机电装配式施工在横琴广场项目中的应用

范广颢，郭彦禄，张保卫

（1.中交一航局安装工程有限公司，天津 300457；2.中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

1 汇通横琴广场概况

中交汇通横琴广场坐落于珠海横琴，总占地面积为32 453.77 m2，建筑面积为283 543.22 m2，分为1号公寓、2号公寓、3号塔楼，分别高为120 m/37层，100 m/30层，300 m/62层。主要机电管线工程量：桥架3.3万m，给排水管道7.5万m，风管13万m2，空调水管道1.5万m。

中交汇通横琴广场为多功能、综合性的智能化超高层建筑，其机电系统种类繁多并且非常复杂。机电安装具有质量要求严格、综合性智能化要求高、系统整体调试难度大的特点，施工过程中机电各专业自身协调需要与土建、装饰等各方交叉配合，使得本机电安装工程管理难度增大，工程施行中需要兼顾多方因素。机电装配式施工具有施工效率高，安装质量好以及绿色环保无污染等优势，现以横琴广场为例，分析机电装配式施工在项目中的实施与应用[1]。

2 机电装配式施工的特点及存在问题

机电装配式施工的特点主要体现在：1）工厂预制、现场装配、提高施工效率；2）各专业同步，如风管、水管、电缆桥架预制工作可在各专业厂家同时进行，可缩短施工工期；3）将管理信息化，配合工厂数字化管理降低构件成本，并可实时追踪加工进度，提高工程性价比[2]。

目前超高层机电施工中以下方面需要改进：1）工厂预制的深化设计要求高。超高层管线复杂、空间不足，往往需要结合BIM技术进行管线综合排布，深化、完善设计，形成加工图，在施工前期需要加大深化设计投入；2）随着层数越来越高，超高层材料运输存在困难。需要结合整个工程过程进行预制区域规划，统筹管理，从预制、运输、到现场装配安装实现全过程信息化的监督管理[3]。

3 机电装配式施工的实施与应用

机电装配式施工整体流程可以总结为从设计出具蓝图，蓝图深化设计，工厂预制化加工，以及装配式安装。其中BIM技术贯穿于全过程[4]。本文从装配式支吊架的应用、装配式机电管线的应用2个方面介绍装配式施工在横琴广场项目上的应用。

3.1 支吊架装配式应用

传统安装工艺采用现场焊接支吊架工艺，主要存在着以下几方面问题：1）材料浪费：制作过程中因尺寸偏差而导致返工，安装过程因管线调整而无法继续使用；2）安全隐患：型材切割、焊接等过程均在现场完成，特别对于高层建筑，安全隐患很大；3）环境污染：焊接支吊架制作过程中易产生噪音、废料等，导致环境污染；4）安装制作成本高：焊接支吊架的制作及安装需要现场的设备工具较多，并且制作工序多，耗时长，对工人的技术要求较高，从而提高了整体成本；5）美观：传统焊接支吊架不是标准化产品，现场制作过程容易导致产品外观粗糙，整体美观性较差；6）维护成本高：后期基本无法进行维护及维修改造[5]。

装配式支吊架是以工厂预制零部件，在工地现场进行组装的支吊架产品，采用标准连接件和标准槽钢。可以避免上述传统工艺所出现的各种问题。

以横琴广场地下室为例，地下室车道净高要求2.4 m，车位净高要求2.2 m，地下一层和地下二层层高仅3.3 m，除去建筑板厚及梁的截面高度，梁底距建筑板净高约2.9 m。地下室设备间包含热交换机房、配电室、变电所、发电机房、风机房以及隔油机房，各个功能性房间管线汇聚在一起，其中包括DN600、DN450的空调水管、宽度2 000 mm的风管以及若干桥架和水管，机电管线布置空间不足0.5 m，局部区域更低，如1号、2号住宅走廊等处，地下室走廊管线见图1。

各专业相互交叉，施工难度大，按照传统施工方法无法满足工期要求和安装条件，为了缩短工期，节约现场施工场地，本项目采用装配式支吊架[6]。具体应用如下：

1）利用BIM技术进行现场交底，确保现场预组装以及后续安装的质量。

在BIM技术的指导下，使用Lumion软件制作装配式支吊架安装示意视频，充分利用BIM技术可视化的优势，将底座定位、预组装以及装配化安装的施工流程直观地展示给操作人员，确保各管线位置、标高准确。装配式支吊架安装效果图见图2。

2）利用Revit，Nawisworks等BIM技术软件协同操作进行设计图纸的深化，完善横琴广场机电BIM模型，提前解决管线碰撞问题，并通过使用Magicad插件对各个区域不同管线进行受力计算，确定支吊架的形式和受力杆件截面尺寸。最后从Magicad中导出支吊架明细表，为支吊架在加工厂的预制提供条件。支吊架形式确定及综合支架受力计算分别见图3、图4。

图3 支吊架形式确定Fig.3 Determining form of support and hanger

图4 综合支架受力计算表Fig.4 Comprehensive support force calculation table

3.2 机电管线装配式应用

相比于现场传统加工安装，机电管线装配式能带来更高的经济效益，具体对比见表1。

表1 现场传统加工与机电管线装配式对比Table 1 Comparison of traditional field processing and assembly type of MEPpipeline

本项目地上楼层除避难层外其它楼层机电管线相差很小，选取4F为样板层进行管线优化排布，完成后地上其余楼层机电管线均可按样板层制作安装，最大化利用机电装配式批量生产工的优势[7]。机电管线装配式施工流程见图5。

图6 碰撞位置深化设计前后对比Fig.6 Comparison of pipeline collision location before and after deepened design

图5 机电管线装配式施工技术路线Fig.5 Technical route for construction of assembled MEP pipelines

1）BIM深化设计

由于传统二维图纸自身的局限性，往往在设计中存在着“错漏碰缺”，从而造成大量的返工。通过BIM技术建立信息模型后，利用Nawisworks软件提供的碰撞检查功能就可以找到存在问题的具体位置，导出位置并生成报告后快速发现问题点。在B1管线夹层中，风管与结构梁，风管自身以及与其他专业初始共计608处碰撞，通过报告将冲突位置返回Revit进行管线综合优化，最终达到“零”冲突。利用BIM深化设计效果见图6。

2）管段分段优化/加工图纸绘制

通过深化设计优化综合管线排布后，需对模型中风管进行分段处理，分成标准段和非标准段。在本项目中，空调风管标准段长度1 130 mm，防排烟风管采用角铁法兰，标准段长度1 200 mm。非标准段风管即为变径、抬高、弯头、三通、四通等异形件以及不足1 130 mm或1 200 mm风管。标准确立后将图纸利用Fabrication软件进行分段，生成的数据包输入一体化加工设备系统进行预制加工。

3）现场预组装及安装

加工完成的成品构件运抵现场后，通过二维码信息确定安装位置进行预组装，二维码由Ebim软件自动生成，信息包含材料名称、材质、系统类型、安装部位等。风管二维码见图7。

图7 风管二维码Fig.7 The QR code of the air duct

管件分段组装后通过升降平台进行安装。由于工厂制作精度高、管件位置信息准确，可实现安装位置“毫米级”误差控制，确保安装质量。现场只进行拼装，而加工过程均在工厂完成，现场实现了“零焊接”，做到环保无污染，保证了安全性，提高了社会效益[8]。

4 结语

本工程机电系统种类繁多复杂，安装质量要求严格，各专业相互交叉，施工难度大。通过前期BIM策划，深化设计，施工过程持续优化完善，保证了工程品质，提高了施工效率，优化了工期结构，并且大大减少了现场明火作业，提高了安全性。为今后同类超高层项目机电装配化施工积累了宝贵经验。