單元模塊化制冷機組循環水泵預制裝配技術

張 炯，何 毅，番成有，陳 榮

（云南建投第三建設有限公司，昆明 650011）

0 引言

制冷機組循環水泵預制裝配技術要求施工人員根據現場的安裝條件進行模塊安裝操作，為精準實現機電安裝領域的工廠化預制，模塊組件須提前在場外進行預制加工，待現場具備足夠的安裝條件時，將預制好的模塊進行快速組裝，節約時間與人力成本的投入。另外，施工技術人員需對預制裝配技術有足夠的了解，加強施工人員自身的技術管理，確保施工誤差控制在允許的范圍內，以通過該項技術的應用為建筑機電裝配行業帶來更大的社會效益，使該技術的優點充分得到展示。隨著國內建筑裝配行業的快速發展，機電安裝工程在整個建筑的施工周期不斷被壓縮。目前大多數機電安裝工程施工仍是較為傳統的施工工藝，交材料和配件運到安裝現場，在現場進行管道施工，時間周期長且作業人員的工作環境得不到保證。由于裝配式機房施工過程高效快速、施工現場所需焊接量少、組裝時間短等優勢，近年來，該技術在機電工程機房泵體施工中大受贊譽并得以廣泛使用。在2017 版的《建筑業10 項新技術》中，“基于BIM 的管線綜合技術、機電管線及設備工廠化預制技術”被納入其中，可見該項技術越來越受到施工建筑行業的認可，也受到廣大施工單位的推廣[1]。本工程選取某機電總承包項目空調機房作為模塊化預制裝配式施工實踐。

1 BIM模型的精準建立與優化

基于BIM 模型的科學運用，能夠快速完成較高精度的模型搭建，繪制出工業級別的各部分裝配圖紙[2]。在項目設計過程中應充分考慮設計美學、人體工程學等因素，在安裝過程中采取合理的節能措施，使得該機房的安裝更加高效、美觀，符合使用者的操作習慣，滿足該空調機房建設的實際運維需求。

1.1 科學的單元模塊劃分

在進行模塊深化設計時，應將機房的安裝劃分為不同層次的單元模塊，將不同的單元模塊組件在進場前完成預制加工工作，打破傳統模式中“測量一段，安裝一段”式的僵硬化施工流程，在施工現場的機房裝配可以形象地比喻成兒童搭積木的過程，須搭建的材料已經提前完成加工，搭建過程耗時短、完成效率高、工期控制好，保證充分發揮制冷機房內循環水泵的單元模塊化裝配技術的優點。

以某工程的機電總承包項目空調機房模塊化預制裝配為例。該工程為超高層研發用房，建筑高度170 m，地下2 層，地上35 層。制冷機房位置在地下負2 層，面積大約660 m2。空調冷凍水系統采用變流量一次泵、主機定流量系統。兩管制，閉式循環供應。整個系統由4臺離心式冷水機組、6臺臥式雙吸泵、10臺臥式端吸泵組成，提供7 ℃/12 ℃的空調冷凍水，其中一臺離心機作為蓄冷主機，891 m3的消防水池兼做蓄冷水池，在晚上電價低谷時蓄冷，第二天晚上供加班低負荷的時候再使用。以該項目的水泵配置與現場施工情況為單元劃分依據，一個模塊單元為2 個冷凍水泵、2 臺冷卻水泵，共計10個水泵單元。因此整個空調機房制冷系統總計水泵單元模塊為10個，除此以外，每一個單元模塊配備充足的結構組件，例如水泵、閥門、管道等。泵體機組單元模塊BIM 圖如圖1所示。

圖1 泵體機組單元模塊BIM圖示

1.2 三維工程圖到三維加工零件圖的轉變

在水泵單元模塊化組件預制前，利用BIM 軟件對機房整體進行全方位地參數精確測量，并完成立體模型搭建。以生產廠家所呈現的產品樣冊為依據，建立循環水泵單元模塊中各個組件的產品庫，繪制各個零件的裝配圖紙，呈現出詳細的支架細節部分節點。裝配圖紙的繪制過程必須保持嚴密的高精度控制，對于零件的加工精度必須足夠精準，零件參數控制為毫米級[3]。在配備嚴密裝配圖紙的基礎上，將圖紙交由具有生產資質的廠家完成模塊預制。裝配加工圖如圖2所示。

圖2 裝配加工圖

2 模塊預制及管段加工

2.1 鋼結構框架的預制與組裝

對鋼結構框架的底盤加工采取嚴密的質量控制措施，所選用的鋼材為16號工字鋼，利用滿焊焊接可以有效增強水泵單元模塊中鋼結構底盤的抗壓能力。在水泵單元連接處，利用工字鋼完成結構連接，能夠有效增加該單元模塊的結構強度。工字鋼的下料尺寸以交付廠家的設計裝配圖紙要求為準。除底盤外，鋼結構框架中的立柱、橫梁等結構所采用的加工材料也為16號工字鋼，通過制作精良的三角鋼板進行螺栓連接工作，能夠大大方便后續的拆卸，螺栓連接所采用的螺栓規格為M10。

鋼結構框架的組裝過程，應選用具有資質的安裝人員，嚴格遵循相關安裝流程進行安裝。在安裝前應對底盤、立柱、橫梁等組件進行噴漆，以防止其后續使用過程中發生銹蝕；在鋼結構框架組裝前，應對底盤的水平度進行測試，確保底盤水平；組裝過程中，依據產品編號依次進行再完成；組裝工作完成后，應有專門的質檢人員檢查組裝中的螺栓是否全部擰緊到位并對鋼結構框架的整體結構穩定性進行測試，若發現有螺栓的松動或框架穩定性不能達標，應進行二次施工[4]。鋼結構框架組裝過程如圖3所示。

圖3 鋼結構框架組裝過程

2.2 循環水泵惰性塊的預制

惰性塊的制作技術為型鋼不切割熱煨彎技術。根據不同的水泵惰性塊尺寸，在工字鋼的兩個短邊上應進行顯著的標記，準確標記出需煨彎的位置，利用等離子切割機沿45°角方向切割出90°角，在該角度上利用氧氣乙炔燒制所標記的煨彎位置，將其充分燒紅后直接煨彎成90°[5]。惰性塊煨彎大樣圖如圖4所示。

圖4 惰性塊煨彎大樣圖

通常情況下，型號100 mm×100 mm 的鋼筋網為惰性塊內部的編制尺寸。采用c30型號的混凝土進行澆筑[6]。在澆筑完成的混凝土初步凝結后，需安裝地漏。地漏的平面與惰性塊鋼材的上緣距離約為7 cm，地漏材質為不銹鋼材質?；炷帘砻嬉媚灸ㄗ訉⑵浯昶?，并保持惰性塊的四周高度大于中間，使得鋼材中心在靠近地漏的方向內產生一定的坡度，確保惰性塊產生的積水能夠順利通過地漏及時排出[1]。

2.3 管道加工

依據BIM 系統精準測量所繪制的裝配圖紙要求，進行現場管道的下料與焊接。在管道加工現場，利用“工廠化”的管理方式進行預制管理，充分發揮工廠化加工方式的高效性，保證管道加工的質量，為后續的裝配工作提供保障；已經完成加工制作的管道需按照所對應的裝配圖紙與閥門等組件共同組成管道單元，管道單元須有特定的存放地點，并有專人負責監管，防止管道單元因外力原因出現損壞。管道單元的預先制作完成，有利于后期的循環水泵單元結構安裝工作，能夠有效提高裝配效率[2]。

3 現場裝配施工

循環水泵單元模塊化的拼裝工作應在鋼結構框架組件完成后進行，現場裝配施工包括模塊裝配與模塊運輸兩部分，具體施工要點如下。

3.1 模塊裝配

（1）循環水泵惰性塊安裝

循環水泵惰性塊的水平運輸可以直接利用叉車完成，將叉車的叉手插入位于水泵惰性塊下方的凹槽內，使循環水泵惰性塊位于叉車上，并將該惰性塊運輸到組裝區域，再利用吊裝帶將其捆扎，用叉車的貨叉吊起吊裝帶。惰性塊的吊裝過程應緩慢進行，施力過程中逐漸加力，切不可忽然發力；后將循環水泵惰性塊與鋼結構框架內的底盤減震彈簧位置對準，使惰性塊的四角彈簧耳朵能夠充分插入減震彈簧的螺栓內部，完成惰性塊的安裝。上述安裝過程全程均要求緩慢平衡，不可操之過急，防止因惰性塊安裝不到位導致返工或影響施工質量。

（2）循環水泵安裝

水泵的轉運工具為叉車，叉車可以直接將水泵運輸到模塊單元的組裝場地內，在水泵模塊單元的上方安置吊點，利用吊裝帶與倒鏈能夠將水泵吊起，吊起后對其位置進行精確地調整，位置調整準確后利用螺栓使其充分固定。

（3）閥門與管道安裝

根據上文中所提到的模塊單元上方的吊點位置，利用倒鏈將管段模塊提起完成安裝。在安裝過程中，為防止管道模塊的破損，利用吊裝帶將其與模塊綁扎在一起，確認綁扎牢固，再使用吊裝帶與倒鏈相連接。在完成管道模塊安裝后，利用螺栓將其固定在水泵單元周圍[3]。

3.2 模塊運輸

對于模塊運輸過程，應保證運輸場地道路規劃合理，運輸道路上沒有障礙物和較大坡度。位于制冷機房內的各項基礎設備，應利用物體鋪墊保持水平，便于單元模塊的順暢運輸。水泵單元模塊的水平運輸可以利用地坦克完成，利用卷揚機進行動力施加，在該設備的運輸過程中，卷揚機的施力方向要保持一致，施力力度緩慢增加，施力速度緩慢。單元模塊運輸前與運輸后的坡度之間差異不能過大，否則設備不能平穩放置，會導致設備的傾倒[5]。若在水平運輸過程中，需要進行轉向，可利用地坦克的方向盤完成轉向操作，在前進方向的調整過程中，模塊單元用起道器抬起，提升時速度緩慢，提升高度適宜，所需的提升高度滿足地坦克轉向需求即可。運輸用地坦克模型示意圖如圖5所示。

圖5 運輸用地坦克模型示意圖

4 結束語

制冷機組的循環水泵預制與裝配技術可以簡要概括為在施工前通過BIM 技術的高精準測量，完成高精度的模型搭建與模塊單元的設計與劃分工作，深化單元模塊設計，并在材料進場前提前交由信譽度優良的生產廠家進行模塊的預制加工與基礎組裝工作，在制冷機房滿足組裝條件的要求下，將所預制的模塊單元運輸至安裝現場，完成框架的總體裝配工作。制冷機組的循環水泵預制與裝配技術的主要管理模式為“工廠化”管理，不僅能夠有效保證施工質量，還可以大大縮短施工周期，節約工程的建設成本，降低人力投入。利用該技術所建設完成的制冷機房，不僅更能體現設計美學，還能夠為后期維護人員的工作創造便捷，并為機房內安裝人員創造良好的施工環境[7]。綜上所述，制冷機房循環水泵單元模塊化預制裝配技術在不斷地實踐與探索中，已經獲得較多施工要點與優化經驗，目前已具有相當成熟的施工體系，該技術的科學運用，不會對環境造成嚴重污染，屬于環境友好型技術，還能夠為社會帶來更大的社會效益，具有良好的應用前景和極優的推廣價值，希望在不久的將來，該技術發展能夠取得更多進步，邁上新的臺階，使該項技術運用到更多的工程建設項目之中。