建筑水電安裝工程技術(shù)創(chuàng)新策略

劉建國

（甘肅第四建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

雖然近年來我國建筑水電安裝工程技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域取得一定成果，但結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，相關(guān)問題仍較為常見，問題主要體現(xiàn)在預(yù)留預(yù)埋、BIM 技術(shù)應(yīng)用等方面。為盡可能推動建筑水電安裝工程技術(shù)創(chuàng)新，本文對相關(guān)問題進(jìn)行了研究。

1 技術(shù)創(chuàng)新策略

1.1 預(yù)留預(yù)埋技術(shù)創(chuàng)新

建筑水電安裝工程涉及大量預(yù)留預(yù)埋內(nèi)容，如給排水、電氣相關(guān)的預(yù)留預(yù)埋，前者主要負(fù)責(zé)預(yù)留給排水施工的孔洞或套管，后者主要負(fù)責(zé)導(dǎo)管的預(yù)留預(yù)埋。給排水預(yù)留預(yù)埋技術(shù)創(chuàng)新需要淘汰鋼管焊接方式并避免后期施工對混凝土的破壞，因此可引入成品套管進(jìn)行預(yù)留預(yù)埋，具體的預(yù)加工需嚴(yán)格結(jié)合施工規(guī)范和工藝圖紙，預(yù)留套管質(zhì)量可得到保證；電氣預(yù)留預(yù)埋技術(shù)創(chuàng)新需要規(guī)避導(dǎo)管轉(zhuǎn)彎尺寸、過路盒相關(guān)問題，因此本文建議引入不同口徑彈簧彎管，同時通過烤管的方式進(jìn)行處理，保證彎曲的管不會出現(xiàn)裂縫、變形、起皺等問題。如存在較長的配管長度，過線盒需要基于施工設(shè)計要求針對性設(shè)置。焊接管線過程需要嚴(yán)格遵循工藝要求，并在完成焊接后進(jìn)行焊渣收集和焊接質(zhì)量檢查，如需要在地面下或墻壁內(nèi)埋入管線，需保證管線埋入深度的合理性，避免裂縫問題出現(xiàn)。對于通過沉降縫或伸縮縫的管線，施工質(zhì)量需要嚴(yán)格控制，進(jìn)而平整牢固安裝過渡箱和過渡盒[1]。

1.2 給排水技術(shù)創(chuàng)新

給排水施工屬于建筑水電安裝工程的重要組成部分，圍繞給排水技術(shù)開展的創(chuàng)新探索可聚焦真空排水、疊壓供水、無負(fù)壓供水等技術(shù)。真空排水技術(shù)適合用于容易堵塞的排水管道環(huán)境，具備明顯優(yōu)于普通排水系統(tǒng)的排水速度，這種技術(shù)在給排水施工中的應(yīng)用需要得到重視；疊壓供水技術(shù)適用于高層建筑，能夠解決供水壓力不足問題，施工過程需要聚焦中間轉(zhuǎn)輸水箱與管道泵的科學(xué)設(shè)置，供水穩(wěn)定性及節(jié)能問題也需要充分考慮；無負(fù)壓供水技術(shù)在能源節(jié)約方面表現(xiàn)突出，該技術(shù)應(yīng)用過程需要將供水管網(wǎng)直接連接無負(fù)壓變頻供水設(shè)備，這一過程中供水系統(tǒng)的全封閉極為關(guān)鍵，直接影響施工效果[2]。

1.3 BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)近年來廣泛用于我國各類建設(shè)工程，建筑工程的給排水施工同樣可以應(yīng)用該技術(shù)，具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在施工管理、碰撞檢測、管線布局、施工控制、管線安裝規(guī)劃等方面，進(jìn)而為具體的安裝施工提供充足依據(jù)。在基于BIM 技術(shù)的水電安裝施工中，需結(jié)合BIM 技術(shù)完成的深度、定制設(shè)計，針對性開展安裝施工，這一過程中的安裝施工模擬極為關(guān)鍵，結(jié)合全面收集的工程資料和針對性建設(shè)的BIM 模型，即可保證安裝施工有序推進(jìn)。結(jié)合相關(guān)調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，基于BIM 技術(shù)的建筑水電安裝可實現(xiàn)施工圖紙問題的提前發(fā)現(xiàn)、管線綜合優(yōu)化排布、管道工廠化預(yù)制加工、泵房各閥門組及管道的優(yōu)化配置，其他新工藝的應(yīng)用也能夠通過BIM 技術(shù)的模擬更好發(fā)揮自身優(yōu)勢，但這一過程需要高度重視BIM 技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，相關(guān)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)、BIM 技術(shù)與其他水電安裝技術(shù)的結(jié)合屬于其中的關(guān)鍵[3]。

1.4 其他策略

為更好實現(xiàn)建筑水電安裝工程技術(shù)創(chuàng)新，還應(yīng)關(guān)注以下3 個方面策略。

（1）預(yù)防堵塞和滲透問題。在建筑水電安裝施工開始前，需要重點審核設(shè)計圖紙的整體結(jié)構(gòu)和坡度矛盾情況，如發(fā)現(xiàn)矛盾需要第一時間進(jìn)行處理。如管道位置坡度不均勻出現(xiàn)于建筑施工前期，必須在發(fā)現(xiàn)后及時調(diào)整，不得倒坡。為避免堵塞和滲透問題在給排水管道安裝中出現(xiàn)，需要嚴(yán)格控制管道配件及材料的質(zhì)量，采購管道配件和采購的過程也需要聚焦合格證書檢查和進(jìn)場檢驗。在安裝給排水管道的過程中，管道口需要堵住，避免開口管道掉入污染物，同時徹底清除管道內(nèi)雜物，輔以通水方法，保證管道安裝前的暢通。如管道不通情況出現(xiàn)，需要對堵塞位置進(jìn)行檢查并開展針對性疏通處理[4]。

（2）電氣安裝創(chuàng)新。為實現(xiàn)建筑電氣安裝創(chuàng)新，安裝過程需要聚焦地線組織安裝，并以接跨地線為管線配電連接重點，不得采用焊接方式。安裝過程不得在配線箱外殼焊接接地線，同時單獨鋪設(shè)接地線，不得混合鏈接其他導(dǎo)線。避雷帶在建筑中的連接需要保證表面平整，規(guī)避虛焊問題，焊接過程中的殘渣也需要快速處理。

（3）提升安裝人員素質(zhì)。近年來我國建筑業(yè)發(fā)展迅速，建筑工程對水電安裝人才的需求持續(xù)提升，這種人才需求不單單涉及傳統(tǒng)的技術(shù)人才，同時包括同時具備BIM 技術(shù)與水電安裝節(jié)能的復(fù)合人才，為實現(xiàn)建筑水電安裝工程技術(shù)創(chuàng)新，這類人才的培養(yǎng)極為關(guān)鍵，同時需要設(shè)法提升水電安裝人員的綜合素質(zhì)。具體實踐應(yīng)定期開展各類培訓(xùn)活動，強化安裝人員訓(xùn)練，保證安裝人員能夠更深入掌握技術(shù)要求并能夠科學(xué)應(yīng)用BIM技術(shù)提供的各類資料，水電安裝施工的質(zhì)量、效率及安全可由此得到保障，事故發(fā)生率也能夠更好控制。

此外，還需要聚焦管理體系完善和獎懲制度健全，進(jìn)而更好調(diào)動水電安裝施工人員的積極性，輔以高水平的監(jiān)督，即可為創(chuàng)新提供更有力支持。

2 實例分析

2.1 工程概況

為提升研究的實踐價值，本文以某大型公共建筑作為研究對象。案例工程的水電安裝涉及給排水系統(tǒng)、消防噴淋系統(tǒng)、電氣照明系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、動力配電系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、建筑智能化系統(tǒng)，考慮到工程存在管線復(fù)雜、質(zhì)量要求高、合同工期緊、凈空要求高、安裝工程系統(tǒng)多、各專業(yè)圖紙統(tǒng)籌協(xié)調(diào)缺失、管線安裝可利用空間小等特點，為應(yīng)對較高的是協(xié)調(diào)和管線排布難度，案例工程引入BIM 技術(shù)進(jìn)行水電安裝施工，案例工程的水電安裝得以按期高質(zhì)量完成，因此該工程的水電安裝施工具備較高借鑒價值。

2.2 BIM 技術(shù)應(yīng)用

2.2.1 成立BIM 小組

為保證BIM 技術(shù)較好服務(wù)于水電安裝，案例工程針對性建立了BIM 小組，小組由8 人組成，細(xì)分為建模組和應(yīng)用組，前者由4 名BIM 專業(yè)人員組成，負(fù)責(zé)編制BIM 實施目標(biāo)、工作計劃并搭建BIM 模型，后者由3 名經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員組成，負(fù)責(zé)BIM 模型的可實施性與合理性檢查，保證水電安裝中BIM 技術(shù)的指導(dǎo)作用如期發(fā)揮[5]。

2.2.2 模型搭建

在搭建BIM 模型的過程中，需要首先完成案例工程建筑及結(jié)構(gòu)模型的搭建，具體使用軟件Revit，由建模組成員共同完成，其中結(jié)構(gòu)模型和建筑模型搭建分別由兩名專業(yè)人員負(fù)責(zé)。建模前需保證使用的圖紙通過會審，確保不存在相關(guān)問題，避免反復(fù)修改模型等情況出現(xiàn)。基于完成搭建的建筑及結(jié)構(gòu)模型，需進(jìn)一步搭建機(jī)電模型，需分專業(yè)開展模型搭建，通過在BIM 交互平臺中導(dǎo)入各專業(yè)模型，即可開展針對性的拼接處理，這需要應(yīng)用Navisworks 軟件。

2.2.3 技術(shù)應(yīng)用重點

在BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用中，主要應(yīng)用重點包括以下兩個方面：①碰撞檢測。完成BIM 模型搭建后，碰撞檢測需要在拼接模型的過程進(jìn)行，以此獲取碰撞報告。結(jié)合報告可以發(fā)現(xiàn)，案例工程碰撞點共計16010 個，主要在裙樓、地下室等存在復(fù)雜管線處，BIM 小組基于報告對管線排布進(jìn)行優(yōu)化，所有調(diào)整均在施工前完成，變更的碰撞點在設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主同意后實施；②檢查和控制樓層凈空高度。基于BIM 模擬，可確定存在無法滿足業(yè)主要求的部分區(qū)域凈空高度，如地下車庫在完成噴淋、消防管道安裝后進(jìn)存在2m 的凈空高度，低于要求的2.2m，因此BIM 小組基于軟件優(yōu)化排布各專業(yè)管線，通過對通風(fēng)管道截面的優(yōu)化，在減小管道高度并增加寬度后，最終得到2.25m 的凈空高度，滿足使用需要。

2.2.4 三維可視化

通過碰撞檢測、凈高檢查、動態(tài)漫游，案例工程很多設(shè)計問題得以暴露，包括管線交叉碰撞與重疊、安裝空間不足等，因此BIM 小組在水電安裝前認(rèn)真分析圖紙，實現(xiàn)了對相關(guān)問題的調(diào)整和優(yōu)化。在管線的綜合排布方面，充分考慮管道材質(zhì)、壓力、直徑、坡度、支架形式，同時綜合考慮橋架、風(fēng)管、消防噴淋管各專業(yè)，主要使用綜合支吊架，進(jìn)而實現(xiàn)美觀與空間節(jié)約的兼顧，后續(xù)的檢修操作也能夠同時獲得便利。基于模型調(diào)整后的檢查工作，即可最終輸出管線三維剖面圖和綜合平面圖，實現(xiàn)水電安裝的三維可視化，進(jìn)而開展直觀形象的技術(shù)交底，特殊節(jié)點和關(guān)鍵部位和基于平板電腦或筆記本電腦進(jìn)行可視化視頻交底。

2.2.5 預(yù)制加工通風(fēng)管道

案例工程的通風(fēng)管道包括空調(diào)風(fēng)管、防排煙風(fēng)管，選擇鍍鋅鐵皮進(jìn)行風(fēng)管的制作加工，風(fēng)管存在45000m2的展開面積，制作和安裝存在較大工程量。如風(fēng)管制作在工程現(xiàn)場進(jìn)行，受較低的現(xiàn)場機(jī)械化程度影響，施工效率無法得到保障，同時加工過程的噪音較大，風(fēng)管加工制作質(zhì)量及施工進(jìn)度難以保證。在BIM 技術(shù)支持下，案例工程轉(zhuǎn)化風(fēng)管模型為裝配圖紙，進(jìn)而在加工廠進(jìn)行預(yù)制加工。機(jī)械化流水線加工可按照編號進(jìn)行風(fēng)管組裝。在預(yù)制加工下，風(fēng)管的生產(chǎn)效率大幅提升，鍍鋅板材損耗及人工消耗得以大幅下降，風(fēng)管制作質(zhì)量提升及成本節(jié)約也同時實現(xiàn)，案例工程的通風(fēng)管道施工質(zhì)量和效率得到較好保障。

2.2.6 預(yù)先組裝閥門組和管道

案例工程的消防水泵房存在閥門多、層高低、管線復(fù)雜等特點，如在施工現(xiàn)場進(jìn)行測量、下料、安裝，施工誤差將難以控制，施工效率也會受到影響。案例工程引入BIM 技術(shù)優(yōu)化布置閥門組和管道，基于施工模擬視頻和預(yù)制裝配圖，施工人員能夠預(yù)先組裝閥門組和管道，同時開展的吊裝施工基于手拉葫蘆分段、分組實現(xiàn)，施工速度、安全、質(zhì)量由此得以兼顧，閥門、水泵的安裝精度也得以大幅提升。

2.3 BIM 技術(shù)應(yīng)用成果

在案例工程的BIM 技術(shù)應(yīng)用中，水電安裝施工得以實現(xiàn)從二維向三維的轉(zhuǎn)換，依托BIM 技術(shù)軟件及模型提供的詳實施工數(shù)據(jù)，水電安裝施工質(zhì)量得到保障，精細(xì)化的水電安裝施工管理也得以實現(xiàn)，BIM 技術(shù)應(yīng)用的具體成果主要體現(xiàn)在以下4 個方面。

（1）三維模擬施工。通過對水電安裝施工的三維模擬，施工圖紙存在的問題得以準(zhǔn)確、提前獲取，施工圖紙問題對人工、材料、工期、成本帶來的負(fù)面影響得到有效控制。在案例工程的水電安裝施工中，施工全過程未出現(xiàn)返工情況，水電安裝施工成本有效節(jié)約，工期也得到較好保證。

（2）管線優(yōu)化排布。通過優(yōu)化排布水電管線，各專業(yè)管道翻彎得到有效控制，管件使用數(shù)量也得以同時降低，這在成本節(jié)約、施工難度控制方面表現(xiàn)突出。對于專業(yè)管線，BIM 技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了統(tǒng)籌考慮的綜合排布，更加緊湊、合理的專業(yè)管線排布得以實現(xiàn)，由此引入的綜合支吊架在空間節(jié)約和成本節(jié)省方面表現(xiàn)突出，同時具備較高美觀性。

（3）預(yù)制化風(fēng)管加工。在基于BIM 技術(shù)的工廠化的通風(fēng)管道預(yù)制加工下，生產(chǎn)效率大幅提升，風(fēng)管制作的材料損耗和人工消耗顯著降低，進(jìn)而實現(xiàn)工期壓縮和成本節(jié)約。

（4）優(yōu)化布置閥門組及管道。水泵房的閥門組及管道在BIM 技術(shù)支持下實現(xiàn)優(yōu)化布置，分段裝配圖得以基于模塊生成，案例工程開展的預(yù)先組裝吊裝也取得預(yù)期成果，這種BIM 技術(shù)應(yīng)用使得設(shè)備實現(xiàn)更高精度安裝，使得工程質(zhì)量得到保障。

2.4 經(jīng)驗總結(jié)

結(jié)合案例工程基于BIM 技術(shù)的水電安裝探索，可明確以下經(jīng)驗。

（1）使用成本。BIM 技術(shù)在水電安裝中的應(yīng)用對外部資源需求較高，這使得BIM 技術(shù)存在較高的使用成本費用，因此必須設(shè)法強化相關(guān)人才的儲備和培養(yǎng)，降低使用成本，才能夠保證BIM 技術(shù)在建筑水電安裝領(lǐng)域充分發(fā)揮自身價值。

（2）較高專業(yè)性。BIM 技術(shù)存在較高專業(yè)性，而由于缺乏同時掌握水電安裝和BIM 技術(shù)的復(fù)合人才，這使得BIM 技術(shù)無法在建筑水電安裝的全過程得到有效應(yīng)用，因此需要設(shè)法強化相關(guān)培訓(xùn)，聚焦復(fù)合人才培養(yǎng)。

（3）技術(shù)應(yīng)用效果不佳。結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，BIM 技術(shù)在部分建筑水電安裝工程中的應(yīng)用未取得預(yù)期效果，這是部分管理人員未能認(rèn)識到該技術(shù)的重要性，對BIM 技術(shù)存在抵觸心理的情況也較為常見，這一現(xiàn)狀必須設(shè)法改變，更好將BIM 技術(shù)引入水電安裝。

3 結(jié)語

綜上所述，建筑水電安裝工程技術(shù)創(chuàng)新存在較高現(xiàn)實意義。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的三維可視化、預(yù)制加工通風(fēng)管道、預(yù)先組裝閥門組和管道等內(nèi)容，則直觀展示了建筑水電安裝工程技術(shù)創(chuàng)新路徑。為更好推動建筑水電安裝工程技術(shù)創(chuàng)新，還應(yīng)引入全過程管理理念，智能化水電安裝探索也需要引起業(yè)內(nèi)人士重視。