地铁车站机电系统装配化施工工法

地铁车站机电系统装配化施工工法1前言随着城市化建设步伐的加快，中心城市不断在向周边辐射，轨道交通建设的紧迫性也在增加。中国已形成一个世界上规模最大、发展最快的轨道交通建设市场。随着大数据、互联网+等信息化技术在工程领域的应用，技术应用及装配化施工逐渐成为轨道交通工程领域的技术方法和手段，部分城市已经开展施工全生命周期的应用，2017年国务院19号文《关于促进建筑业持续健康发展的意见》中明确提出推广智能和装配式建筑，力争用10年左右的时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。装配化施工作为促进建筑业提质增效的主要技术方法，逐渐应用到城市轨道交通车站机电安装工程中，BIM+装配化施工技术能够实现施工的高效率、高精准、高质量，不受现场条件限制的工厂化加工和现场高效安装。积极响应国家号召，增强企业核心竞争力，广东省工业设备安装有限公司开展了科技创新，组建科研小组进行专项技术研发，取得了“地铁车站机电系统装站机电系统装配化施工技术”于2018年1月获得广东省建筑工程集团有限公司科技技术奖一等奖，2018年8月23日经广东省建筑业协会组织的科技成果鉴定达到国内先进技术水平。同时，2017年12月获得了“2017年安装之星全国应2017年获得了“2017年广东建工集团技术应用竞赛一等奖。该施工工法广州市轨道交通十三号线首期（车站设备安装工程III标）工程温涌路站，东洲站及新塘站的应用，取得良好的经济效益、社会效益和技术效益。实践证明该工法具有技术先进、安全可靠、快捷经济等优点，因此具有很好的推广应用价值。2特点2.0.12.0.2施工技术标准规范，易于推广应用；2.0.3缩短现场施工工期，提高施工效率，提升施工质量；2.0.4提高现场施工安全系数，减少危险源数量，提升现场作业环境；2.0.5降低工程施工成本。3适用范围适用于所有大型建筑机电系统安装施工，尤其适用于规模化城市地铁车站机电系统安装工程4工艺原理结合BIM+装配化应用技术，对地铁施工中的高效节能制冷机房管道装配化施工，设备区走廊综合支吊架装配化及设备区管线过墙套管预留施工进行全面研究，以最大的方式在施工的节能上，给系统提供节能最大值。5施工工艺流程及操作要点施工工艺流程5.1工艺流程图）模型搭建优化管路布置形成精准模型配置生成预留孔洞配置综合支吊架实体模型拆分导出孔洞明细导出构件明细生成精准加工图生成精准安装图工厂生产加工构件配置二维码半成品运输现场装配式安装图5.1工艺流程图操作要点5.2.1模型搭建通过技术应用，按照施工图纸及规范要求，结合主体结构移交尺寸数据进行车站各专业建模工作，建立基础施工模型，并将各专业进行合模。5.2.2优化管路布置车站机电及系统专业全专业模型合模及优化调整工作，利用模型开展三维图纸会审工作，期间包括综合管线碰撞检查、通过漫游方式开展逻辑规则检测；车站4D施工虚拟建造；可视化的施工方案动画交底等指导施工。通过技术应用，提升项目精细化管理水平，提高施工质量。图5.2.2-1模型优化前图5.2.2-2模型优化后在施工前进行全方位的调整，形成如下步骤：1、合模并进行管路调整；2、利用碰撞检测对所有管线碰撞检测并形成碰撞报告；3、导出碰撞清单并对碰撞进行处理（原则：局部碰撞施工消化，专业碰撞5.2.3形成精准模型1、机房设备布置方案机房设备布置需考虑的因素：必须详细了解设计者的意图及施工平面图的内容；必须详细了解设备的规格型号、用途，确保定位精准；必须详细了解设备安装区域的空间大小、以便合理安排运输通道、设备安装顺序、设备安装位置及管道安装工序；必须详细了解起重设备布置的具体位置，确保起重设备有足够的吊装能力把大型设备安全吊装到楼层内，方便进行二次运输。在满足原有设计图纸的要求下，进行设备布置的调整，以便达到空调水系统高效节能的目的。图5.2.3-1设备布置前图5.2.3-2设备布置后单从设备未布置前来考虑，冷水机组布置适中，但冷却水泵、冷冻水泵位置相对于冷水机组之间的距离较小，不能满足管道上阀件、传感器安装位置要求。在设备布置后，有效的利用设备房内的空间，使设备整齐排布，既满足了实用性，又具有美观性，但因为冷冻泵侧管道的安装要求，以及对未来维修通道的考虑，因此选择把分集水器进行移位，如图5.2.3-1设备布置前。设备排布满足设备安装位置的要求；冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵的安装由从左至右依次安装就位；并按照先冷机后水泵的原则，避免了安装作业的交叉，最后安装分集水器如图5.2.3-2设备布置后。2、管道降阻优化技术1）管道降阻的意义在日常生活中普遍常见的公用设施中，过半数的能耗来源于暖通空调系统，对于建筑行业的节能减排，基本上就是靠直接或间接的减少空调系统能耗来实现，而制冷机房作为空调系统中的主要组成部分，进行节能减耗的空间巨大。因此对制冷机房的管道进行优化降阻，是高效制冷机房研究必不可少的课题之一。2）管道降阻的方法减少弯头：通过将水泵进出水口高度与主机进出口置平，可以减少管路弯头。采用弯管技术，普通的弯头是由不同角度的部件焊接而成，而本次所有弯管都是从直管采用大型弯管机由直接弯制而成。采用精确的定位和焊接技术，将管道的焊接连接处处理无残留、平滑，有效降低水流阻力。3、地铁设备区管道过墙预留套管精准模型过墙套管传统施工方式是装修墙体砌筑完成后再进场施工，采用后凿墙、后刨沟等方式。新的管道过墙预留套管施工技术通过技术精准定位预留孔洞位置，构件进行工厂化预制加工，套管装配化现场施工，实现管线过墙预留套管的预留准确率，提高施工质量。用软件进行三维模型基础建立，借助碰撞检查对管综进行碰撞优化。图5.2.3-3精准模型孔洞利用设备区过墙管道预留套管，准确定位，结合装配式施工，降低损耗及提高效率。4、地铁车站设备区走廊综合支吊架精准建模5.2.3-4支吊架构件模型，并形成族库，通过三维动画进行施工交底。图5.2.3-4支吊架构件模型5.2.4配置及生成孔洞利用碰撞功能配置生成孔洞，将孔洞标高、尺寸、位置等参数进行记录，并形成二维码。图5.2.4-1预留孔洞图5.2.4-2预留孔洞参数5.2.5配置综合支吊架根据模型及现场测量数据进行支吊架定位，以套为单位导出支吊架构件明细表。5.2.6实体模型拆分对精准模型进行专业拆分，再按专业对模型进行拆分与编号（如图5.2.6-1冷冻机房管道模型拆解图）图5.2.6-1冷冻机房管道模型拆解图5.2.7导出孔洞明细导出明细表：以大系统风管为例，导出明细表（以风管宽、高均加100mm作为风管套管）将套管进行编号，生成二维码信息，并与套管尺寸明细表一同交付加工厂预制加工及对应粘贴。5.2.8导出构件明细建立标准化支吊架构件，按底座、角连接件、平面连接件、扣件以及其它配件等名称进行分类，建立明细表，以套为单位进行包装配置安装信息二维码。5.2.9生成精准加工图把已经优化好的管道模型，按构件进行拆分，拆分之后再转换为构件工程5.2.9-1生成精准加工图）图5.2.9-1生成精准加工图5.2.10工厂生产加工按专业系统将合模后的模型进行拆分，拆分后的模型以及孔洞套管专人进行归类汇总，形成图册交由加工厂或生产厂家进行生产加工。构件配置二维码针对模型所有构件进行定位，跟随产品包装，一并运输至施工现场（如图构件二维码信息。图5.2.11-1构件二维码信息5.2.12半成品运输预制化加工好的构件需做好半成品保护，采用薄膜全覆盖或其他措施进行包装，保证管内无粉尘、颗粒物和管道表面没有损伤；每层管道采用木条或其他软材料进行分割，禁止管道的堆叠对管道产生较大弯曲力；其他小配件可装箱运输。5.2.13现场装配式安装现场工班长通过移动终端，根据配置二维码信息的对半成品进行现场搬运安装。现场安装时必须详细了解设备安装区域的空间大小、以便合理安排运输通道、设备安装顺序、设备安装位置及管道安装工序；必须详细了解起重设备布置的具体位置，确保起重设备有足够的吊装能力把大型设备安全吊装到楼层内，方便进行二次运输。6材料与设备6.1材料本工法没有采用特殊材料，所有材料都为市场的常规材料，易于采购。6.2设备本工法使用设备如下表6.2.表主要设备明细表序号名称单位数量用途1服务器（含UPS）套1数据存储2工作站台3指导安装3笔记本电脑台2指导安装4平板移动终端台8指导安装5智能手机台4记录、汇报6二维码制作及打印设备套3指导安装现场手持式读取设备套3指导安装固定式无线路由器台20指导安装电视墙套1指导安装7质量控制质量控制原则《建筑工程施工质量验收统一标准》GB/T50300-2013《地铁设计规范》GB/T50157-2013《城市轨道交通机电设备节能要求》GB/T35553-2017《建筑信息模型应用统一标准》GB/T51212-2016《建筑信息模型施工应用标准》GB/T51235-2017中华人民共和国、行业和广东省政府颁布的有关法律、法规及规定。质量控制措施7.2.1项目实施过程中工程技术员必须保证加工厂驻场时间，及时处理模型、加工厂与施工现场发现的技术问题并在工作站进行处理及时上传至数据库。7.2.2执行并坚持材料、设备检验程序，确保无遗漏。8安全措施8.1本工法遵循的安全规程8.1.1《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33－20128.1.2《城市轨道交通工程安全控制技术规范》∕T50839-20138.1.3《建筑施工安全技术统一规范》GB50870-20138.2安全措施8.2.1明确项目经理、生产经理、施工员、专职安全员及班组兼职安全员的职责，严格执行安全生产责任制。8.2.2针对项目实际情况，对危险源进行辩识，编制专项安全技术方案。8.2.3吊装和运输区域设置安全警示带，并有专人监护。9环保措施9.0.1设专人或专业单位负责调配运输减少碳排放。9.0.2包装半成品用的薄膜统一回收，尽可能重复使用。9.0.3加工厂运输成品装车时集中装运，压缩装运次数减少汽车使用次数。效益分析社会效益分析BIM+装配式大量构件由工厂完成，构件的质量更好，效率更高，现场只有装配作业，工厂和现场同步进行，施工效率更高，具有较大的社会效益。1）施工环境：传统机电设备安装施工现场基本靠堆放，现场设置加工厂，材料、半成品、成品都堆放在安装区域，基本只能满足走路畅通，在安全疏散、文明施工都存在较大的隐患；装配式施工是一个拼装的过程，通过1比1的模型拆解，所有机电管线进行拆分，再通过加工厂或供货商加工好半成品，直接运至施工现场，避免了大量堆积材料，现场也不会有切割，烧烤、上漆等环节，施工环境得到大大提高。2）直观性：利用碰撞优化后的三维管线方案，可以进行施工交底、施工模型，用直观的三维实体模型向工人进行交底，更直观，更符合施工真实情况，工人一目了然。经济效益分析1）协同管理，节省协调成本：应用可视化技术节约与各方协调联络的时间为15天，与传统方式比起来，节约了31%的比例。2）节省工期：传统施工方法项目工期8-9BIM+装配化技术后，工期缩短到6-7个月，可节省工期2个月3）节省材料：通过模型深化设计，优化了管路走向，三个车站节省材料费用90万。综合以上的因素，项目三个车站的经济效益计算：（1）节约了工期约60天，按工人60200元每天计：约节约72万元；（2）节约材料费用：车站)*30（万元）=90万元对比目前正在运营车站的能耗情况，制冷机房的年平均能效比达到5.0时，可获得至少40%以上的节能效果，可使城市轨道交通系统整体运营能耗下降10%左右。通过车站机电系统装配式施工技术的应用使车站施工节能环保。4）节能环保：提高制冷机房的综合能效比，优化管道降阻后的，减少了设备的能量消耗，制冷时间缩短，运行后，能效比与传统机房比，提高了1.5，制冷时间大大缩短，提高了能效比同时节约了能源。应用实例应用效果通过“地铁车站机电系统装配化施工工法”实施，技术及装配化施工的应用，提升了项目施工的效率，从项目精细化管理入手，提高项目的工程管理水平，推动项目管理的组织调整和流程再造，取得了良好的社会效应，获得监理和业主单位的好评。应用实例11.2.1广州地铁十三号线首期温涌站机电安装工程1、工程概况广州地铁十三号线首期温涌站总建筑面积为29323.40㎡，为地下两层岛式站台，6个出入口，车站有站厅站台共二层,为明挖地下二层岛式车站;两端为设备区,中间为公共区。站厅层公共区面积2300m,站台层公共区面积1991m。车站总设计冷量，冷冻水采用一次泵变流量系统,冷冻水温差为5C,冷却水系统不变频。并确保机组变频运行在高效率点上;施工图阶段按新线统一要求采取相关动态平衡措施;压差旁通阀按单台冷水机组的60%.2、施工情况温涌站于2017年4月8日开工，2017年10月30竣工验收，工程中，综合运用技术，进行了综合管线碰撞检查，利用模型开展图纸审查工作，并通过漫游方式开展逻辑规则碰撞检查；利用Manage2016导入project进行车站4D施工虚拟建造，施工工序动画交底，指导施工。使用MagiCAD的预留孔洞功能生成孔洞及套管，导出套管明细表，编号、生成二维码信息，并将套管尺寸明细表交付工厂进行加工粘贴；现场工人根据二维码及导出的安装平面图进行对应吊装。针对冷水机房，使用进行精准建模及管线合理布置，考虑现场因素，对模型进行拆解，在进行可建性分析后，导出加工图纸，由工厂根据加工图纸进行加工，现场进行装配式安装，提高了施工效率。3、应用效果采用本工法施工，使用技术提升了项目的施工质量、进度、安全、经济管理水平，创造了一定的经济效益和社会效益。11.2.2广州地铁十三号线首期东洲站机电安装工程1、工程概况广州地铁十三号线首期东洲站总建筑面积为15471.31㎡，为全明挖地下二层单柱双跨框架结构，4个出入口，车站大系统采用全空气一次回风系统,双端送风,负担整个车站的负荷。在车站两端的通风空调机房内各设置一套系统,分别负担公共区一半的空调负荷。车站按远期2041年晚高峰运营条件客流18033/h计算,车站的空调设备单台选型冷量为单台选型总送风量79600m/h,送风温度为17℃。单台小新风机选型风量12000m/h,单台回排风机选型风量67700m/h。车站总设计冷量。2、施工情况东洲站于2017年4月8日开工，2017年11月30日竣工验收，施工中利用技术，对车站临时设施、车站主体及附属结构进行三维建模；对车站各专业模型进行合模及优化调整工作，利用模型开展图纸审查工作，包括综合线碰撞检查，通过漫游方式开展逻辑规则碰撞检查；利用Manage2016导入project进行车站施工虚拟建造，施工工序动画交底，指导施工。布置地铁设备区走廊综合支吊架前，使用对模型的管线进行优化，使管线的排布更有利于布置综合支吊架，对管线进行分段后，在模型上加上按实际1:1比例建模的支吊架族，排布完成后，导出支吊架各构件的明细表，在工厂进行加工后，现场进行装配式安装。3、应用效果采用本工法施工，使用技术提升了项目的施工质量、进度、安全、经济管理水平，创造了一定的经济效益和社会效益。11.2.3广州地铁十三号线首期新塘站机电安