浅谈装配法

浅谈装配法

王浩宇

中建三局第三建设工程有限责任公司湖北武汉430000

摘要：本文从装配法的发展优势入手，分析装配法和BIM技术相结合的必然性，结合岭南新世界三区A1至A7商住楼机电及空调分包工程制冷机房实例，着重分析各种类型加工部件的精度要求，一步一步将整个装配过程加以阐述。

关键词：制冷机房；装配式；BIM技术；工厂预制

1.装配法总述

装配式机房管道安装是提前规划机房各类管道排布，提前根据实际分解管道区域，根据加工图在场外预制厂中集中加工预制，使得后续机房施工面清理出来时现场只需要按照加工件的顺序进行合理正确的拼装，全程无需动焊，节省了现场的时间。

对比传统机房管道焊接施工，是将原本消耗在现场管材切割、现场管材焊接上的时间高效的运用在前期对管道深化设计、出图加工上。使得整个机房管道安装工序更为合理有序。

1.1安装便捷

传统机房的管道安装方式是将大量管材材料堆积起来，采用切割、焊接等进行现场的安装作业。在这种模式下，安装人员一般选择现场焊接和架空安装，不仅容易造成管道内焊渣进入水泵、机组等重要设备，造成设备运行故障；而且大量的高空动火作业面，存在一定的安全隐患。

这种安装模式不仅难度大，而且现场堆积的大量原材料会造成施工现场通行、管理不便，人员配置多却效率低，施工工期长，一般需要2到3个月的安装时间，不符合当下对环保、安全、高效的机房建造要求。由于传统模式下机房的质量与美观很大程度上依赖于施工人员的经验，直接导致施工结果的参差不齐，阻碍了机房行业的标准化进程。

和传统机房管道安装相比，装配式机房的管道安装是在工厂精密设备加工后，将各类型加工件有序的运送至现场直接进行拼装。在这种模式下，不仅加工质量和美观性能够得到保障，而且安装难度低、直接消除了安装中的各类安全隐患和可能出现的设备运行故障问题。

这种模式下的安装现场整洁宽敞，通行与管理方便高效，需要的人员较少，施工工期短，现场安装时间约为半个月左右，打造标准化的环保、安全、高效的机房安装环境与卓越成品质量，符合当下快节奏、高效率的机房安装需求，是未来机房的主流安装模式。

1.2布局合理

一般机房的空间都相对来说较小，和传统机房相比，装配式机房可以提前合理运用BIM深化技术，对各类管线进行排布优化，将机房空间利用率提高。

传统机房管道安装方式属于“见招拆招”型，遇到管线碰撞再去进行翻弯等一系列措施，造成管底标高较低，机房设备布置占据整个下部空间，而且机房内部并管架空排布让房内管道非常密集，造成机房内压抑、拥挤，不利于市内照明与美观，对后期运行节能和检修保养也会造成阻碍。

相比之下，装配式机房却因为内部管道布局合理，在节省机房面积的同时，拥有较高的管底标高，不仅看起来美观大方，而且提高了机房空间的利用效率。宽敞合理的布局带来了优质的照明效果，同时保障了后期检修保养的便捷，让机房安装后的运行运维高效、安全。

1.3高效节能

在安装过程中，装配式机房由于管件大多数在场外加工厂高精度加工，在工厂进行原材料的加工对材料的利用率远高于在现场对原材料进行加工，直接减少了5%到15%的材料浪费。展示出了装配式机房对原材料的高效利用率，而且由于装配式机房无需进行焊接作业，火灾隐患的发生几率为0%，降低了风险成本，构筑出安全的机房环境。

在布局方面，和传统管道系统错综复杂，沿程阻力和局部损失大的高电能消耗运行模式相比，装配式低能耗机房对管道系统进行优化，通过减少大量弯头及并管，急剧减少管道系统的沿程阻力，通过让水泵长时间处于低功率工作状态节约大量能源，能够直接提高5%到15%的节能优化效果。

在后期检修维护方面，装配式机房的维修通道可以达到任何设备旁边，在设备上方设立吊钩，从而让维护保养常态化、轻松化。和传统机房相比，装配式机房的管道拆检方便，能够减少80%到90%的机房后期检修维护费用，降低用户的维护成本。

2BIM技术的利用

2.1装配式机房和BIM技术

整个装配法机房的施工都是基于BIM技术的应用。

在机电安装中，存在水、电、风三个大专业。给排水专业下属生活水系统、污水系统、废水系统、雨水系统等。电气专业下属照明系统、动力系统、高低压配电系统、弱电控制系统等。暖通专业下属防排烟系统、通风系统等。在这样一个庞大复杂的机电系统中，存在大量的管道、桥架、风管、支架。在一个项目的设计初期，设计院往往由于各类系统多位绘图人员之间缺少的有效沟通，造成图纸中存在大量的“错、漏、碰、缺”问题。这些问题往往在图纸会审中不能全部发现，遗留的问题大多数在传统施工中暴露出来。而传统施工方法的应对方式往往是“见漏补漏，遇河搭桥，下雨找伞”。这种应对方法在如今这些大多都是紧张工期的项目中往往很是被动，并且伴随着大量返工，返修。消耗的人力，物力，财力增加了项目的成本。

随着时代的进步，建筑业也在向着现代化发展。BIM技术便是在施工开始之前对整个项目进行各专业的综合建模，以模型的方式提前讲各专业各部位依据现场实际测量情况绘制出来。进行各管线、桥架等之间的综合调试，减少碰撞或者管线交叉，合理规避施工中可能遇见的问题，并且可以更直观的规划管线优化路径。

在机房的施工中，由于机房狭小，净空高度不足、管道规格较大，管道众多等问题。BIM技术显得尤为重要。

那么，如何将装配式机房施工和BIM技术相结合呢？

装配式机房原理上是将机房全部专业的管道、设备分区，分块。在场外加工厂集中预制成带法兰的块状部件，然后运至现场按照组装顺序使用螺栓进行连接。类似拼装玩具一般将整个系统拼接起来，减少现场的切割、焊接工作。

可以预见，装配法机房需要高度组装的各块、各部位高度的精确，并且各类区域连接处的法兰面需要严格对孔便于连接时候的组对安装。任何一个部位的几毫米的误差可能在几百米管线的安装之后就会累计变成一个厘米级别的误差，而一对法兰片，只需要螺栓孔误差5个毫米变无法进行连接。

那么BIM技术提前综合布置、与管线及设备之间高精度的模拟连接、各类管线的优化布置等优点便与装配法机房施工完全契合了。

2.2BIM深化设计

在岭南新世界制冷机房的装配法施工中，提前对制冷机房进行了BIM深化，对机房设备基础、梁底标高进行现场实测实量。将测量的数据在REVIT中进行建筑模型建模，再将各专业管线综合排布进去，与设备进行连接。调整各专业之间，专业与建筑结构之间的碰撞。

需要重点一提的是各类阀门及管道附件的模型需要按照供货厂家提供的尺寸模型进行一一建族，避免使用不一样的模型造成加工块出图与实际安装有误差。

2.3加工块出图

合理的加工图是加工厂预制过程的技术基础。

2.3.1注意事项：

A.由于装配式机房施工需要加工厂加工出来的预制区、块部件高度精确，故BIM加工图中用于管道定位尺寸的标注不应该笼统的是几段管道直管段的距离，比如“L”型管道，定位标注应该是一端直管法兰端面的到90°弯头的一侧的管中心的距离。并且，由于这一段管道需要和下一段管道组对连接，法兰片需要按照预定好的角度进行安装，保证法兰片能够完全组对。如图一：

说明：在上述图三中2段直管段分别标注a，b，c，d。倘若下料图的定位标注为a-b段、c-d段，则该加工部件大概率会与其他部件组对失败。原因有二：

图一：“L”型管道

（1）项目中采用的弯头虽然要求的是固定管径的90°弯头，但是由于厂家加工或者运输磨损等实际原因，各弯头尺寸并不是严格保持标准。弯头尺寸稍许的变化，就会导整个“L”型部件外扩或者收缩。

（2）“L”型部件中的b，c两处存在2处焊缝，焊缝处焊接厚度和热变形应力的影响导致焊接过后尺寸的变化也会使得与既定的尺寸不符。

所以，综上所述，“L”型加工图的标注尺寸应该是如图三所示的一端直管法兰端面的到90°弯头的一侧的管中心的距离。

B.“J”型部件的定位标注如图二

图二：“J”型管道

看完图二，再结合图一，其实可以发现，加工图讲究的是控制每一个加工部件的起始端面到这个部件结束的端面，将一切有可能产生误差的因素控制在起始端面到结束端面的中间部位。比如图三中不利因素便被控制在a-b段和c-d段，实际上可以理解为a-b段和c-d段是一个在加工中可以伸缩的直管段，用于控制保证整个部件的精度。图四中的伸缩控制段便是a-b段和c-d段。

C.“Z”型部件的定位标注如图三

图三：“Z”型管道

Z型部件需要注意的是除了上述说到的法兰端面到管中心的距离需要保证以外，由于两个90°弯头的存在，需要保证a直管段和b直管段的平行度。这样才能保证Z型部件首尾两个法兰端面可以与其他部件组队时贴面紧密。

2.3.2加工出图

依照2.3.1的分解定位原则，将整个管道系统分解成无数个部、块。这些加工件与图纸尺寸误差不得超过5mm。另外需要根据现场拟定的装配顺序，对整个机房划分区域，根据装配的顺序，依次对各区域分解的加工件进行预制。对各加工件进行编号管理，现场收货及时登记编号，复核加工件尺寸。

在岭南新世界三区的装配式机房中分解共有278件管道预制件、118件支架预制件，以及454个阀门仪表附件。加工制作前拟定了如图五的区域划分：

按照区域Ⅰ—区域Ⅱ—区域Ⅲ—区域IV—区域V-区域VI这样的预制加工顺序，即包括材料供应、加工件编号顺序、最终的装配安装都应该按照Ⅰ-Ⅵ的顺序来执行，保证整个装配过程从下料到安装的合理有序，并且各部件独立编号管理，也会避免加工件从加工厂运输至现场出现的紊乱无章，装了主管找不到支管的情况。

3装配安装

整个装配过程以岭南新世界三区为例。

3.1安装区域及顺序

支架与管道交叉安装，安装顺序为：区域Ⅰ—区域Ⅱ—区域Ⅲ—区域Ⅳ—区域Ⅴ—区域Ⅵ

A.区域Ⅰ-Ⅵ安装：先安装支架，接着装设备主管道（相应的可以交叉安装前一区域的支管）。

需要注意的是，安装时，应优先安装连接冷机、水泵的主管道预制件，即“自下而上”的工序。倘若采用“自上而下”的施工工序，即由主管开始向下安装支管，这样的施工工序往往会导致支管末端与设备无法组对的情况发生，并且由于设备已经就位，在设备基础上可以活动的空间有限，造成大量支管的返修。

图五：机房区域划分

3.2加工及施工程序

3.2.1加工程序

加工程序为：图纸结束交底→主材、配件检测→按图下料→管道、支架组对→焊接→管道喷砂处理→试压→除锈喷漆→贴标签、包装→装车出货

3.2.2施工程序

施工程序为：施工准备→预制件搬运→放线定位→吊装组拼→现场清理→试压保温

3.3施工要求

3.3.1施工准备

施工前须提前指定材料堆放区域，并应对施工场地进行平整，去除积水，保持清洁，便于存放需使用的管道、支架预制件。现场准备塔吊、平板车或叉车准备搬运管道、支架预制件，同时技术抄平，放线已完毕。

3.3.2接收预制件

按照加工图上编号的顺序整理加工件清单接收预制件，施工方需对预制件到场情况进行记录并反馈，对于未到场或检验不合格的预制件，需及时与加工厂进行沟通。

3.3.3预制件搬运

管道、支架预制件需借用塔吊吊装至下车道入口处，并对此转运堆放区域进行清理及垫用厚纸皮或者木板。吊装时，要用到三根同样长度的钢丝线，同时挂住预制件，将预制件平稳吊装到车道入口处，然后再用平板车或液压叉车上运输至机房材料指定堆放区域。在运输过程中，运输车辆速度不宜过快，以免预制件相互碰撞导致变形损坏。

3.4施工工艺

3.4.1预制件安装

预制件安装必须按照施工顺序以及《管道安装定位图纸》、《支架安装定位图纸》中所注标高定位安装。安装前，机房内的积水和杂物应清理干净。

预制件安装的技术要求：

（1）支架、管道预制件的定位安装请严格根据现场已经放样好的基准线、一米标高线及施工图进行施工，支架横担顶标高严格按施工图进行安装，杜绝按传统施工思维进行安装，以避免影响整体机房的安装效果。

（2）管道预制件与支架预制件安装工作应配合进行，需先按照施工图放线定位，再用电动葫芦将管道预制件两头固定在临时支架上（临时支架可能要打在楼板上），最后把其所对应使用的支架预制件一同配合安装，避免先安装支架预制件后部分管道预制件无法安装的情况，支安装完成后，再拆除临时支架。

（3）支架预制件在确定好定位及标高后，再打膨胀螺栓固定。

（4）预制件安装完毕后，应对其平面位置，支架横担顶标高，纵、横向定位进行自检，检查合格后，方可固定管道。