地铁车站冷水机组管件装配式施工工法研究
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摘 要：利用BIM技术建立冷水机房模型，并将模型合理拆解，出具预制加工图由工厂进行预制构件生产，预制好的构件到施工现场后，只需要进行拼装连接，达到了减少工序、降低工时的目的。
关键词：BIM;模型拆解;机房拼装;缩短工期
1 前言
当前，国内城市轨道交通发展已经积累了丰富的经验，各大城市对于城市轨道交通建设要求不断提高，建设项目投资额和建设工期在不停的压缩。机电安装专业作为城市轨道交通建设过程中最后的一环，是关系到能否满足运营条件顺利开通的关键，也是整个建设过程中工期压力最大的专业。如何利用新工艺解决机电安装专业施工的时间和空间问题，是城市轨道交通机电安装行业内研究的新方向。在广州轨道交通十三号线机电安装项目施工过程中，我们以减少现场加工环节，缩短工期为目标，在既有BIM建模技术基础上，总结形成了冷水机组管件装配式施工工法，经过实际运用，具有较高的指导借鉴价值。
2 工程概况及技术难点
2.1 工程概况
广州市轨道交通十三号线首期工程鱼珠至象颈岭段线路长约26.817km，均为地下线敷设方式;共设置11座车站，平均站间距约2.586km。本项目主要包括庙头站、夏园站、南岗站及相邻区间施工，三个车站均设置一个冷水机房。
施工内容包括机电工程（含通风空调、给排水及消防、低压动力照明、FAS、BAS、门禁、气体灭火七个专业），建筑装修工程（设备区装饰装修工程、轨行区广告灯箱安装、公共区及出入口导向牌安装、室外地面恢复工程）。
2.2 技术特点及难点
2.2.1 技术特点
（1）利用360全景扫描仪复测车站冷水机房土建结构，修正校核形成数字化结构模型。
（2）利用Revit软件，综合考虑规范要求、施工操作空间、机房设备布置、基础布置、排水沟位置、机房管线排布、支吊架设置、整体净高、整体观感效果等，建立1：1精确搭建设备和管道附件等的三维模型。根据现场实际情况，对冷水机房模型进行合理拆分，利用BIM软件导出管件预制加工图，形成下料单交付厂家，管件加工完成后，按照装配图纸进行现场拼装。
（3）根据模型拆分结果，出具各组管件加工图、装配图以及总装配图，将最终图纸下发到工厂技术人负责人及焊接技术人员，根据技术要求及图纸详细尺寸进行工厂化加工，同时按照装配图完成各组管件的拼装。
（4）利用装配式施工，实现管道与设备同步安装或优先于设备安装，不受常规先设备后管道安装的影响，有效缩短机房施工工期。
2.2.2 技术难点
（1）每组管件之间运用法兰片连接，所以组与组之间的法兰片孔必须一致，在下单时必须将位置、尺寸定准，厂家制作时要精确无误，否则现场无法进行拼接。
（2）1：1精准建模基础数据（甲供设备外形尺寸、设备基础大小等）要准确无误，各管件模型拆分后出具的加工图数据要精确，避免加工厂加工的构件运输到现场不能安装。
3 关键技术研究
3.1 施工准备
（1）BIM建模人员和通风空调专业工程师熟悉施工图纸，调试BIM工作站，做好前期BIM建模工作。（2）根据土建施工进度，协调好场地移交工作，确保冷水机房区域能够更早移交于机电施工单位，进行前期测量工作。
3.2 技术资料收集及核对
（1）利用360全景扫描仪复测车站冷水机房土建结构，修正校核形成数字化结构模型，做为后期冷水机电管线及设备建模的基础资料;（2）为保证BIM模型与现场保持一致，满足工厂化预制的需要。在施工准备阶段，需现场测量冷水机房房间尺寸、设备基础尺寸、冷水机组外形尺寸、冷冻冷却泵外形尺寸，修正根据冷水机房内管线布置图纸建立的BIM机房模型，使冷水机房模型满足指导施工和工厂化预制的需要。
3.3 管线深化，利用BIM技术建立1：1精准模型
在施工前期，项目部组织各专业工程师及深化设计人员根据设计图纸、现场设备及场地的实际情况，综合考虑规范要求、施工操作空间、机房设备布置、基础布置、排水沟位置、机房管线排布、支吊架设置、整体净高、整体观感效果等，确定最合理的机房布置方案。
根据平面图深化结果，BIM技术人员利用Revit软件，在建筑信息建模BIM基础上，根据冷水机房深化设计图纸，结合装配式施工需要，创建标准BIM族库，建立基于实物尺寸的冷水机房管线BIM模型。
3.4 模型拆分，出具预制加工图
（1）模型拆分。根据调整或修正后的最终冷水机房管线BIM模型，结合现场实际情况，根据工厂预制和材料运输要求，综合考虑管件运输、吊装、安装、支吊架设置，例如现场预留吊装孔洞尺寸、位置以及现场运输路径条件能否满足管道分段后的吊装、运输，同时尽量减少管道的分段，管道分段越多，相對增加成本及后期使用隐患。
（2）出具预制加工图。管件分段方案确定后，BIM技术人员导出各组管件分段预制加工图、装配图以及总装配图交付工厂照图加工及预拼装工作，同时导出设备基础图、设备定位图、机房管线定位图、支吊架定位尺寸图等，交付现场照图施工。在此过程中，深化设计人员在设备基础施工完成后，需要复核基础尺寸、位置等，反馈到模型当中进行适当调整，然后导出设备定位图，传统施工模式下不需要出具设备定位图，而工厂预制化装配施工要求精度高，管道加工误差一般控制在±1mm，就要求设备定位安装非常精确，必须有图可依。
3.5 工厂化加工管件
按照构件加工图，在工厂加工拼装构件。由于冷水机房阀部件短管较多，经过推算管道和法兰的焊接工程量占整个机房焊接工作量的60%，而此部分工作可以全部在工厂预制完成，对工人的技术水平要求较低，只需进行简单的装配即可，大大节省了人工成本。同时工厂预制的焊接质量良好，焊缝连续饱满，无咬边、气孔、未熔合等常见的焊接质量问题，在后续的打压试水过程中也未发现管-法兰焊口有漏水情况。
3.6 管件出厂，组织吊装运输
本项目冷水机组管件最大长度为6.2m，最大重量为350kg，属于小型材料。待所有管件加工验收完成后，根据现场施工条件，项目部采用汽车运输至施工场地吊装孔位置，利用25t汽车吊吊装至地下车站冷水机房位置。运输过程中为了防止管件受损或变形，项目部统一采购塑料防撞垫作为护套，进行全程保护，吊装过程中，安排专业工程师及安全员全程旁站指挥吊装运输工作。
3.7 现场拼装
现场拼装是冷水机组管件装配式施工的实施阶段。将工厂生产好的各组管道构件按照编号运输至冷水机房后，按优化后的管路布置图定位并进行现场吊装，配合BIM模型图进行机房管路拼装。施工过程中只需要按照各管件编码进行管路连接即可完成施工，极大的降低了施工难度。
4 结论
通过分析研究，本项目在冷水机房施工过程中，BIM技术精确建立冷水机房模型，精准定位设备位置和管道标高，根据BIM模型拆分结果，出具预制加工图由工厂进行预制管道构件生产，在管道上集成了弯头、法兰、温度计、流量计等，摒弃了以往在现场人工进行开孔、焊接的不稳定因素，确保了位置准确性;同时避免现场进行焊接作业造成的污染，工厂加工一次成型能够提高管道的质量，保障施工质量;工人现场进行施工时简化了工序，预制好的构件到场后，只需要进行配管连接，达到了减少工序、降低工时的目的，较以往项目冷水机房施工周期约20～25天，利用装配式冷水机房施工工艺，冷水机房施工工期降低为2天，有效缩短工期，提高施工质量，降低安全系数，改善现场施工环境。
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