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1、116中中央央制制冷冷機機房房模模塊塊化化預預制制及及裝裝配配化化施施工工工工法法1 1前前言言中央制冷機房作為安裝工程核心機房之一，其施工工藝是體現機電整體施工水平的核心競爭力，機房施工質量及施工進度也是保證機電系統完善的關鍵因素，針對相關問題我們提出中央制冷機房實現模塊化工廠預制及現場裝配化施工。中央制冷機房模塊化預制及裝配化施工技術的提出，有利的解決了技術、質量及進度要求。提供了一種機房全新的施工方法，通過自主研發的 一種配合叉車可 360 度旋轉的管道提升裝置、成排管道整體支撐與自動耦合體系、中央制冷機房模塊化預制及裝配化施工方法以及小型汽車吊、升降車、氣動扳手等機械設備，利用 BIM2、 模型技術及大型管道全自動切割、焊接一體化，實現標準化模塊設計，指導工廠化全自動預制以及達到現場無焊接快速裝配化施工。目前，國內關于民用機房預制裝配施工技術的標準要求較少且比較籠統，為了使制冷機房預制裝配施工技術得到推廣應用，使技術不斷地成熟，不斷地系統化，特總結本施工工法。2 2工工法法特特點點中央制冷機房模塊化預制及裝配化施工技術應用研究法在施工方法上有顯著的特點，其與傳統的制冷機房施工工藝相比，大幅度提高中央制冷機房安裝效率，縮短現場施工工期，提升安裝品質和精度及保障現場施工安全，其中標準化模塊設計的復制性、移植性強，具備產業化生產條件。與傳統的中央制冷機房施工比較：2.0.1由于現代建3、筑結構空間、中央制冷機房管線排布的復雜性，采用傳統的深化技術，很難達到管路路由最優化；但采用先進的 BIM 技術，對中央制冷機房進行深化設計并建模，呈現機房三維度虛幻模擬，消除現場碰撞，達到管路路由最優化。2.0.2傳統的施工測量方法粗糙，操作麻煩，工作效率低，空間局限性較大，尤其是施工精度不夠，導致施工質量不能夠滿足設計要求；本工法建立中央制冷機房整體施工精度控制體系，能夠有效、精準完成點位放樣，完善驗收過程，提高施工質量。2.0.3傳統的人力技術質量難以保障，以及惡劣的施工環境制約，無法滿足中央制冷機房的施工質量提升及工期要求，利用基于 BIM 放樣及采用工廠全自動設備，保障施工質量，現場4、無焊接，保障施工安全，提高了生產效率。2.0.4傳統的管道裝配技術，已不能滿足現在中央制冷機房施工工期要求，運用管道分段裝配技術及整體提升技術，有效利用勞動力資源、機械設備資源，提高裝配效率，較傳統的施工技術，從中央制冷機房現場施工工期 30 天到 3 天的飛越。3 3適適用用范范圍圍本工法應用于機電工程設備機房整體施工中，包括中央制冷機房、空調機房、換熱機房、水泵房、鍋爐房等設備機房。1174 4工藝原理工藝原理4.0.1BIM 指導管道分段：建立基于實物尺寸的中央制冷機房管線 BIM 模型，使用全站儀對模型進行復核調整。在滿足規范要求及檢修需要的條件下對管道進行科學分段，生成加工圖、裝配圖5、指導預制化加工。4.0.2工廠模塊化預制：將管道分段加工圖參數導入工廠設備中，使用八軸相貫線激光數控切割及全自動焊接設備對管道進行預制加工。制定實測實量控制體系管理預制件加工質量。4.0.3編碼物流：基于總裝配圖及管段編號圖對預制件進行二維碼編碼標識，根據安裝流程及機房場平規劃圖制定材料分批出廠轉運吊裝計劃，滿足現場施工組織、管道系統分類的要求。4.0.4現場裝配：利用中央制冷機房模塊化預制及裝配化施工方法作為指導，通過自主研發的一種配合叉車可 360 度旋轉的管道提升裝置、成排管道整體支撐與自動耦合體系以及小型汽車吊、升降車、氣動扳手等機械設備，完成中央制冷機房整體提升及裝配。在安裝全過程中6、使用全站儀、三維激光掃描儀等先進設備，完成結構、管道、支架的精準放線與復核工作，實時檢測安裝偏差，控制安裝質量。5 5施工工藝流程及操作要點施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程施工工藝流程機房模塊化預制及裝配化施工流程圖 5.1。圖 5.1-1 機房模塊化預制及裝配化施工流程圖1185.2 操作要點操作要點5.2.1 BIM 建模1、BIM 建模前準備（1）成立 BIM 建模小組，建模小組應由土建及給排水、電氣、暖通等各機電專業技術人員組成。（2）建模小組成員應明確任務分工，制定建模的時間節點，每天召開碰頭會，匯報建模進度及解決相關建模問題。（3）建立統一的建模標準。各專業圖紙處理、各系7、統顏色方案、文件命名規則、專業代號等進行明確規定，并對建模小組成員進行交底，防止建模過程中因個人建模習慣不同出現建模混亂。（4）熟悉項目制冷機房施工圖紙及實際現場情況。建模前小組成員應首先熟悉施工圖紙，圖紙有不明確或缺失的地方及時與設計院溝通；土建專業在圖紙的基礎上應對現場進行實測實量，保證建模與現場一致，盡量減小誤差。（5）提前確定機房內設備的品牌及規格型號，獲取機房內設備（水泵、閥門等）的具體尺寸及相關參數，為 BIM 精細建模提供數據支持；2、BIM 建模綜合排布（1）各專業建模人員負責本專業建模工作及相關設備、管線等族庫的建立，各專業建模結束后，將機電各專業 BIM 模型導入建筑 BI8、M 模型匯總。（2）管線、設備排布方案原則。制冷機房內循環水泵采用模塊化的設計，即每個水泵單元模塊為一個獨立的單元，每個單元模塊包括水泵惰性塊、水泵、閥門、管道及其他附件。項目制冷機房有循環水泵 18 臺，根據項目水泵的類型及現場排布情況，整個制冷機房分為 7 個水泵單元模塊。管線根據機房內管道、橋架、母線等專業管線分布情況，按照采用聯合支架的原則，對管線進行綜合排布，達到管線采用整體吊裝施工的目的。圖 5.2-1 制冷機房 BIM 模型1193、編制加工圖、裝配圖及總裝配圖收集運輸車輛、吊裝孔及運輸通道尺寸，確定管線劃分標準；對管線模型進行科學的數字化模塊分段、編碼，并對應形成加工圖、裝配圖9、及總裝配圖。圖 5.2-2 中央制冷機房管道分段加工圖圖 5.2-3 中央制冷機房管道裝配編碼圖120圖 5.2-4 中央制冷機房管道總裝配圖4、自動化模塊加工使用管道模塊化預制加工圖，將圖紙參數導入工廠管道自動切割設備及焊接設備內，利用八軸相貫線激光數控切割及全自動焊接對管道管段預制加工。圖 5.2-5 模塊化管道預制加工圖5、管道管段實測實量控制體系編制誤差修正、測量控制以及誤差偏離標準，對中央制冷機房關鍵預制件復核測量，將測量的點云數據生成模型，與中央制冷機房管線 BIM 模型進行匹配，確保誤差可控（誤差范圍需控制在 5mm121以內）；若實測值與設計值的差值不滿足施工驗收規范要求時為不10、合格，現場進行施工整改，若差值滿足施工驗收規范要求為合格。參考 GB50683-2011現場設備、工業管道焊接工程施工質量驗收規范第八章對預制化管道進行焊縫抽樣檢測，檢測部位以檢測人員確定，進行超聲檢測以控制焊縫質量，至少不少于一個環縫則為檢測合格。圖 5.2-6 中央制冷機房管道檢驗記錄1226、中央制冷機房管道裝配施工部署編制裝配方案，形成物流運輸方案，確認運輸車次及管道裝車方案、裝配總控計劃、裝配分解計劃，采用豎向管道提升裝置以及氣動扳手、小型汽車吊裝機械設備，運用管道整體提升技術，完成中央制冷機房裝配化施工。具體步驟如下：（1）管道物流運輸：結合吊裝孔尺寸（長 6000*寬 4500）11、以及大型運輸車（長 8000*寬*2400*高 1500），將管道主管長度限制為 7200 一段，利用大型運輸車配送，通過吊裝孔吊至 B4 層制冷機房；對于豎向小管道，利用小型運輸車通過坡道，直接配送至 B4 層制冷機房。圖 5.2-7 管段預制段吊裝（2）管道支架定位安裝：中央制冷機房施工過程中管線布設、支吊架預埋點位坐標、制冷機組及水泵設備安裝軸線和凈高的數據均來自于調整或修正后的中央制冷機房管線BIM模型的三維數據；首先，以中央制冷機房管線 BIM 模型為基礎，利用 REVIT 軟件繪制中央制冷機房管線支架分布圖，為放樣三維數據提供依據；然后，根據支架分布圖結合現場施工操作要求進行放樣點12、位選取，放樣點主要包括管線支架安裝點位以及輔助管線吊裝點位；接著，將選取的放樣點位以三維坐標形式導出儲存，在選取放樣點前應確保施工坐標系與圖紙坐標一致，能通過軸線網實現二者間的相互轉化，根據點位特征分類整理放樣三維數據；最后，將點位坐標三維數據及施工設計圖以放樣文件的形式載入全站儀的放樣管理器，進行現場施工放樣。圖 5.2-8中央制冷機房支架放樣模型123（3）水平管道整體拼裝：根據場平布置，按照主管管道安裝順序，將管道依次排整齊；利用小型汽車吊、叉車等機械設備，按照由南到北、由里到外的順序，依次放在 1 米胎架上，利用全站儀精確定位，調整管道位置，直至與模型位置重合；通過 8 個吊點，利用手13、動葫蘆，結合自主研發的成排管道整體支撐與自動耦合體系將 14 噸的水平主管以及支撐體系整體提升，直至與支架底座重合。圖 5.2-9水平主管整體提升區段劃分示意圖圖 5.2-9成排管道整體提升與自動耦合支撐體系施工圖（4）豎向管道整體拼裝：設備連接的豎向管道，包括短管、閥門、不銹鋼軟接等部件，利用氣動扳手實現預拼裝，將部件依次連接成管段，采用自主研發的豎向管道提升裝置將管段整體提升，利用氣動扳手快速將管段與設備及管道接駁，完成豎向管道的整體拼裝。124圖 5.2-10一種配合叉車可 360 度旋轉的管道提升裝置使用照片（5）壓力表、溫度計測量裝置的安裝：中央制冷機房管道整體拼裝完成后，按照預留測14、量孔的位置，安裝壓力表、溫度計測量裝置，成排管道上拱形管道部分排氣裝置安裝，完成中央制冷機房整體拼裝。圖 5.2-11 中央制冷機房管道拼裝圖7、中央制冷機房模塊化預制及裝配化施工驗收利用三維激光掃描儀，對中央制冷機房綜合管線進行全息掃描，將測量的點云數據生成模型，與中央制冷機房管線 BIM 模型進行匹配，經數據分析，誤差最大值為 2mm，符合驗收規范。6 6材料與設備材料與設備6.1 材料材料125主要材料見表 6.1。序號材料名稱材料型號用途1空調水管DN15DN450制冷機房管道安裝2管道抱箍DN15DN450管道固定3木托DN15DN450絕熱、緩沖4槽鋼8#、10#、20#固定支架515、螺栓DN200DN400管道連接6法蘭片DN200DN450管道連接7雙偏心軟密封蝶閥DN300 PN2.5MPa水流量調節8雙偏心軟密封蝶閥DN250 PN2.5MPa水流量調節9雙偏心軟密封蝶閥DN200 PN2.5MPa水流量調節10中線型蝶閥DN400 PN1.6MPa水流量調節11中線型蝶閥DN300 PN1.6MPa水流量調節12中線型蝶閥DN250 PN1.6MPa水流量調節13中線型蝶閥DN200 PN1.6MPa水流量調節14靜態平衡閥DN300 PN1.6MPa水流量調節15靜態平衡閥DN250 PN1.6MPa水流量調節16靜態平衡閥DN200 PN1.6MPa水流量調節16、17Y 型過濾器DN300 PN2.5MPa管道雜物的過濾18Y 型過濾器DN250 PN2.5MPa管道雜物的過濾19Y 型過濾器DN300 PN1.6MPa管道雜物的過濾20Y 型過濾器DN250 PN1.6MPa管道雜物的過濾21消聲止回閥DN250 PN2.5MPa防止水倒流22消聲止回閥DN200 PN2.5MPa防止水倒流23消聲止回閥DN250 PN1.6MPa防止水倒流24消聲止回閥DN200 PN1.6MPa防止水倒流25不銹鋼軟接頭DN300 PN2.5MPa設備與管道軟連接，減少震動傳遞26不銹鋼軟接頭DN250 PN2.5MPa設備與管道軟連接，減少震動傳遞27不銹鋼軟17、接頭DN200 PN2.5MPa設備與管道軟連接，減少震動傳遞28不銹鋼軟接頭DN300 PN1.6MPa設備與管道軟連接，減少震動傳遞29不銹鋼軟接頭DN250 PN1.6MPa設備與管道軟連接，減少震動傳遞30不銹鋼軟接頭DN200 PN1.6MPa設備與管道軟連接，減少震動傳遞31彈簧減震器AT3-800設備隔振32彈簧減震器AT3-500設備隔振33彈簧減震器AT3-400設備隔振34彈簧減震器AT3-300設備隔振35彈簧減震器AT3-150設備隔振36傳感器套筒DN15溫度計、壓力表、傳感器安裝12637壓力表02.5Mpa冷凍水壓力測量38壓力表04.0Mpa冷卻水壓力測量39溫18、度計030冷凍水溫度測量40溫度計050冷卻水溫度測量41黃銅閘閥DN20-1.6MPa冷凍水泄水42黃銅閘閥DN20-2.5MPa冷卻水泄水表 6.1 主要材料6.2 設備設備主要設備見表 6.2。序號機械設備名稱型號數量單位用途1管道預制自動焊機PAWM-12/161臺空調水管道切割、焊接2天寶全站儀S81臺數據測量3三維掃描儀TX81臺模擬分析4氣動扳手BE202臺螺栓緊鎖5叉車cpcd602臺豎向管道提升6曲臂式升降車Z34/221臺高空作業7汽車吊STSQ5A1臺管道提升8手動葫蘆3t4臺管道提升9手動葫蘆5t4臺管道提升10鋼絲繩619650米管道提升11鋼絲繩637500米管道提19、升表 6.2 主要設備7 7質量控制質量控制7.0.1 BIM 模型質量控制建立基于實物尺寸的中央制冷機房管線 BIM 模型是裝配化制冷機房實施的前提，需建立冷水機組、空調水泵、閥門、減震器、管道、法蘭、木托等物體實際參數族庫，并綜合考慮如法蘭墊片、螺栓、法蘭盲板、扳手操作空間等細節，確保模型精度達毫米級，并能夠正確指導施工。7.0.2 BIM 加工圖質量控制對中央制冷機房管線 BIM 模型進行科學的數字化模塊分段、編碼，并對應形成加工圖、裝配圖及總裝配圖。準確核對加工圖數據尺寸，確保數據尺寸與 BIM 高度模型一致，并能夠正確指導工廠場外化預制。7.0.3 管道場外化預制質量控制加工質量，因20、采用全自動切割、焊接一體化設備，管道坡口圓滑、焊縫質量飽滿、均勻；是手工操作質量無可比擬的。利用三維激光掃描儀對工廠場外化預制件復核測量，將測量的點云數據生成模型，與中央制冷機房管線 BIM 模型進行匹配，確保誤差可控；若實測值與設計值的差值不滿足施工驗收規范要求時為不合格，現場進行施工整改，若差值滿足施工驗收規范要求為合格。1277.0.4 現場裝配質量控制結合全站儀放樣定位、三維激光掃描儀等先進設備，完成設備、支架、管道等精準定位，通過自主研發的一種配合叉車可 360 度旋轉的管道提升裝置、成排管道整體支撐與自動耦合體系快速裝配，利用全站儀、三維激光掃描儀在安裝過程中，實時測量，實時糾偏。21、8 8安全措施安全措施8.0.1 加工廠安全措施管道場外化預制過程，利用全自動切割、焊接一體化設備，杜絕傳統施工工藝大量人工的投入，減少人為因素導致的不安全事故的發生。大型管道在工廠內轉運工程中，利用行車、汽車吊、叉車等設備機具，杜絕傳統施工工藝大量人力的投入，減少人為因素導致的不安全事故的發生。8.0.2 現場裝配安全措施現場裝配人員、管理人員在進入施工現場前，需通過安全技術交底。在施工現場利用馬蹬圍擋，杜絕現場人員隨意走動。現場裝配過程中，項目部、勞務班組全職安全員、電氣工程師，必須 24 小時全程跟蹤，確保安裝過程中，光照、機械電源充足，避免現場不安全隱患發生。現場裝配過程中，項目部需安22、排專人負責后勤工作，保證現場人員所需的飲水、吃飯問題，并準備一些必要的藥品，防止不安全因素的發生。9 9環保措施環保措施9.0.1 本工法現場無焊接，消除焊接過程中的空氣污染、光污染對周圍環境的影響。9.0.2 本工法現場采用的機械設備均采用電動，減少汽油或柴油機械設備產生的尾氣對環境的污染。9.0.3 本工法的管道噴漆技術采用電腦噴漆技術，集中噴涂，減少環境污染。1010效益分析效益分析采用大型空調水工廠模塊化預制，相比傳統工藝，效益主要集中于以下因素：工藝先進性、工期、安全、質量、社會效益、環保效益、經濟效益。序號比較因素中央制冷機房模塊化預制及裝配化施工傳統工藝1工藝先進性工業化、機械化23、信息化靠人力2工期管道場外預制加工：工期 1 個月（不占用現場施工時間）現場 3 個月，需總包提供工作面后才能施工現場裝配：工期 3 天，不受土建工作面影響，機房可提前插入施工3安全管道場外預制加工：管道機械化、集中化轉運、切割、焊接，安全系數高施工工藝傳統，安全保障性低現場裝配：通過自主研發的一種配合叉車可 360 度旋轉的管道提升裝置、成排管道整體支撐與自動耦合128體系以及小型汽車吊、升降車等機械設備，安全高效4質量管道場外預制加工：利用先進設備，切割、焊接一體化，焊縫質量均勻飽滿、加工精度高質量難控制，加工誤差大、外觀質量差，質量取決于施工班組質量現場裝配：管道利用法蘭連接，通過三維24、掃描儀在安裝過程中，實時掃描核對，及時糾偏5社會效益中央制冷機房模塊化預制及裝配化施工，代表國內外最先進的工藝，步入工業 V4.0 時代，逐步工業化、產業化依靠傳統施工班組6環保效益減少施工現場光污染、噪聲污染以及環境污染光污染、噪聲污染嚴重7經濟效益以華潤深圳灣國際商業中心項目計算，利用裝配化施工工藝人工費減少 35 萬，機械費增加 2 萬元，運輸費增加 3 萬元，材料費減少 6 萬元，共節約成本 36 萬。表 10.2 效益分析1111應用案例應用案例11.1 華潤深圳灣國際商業中心項目華潤深圳灣國際商業中心項目華潤深圳灣國際商業中心項目總建筑面積約 70 萬平方米，其中包括華潤總部大廈、25、華潤萬家大廈、萬象匯商場、柏瑞花園，項目積極響應業主“黃山品質工程”要求，以精益管理追求卓越品質，成功實施中央制冷機房模塊化預制及裝配化施工，締造了“大型機房安裝新速度”，開創了建筑工業化在大型機房安裝整體施工的先河，打破了傳統機房施工模式，贏得了行業內外的高度評價和廣泛贊譽。129圖 11-1 華潤深圳灣國際商業中心項目圖 11-2 現場施工效果圖11.2 永利國際金融中心項目制冷機房預制裝配施工工法永利國際金融中心項目制冷機房預制裝配施工工法工程名稱：永利國際金融中心項目130實物工作量：13.4 萬平米開竣工日期：2014 年 4 月 30 日2017 年 3 月 15 日應用效果：良好圖 11.1-2永利國際金融中心項目