預(yù)制化加工及裝配技術(shù)在地鐵機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳惠英 廣東省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司中級(jí)工程師

地鐵站經(jīng)常是在地下進(jìn)行施工，普遍具有占地面積小、現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)面小的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)會(huì)給站內(nèi)的機(jī)電系統(tǒng)帶來(lái)一定的影響。地鐵機(jī)電項(xiàng)目具有比較復(fù)雜的管線，會(huì)在一定程度上影響施工。在此背景下，預(yù)制化加工和裝配技術(shù)的優(yōu)勢(shì)被凸顯出來(lái)，在地鐵機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠帶來(lái)更好的施工效果。

1 預(yù)制化加工和裝配技術(shù)概述

1.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

所謂的預(yù)制化和裝配式技術(shù)，主要就是機(jī)電安裝工程的場(chǎng)外預(yù)制和場(chǎng)內(nèi)預(yù)裝配的集合。這種技術(shù)是將建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)作為基礎(chǔ)來(lái)安排各類工作，通過(guò)精心布局和規(guī)劃來(lái)開(kāi)展預(yù)制化的加工與操作，然后送至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配和組裝。這種預(yù)制化加工和裝配技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提升工程的整體效率和質(zhì)量，簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)，可以將其分為模型、出圖、加工、裝配4 個(gè)過(guò)程[1]。

1.2 優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

1.2.1 降低成本

采用預(yù)制化加工和裝配的技術(shù)，能夠?qū)Ω黝愘Y源進(jìn)行合理的利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的嚴(yán)格管控，降低建設(shè)成本。專業(yè)化工廠進(jìn)行預(yù)制加工和集中化的生產(chǎn)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)的工人數(shù)量進(jìn)行有效的控制，在很大程度上降低人工成本。此外，使用預(yù)制化加工技術(shù)之后，可以減少現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于加工場(chǎng)地和各類機(jī)械的需求量，減少管理成本。

1.2.2 提高質(zhì)量

采用預(yù)制化加工和裝配技術(shù)能讓大量機(jī)電材料的加工、組對(duì)、焊接、探傷及熱處理均借助專業(yè)的機(jī)械進(jìn)行，具有良好的生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備水平的同時(shí)，具有非常強(qiáng)的加工水平，使得預(yù)制化材料的加工變得更加精細(xì)。預(yù)制化加工是將材料提前放在工廠中進(jìn)行，這樣就可以把施工重點(diǎn)轉(zhuǎn)到現(xiàn)場(chǎng)裝配當(dāng)中，對(duì)提升機(jī)電安裝質(zhì)量具有重要意義。

1.2.3 方便管理

采用預(yù)制加工和裝配技術(shù)可以讓多數(shù)材料都在室內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，不僅可以對(duì)各項(xiàng)工作進(jìn)行良好的協(xié)調(diào)，還能避免工作中可能出現(xiàn)的各種隱患，規(guī)避事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。在加工廠中對(duì)各種運(yùn)輸機(jī)械進(jìn)行利用，能夠減少不必要的體力勞動(dòng)和高空作業(yè)，有利于改善工人勞動(dòng)條件。此外，采用預(yù)制加工技術(shù)可以保證工廠按照機(jī)電安裝公司所提供的施工計(jì)劃進(jìn)行施工，將材料進(jìn)行合理的配送，方便進(jìn)行供應(yīng)管理。

1.2.4 縮短施工周期

在項(xiàng)目工程施工的前期應(yīng)用BIM技術(shù)，保證安裝流程可視化，可以對(duì)施工中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行評(píng)估，在很大程度上減少現(xiàn)場(chǎng)施工及后期可能出現(xiàn)的問(wèn)題。將機(jī)電材料放在專業(yè)工廠中進(jìn)行加工和生產(chǎn)，有效提升生產(chǎn)效率，縮短材料供應(yīng)周期[2]。

1.3 機(jī)電系統(tǒng)中預(yù)制施工的發(fā)展現(xiàn)狀

在當(dāng)前的時(shí)代背景下，預(yù)制施工技術(shù)受到了很多企業(yè)的關(guān)注，企業(yè)為了在未來(lái)的市場(chǎng)中得到更好的發(fā)展，已經(jīng)建立相關(guān)的試驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)于目前我國(guó)的機(jī)電安裝市場(chǎng)，預(yù)制化施工技術(shù)依舊處在初步發(fā)展的階段，并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用，相關(guān)人才比較稀缺，施工經(jīng)驗(yàn)不夠充足。在現(xiàn)階段，機(jī)電安裝預(yù)制工藝的應(yīng)用，并沒(méi)有非常好的案例可以借鑒，需要行業(yè)企業(yè)重視其發(fā)展前景和潛力，為機(jī)電安裝預(yù)制化技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展鋪墊道路。

2 預(yù)制化加工和裝配技術(shù)在地鐵機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 特殊通縫裝配方法

地鐵車站施工涉及的預(yù)制施工工藝有錯(cuò)縫拼裝和貫通拼裝2 種。經(jīng)過(guò)一定實(shí)踐操作后可以看出，施工人員較難熟練掌握錯(cuò)縫拼接的方法，稍不注意就會(huì)影響后續(xù)施工，易出現(xiàn)錯(cuò)位問(wèn)題。而貫通拼裝的方式比較容易掌握，不會(huì)出現(xiàn)較大的問(wèn)題。

圖1 地鐵天花板裝配圖示

2.2 有效確定裝配順序

對(duì)于地鐵車站來(lái)說(shuō)，采用自由制造技術(shù)時(shí)，要重視對(duì)裝配方式的選擇，同時(shí)要明確裝配順序。裝配過(guò)程中需要注意步驟順序，避免出現(xiàn)相互干擾的現(xiàn)象。此外，要關(guān)注裝配速度，進(jìn)一步保證裝配效率和質(zhì)量。

2.3 預(yù)制吊裝工藝

對(duì)地鐵車站整體布置現(xiàn)狀進(jìn)行觀察可以看出，地鐵預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量較大，且吊裝空間比較有限，要想保證吊裝設(shè)備正常運(yùn)行，需要對(duì)預(yù)制構(gòu)件的吊裝工藝進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置，否則會(huì)影響吊裝質(zhì)量。

2.4 實(shí)現(xiàn)三維調(diào)整定位

在地鐵機(jī)電安裝的過(guò)程中采用預(yù)制化和裝配式的技術(shù)，需要重視其核心內(nèi)容————運(yùn)行定位。這種裝配運(yùn)行定位技術(shù)分為地面裝配、天花板裝配（見(jiàn)圖1）和側(cè)墻裝配。其中，地面裝配是采用起重機(jī)來(lái)開(kāi)展具體的裝配式工作；天花板裝配借助吊頂設(shè)備分成不同的部分來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸，通過(guò)裝配設(shè)備進(jìn)行后續(xù)的安裝操作；對(duì)于側(cè)墻裝配來(lái)說(shuō)，主要是與各種設(shè)備吊具結(jié)合來(lái)完成單位動(dòng)作定位。

2.5 地基平面處理技術(shù)

地基與基礎(chǔ)保持在相接觸的狀態(tài)下，需要通過(guò)整體找平或者局部找平，來(lái)提升地基的穩(wěn)定性。

3 預(yù)制化加工和裝配技術(shù)案例分析

3.1 項(xiàng)目概況

某地鐵二號(hào)線的車站為地下兩層的非標(biāo)準(zhǔn)島式車站，共設(shè)置4 個(gè)出口。該工程的機(jī)電系統(tǒng)極為復(fù)雜化，并且車站位于繁華的黃金地帶，整體的工程場(chǎng)地和空間均較小，需要借助預(yù)制化加工和裝配技術(shù)進(jìn)行施工。

3.2 實(shí)施流程

3.2.1 模型搭建

對(duì)于機(jī)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其建模內(nèi)容主要包括電氣工程、給排水工程通風(fēng)與空調(diào)的確定，還要滿足風(fēng)管、彎頭、消火箱及衛(wèi)生器具等屬性的要求（見(jiàn)圖2）。

3.2.2 模型深化

模型深化的基本原則是小管讓大管、有壓讓無(wú)壓和低壓管讓高壓管，在深化過(guò)程中還要對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)、施工和后期檢修等問(wèn)題進(jìn)行綜合考慮。解決相關(guān)問(wèn)題之后，還要重點(diǎn)關(guān)注支吊架添加和模型拆分的內(nèi)容，以此來(lái)形成一個(gè)完整的預(yù)制化機(jī)電模型[3]。

3.2.3 料單輸出

模型中的水管、風(fēng)管和直管段都是非常重要的部分，都需要將廠家產(chǎn)品固定長(zhǎng)度作為主要的依據(jù)來(lái)開(kāi)展具體的拆分工作。還要重視材料單的格式和工廠的下料單，要保證其統(tǒng)一性，避免料單出現(xiàn)不對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象，給材料成品驗(yàn)收造成不利的影響。

圖2 地鐵機(jī)電系統(tǒng)的模型搭建

3.2.4 圖紙輸出

要將現(xiàn)場(chǎng)施工需求和出圖的要求作為主要依據(jù)來(lái)生成各種專業(yè)的裝配式平面度和吊架平面圖，展現(xiàn)所有管道信息內(nèi)容，并且保證內(nèi)容展示簡(jiǎn)單、清晰，讓現(xiàn)場(chǎng)的施工人員可以將其作為參照進(jìn)行資料查詢。還要重視現(xiàn)場(chǎng)施工人員的圖紙培訓(xùn)工作，因?yàn)榇蟛糠质┕すと藢?duì)于裝配式施工的接觸較少，于一些復(fù)雜的局部細(xì)節(jié)需要采用三維模型來(lái)做好圖紙標(biāo)注的工作，避免現(xiàn)場(chǎng)安裝中復(fù)雜節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題。

3.2.5 工廠預(yù)制

預(yù)制構(gòu)件的預(yù)制化工作主要是委托給工廠，為其提供相應(yīng)的材料和圖紙來(lái)作為基礎(chǔ)，進(jìn)行后續(xù)的生產(chǎn)加工。一般預(yù)制施工之前，需要制定合理的包裝和運(yùn)輸方案，保證將成品材料安全運(yùn)輸入場(chǎng)。

3.2.6 現(xiàn)場(chǎng)裝配

在現(xiàn)場(chǎng)裝配過(guò)程中，首先需要對(duì)區(qū)域管道進(jìn)行綜合分析，然后對(duì)其他區(qū)域的管道進(jìn)行綜合分析。每個(gè)區(qū)域的工序管理都需要重視，對(duì)標(biāo)高較高的管道進(jìn)行優(yōu)先考慮，將模型和圖紙作為依據(jù)，按照其要求進(jìn)行施工安裝。另外，在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)橥两ㄒ蛩睾筒僮髡`差的影響而出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，這就需要在施工過(guò)程中做好配合，及時(shí)處理各種問(wèn)題[4]。

3.3 實(shí)施重點(diǎn)

3.3.1 前期工作準(zhǔn)備

機(jī)電系統(tǒng)施工之前，需要通過(guò)搭建模型、模型深化、模型拆分和輸出圖紙等，為開(kāi)展后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。實(shí)施預(yù)制化加工和裝配技術(shù)之前，需要注意時(shí)間因素。

3.3.2 重視與廠家的對(duì)接

預(yù)制化加工和裝配技術(shù)在地鐵施工中的應(yīng)用，能夠?qū)鹘y(tǒng)的材料采購(gòu)流程進(jìn)行優(yōu)化，可以讓其在施工項(xiàng)目確定之前對(duì)各個(gè)廠家的情況有一定的了解，然后實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品模型的對(duì)接，讓供貨計(jì)劃可以更好符合施工計(jì)劃需求。重視與廠家的對(duì)接可以保證材料質(zhì)量，讓其更加順利地到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，以保障施工現(xiàn)場(chǎng)工作順利開(kāi)展。

3.3.3 注重現(xiàn)場(chǎng)管理

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，各種新型理念層出不窮，建筑行業(yè)中現(xiàn)場(chǎng)管理方法隨之更新迭代。對(duì)于裝配化施工來(lái)說(shuō)，施工組織各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)和配合是不可忽視的，需要提高工作人員的綜合素質(zhì)，重視施工前期的規(guī)劃，尤其是對(duì)于預(yù)制化加工材料，要做好精確化管理，積極做好相關(guān)的安裝培訓(xùn)工作[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今時(shí)代，地鐵已成為人們出行的主要方式之一，一旦在地鐵運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)方面的問(wèn)題，易引發(fā)地鐵安全事故。地鐵工程本身又具有復(fù)雜性特點(diǎn)，所以在實(shí)施機(jī)電系統(tǒng)安裝時(shí)，要充分選擇合適的施工技術(shù)和方法。預(yù)制化加工和裝配技術(shù)有著自身的優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用在地鐵機(jī)電系統(tǒng)中可以取得顯著的效果，這也是我國(guó)機(jī)電安裝工程未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。