耗等。這些挑戰(zhàn)都要求施工方對(duì)大型公建項(xiàng)目機(jī)電安裝工程進(jìn)行深入的研究。為落實(shí)此項(xiàng)工作，深化與之相關(guān)的研究，本文開展了此次研究。

盡管本次研究的項(xiàng)目取得了一定成果，但在經(jīng)過此次研究后，也意識(shí)到自身還存在許多不足之處。例如，在施工過程中，發(fā)現(xiàn)部分機(jī)電設(shè)備的安裝調(diào)試不夠精細(xì)，影響了工程質(zhì)量；另外，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員之間的溝通協(xié)作也存在一些問題，需要加強(qiáng)。針對(duì)以上不足之處，提出了以下改進(jìn)方向：一是加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的安裝調(diào)試，提高工程質(zhì)量；二是加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)成員之間的溝通協(xié)作，提高工作效率。

此外，由于大型公建項(xiàng)目機(jī)電安裝工程涉及的專業(yè)領(lǐng)域非常廣泛，而研究人員的專業(yè)背景和精力有限，可能會(huì)導(dǎo)致某些領(lǐng)域的研究深度不足，因此，在后續(xù)的工作中，還將進(jìn)行此方面內(nèi)容在研究中的進(jìn)一步深化，加大對(duì)機(jī)電安裝工程理論分析的投入，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程中存在的不足與問題，為今后的工作提供參考和改進(jìn)方向。