建筑機(jī)電工程預(yù)制裝配式施工技術(shù)

劉興貴

（甘肅智盾消防工程有限公司，酒泉 735000）

1 前言

近年來，建筑業(yè)正面臨一個轉(zhuǎn)型期，旨在追求更高效、質(zhì)量更穩(wěn)定和更環(huán)保的施工方法。裝配式施工技術(shù)因此逐漸嶄露頭角，尤其在建筑機(jī)電工程領(lǐng)域，這種技術(shù)為項(xiàng)目帶來了革命性的變革。傳統(tǒng)的機(jī)電安裝往往涉及大量的現(xiàn)場施工，易導(dǎo)致施工周期延長、質(zhì)量難以控制及高能耗。相對之下，預(yù)制裝配式施工技術(shù)，通過其工廠化制造和標(biāo)準(zhǔn)化的安裝流程，為解決這些問題提供了新的可能[1]。作為一個相對較新的技術(shù)，其在實(shí)際應(yīng)用中還伴隨著種種挑戰(zhàn)。本文旨在深入探討預(yù)制裝配式施工技術(shù)在建筑機(jī)電工程中的應(yīng)用，及其帶來的優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)，以期為行業(yè)提供有益的參考與啟示。

2 建筑機(jī)電工程中預(yù)制裝配式的具體應(yīng)用

2.1 供電系統(tǒng)的預(yù)制與裝配

2.1.1 電纜橋架

電纜橋架作為現(xiàn)代建筑機(jī)電工程中關(guān)鍵的電力傳輸和分配組件，其預(yù)制與裝配技術(shù)在近年來得到了廣泛關(guān)注和發(fā)展。電纜橋架的預(yù)制主要涉及其結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計、材料選擇以及工廠化生產(chǎn)通過先進(jìn)的設(shè)計軟件，可以實(shí)現(xiàn)對橋架的參數(shù)化設(shè)計和模擬，確保其在不同環(huán)境和負(fù)荷條件下的性能穩(wěn)定。同時，材料的選擇，如高強(qiáng)度鋼材、抗腐蝕涂層等，旨在確保橋架的耐用性和防護(hù)性能。這些預(yù)制組件在出廠前都會經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，以滿足工程的實(shí)際需求[2]。

在裝配方面，由于電纜橋架的模塊化設(shè)計，使得其在現(xiàn)場的組裝過程更加迅速、準(zhǔn)確。結(jié)構(gòu)的接口設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)化，大大簡化了連接、固定和調(diào)整的工作，降低了現(xiàn)場施工的復(fù)雜度。此外，預(yù)制的電纜橋架在運(yùn)輸和存儲過程中也展現(xiàn)出其優(yōu)越性，如易于堆疊、小型化的包裝等，為工程提供了高效的施工方案。

2.1.2 配電箱與開關(guān)箱

配電箱作為建筑機(jī)電系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，負(fù)責(zé)電能的接入、分配和保護(hù)。在預(yù)制裝配式施工中，配電箱通常采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計，以滿足不同電氣負(fù)荷和應(yīng)用場景的需求。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過精密設(shè)計，包括電纜接入端、斷路器槽位、繼電器和保護(hù)元件等。材料選擇上，經(jīng)常采用具有高絕緣性能的工程塑料和抗腐蝕性的金屬材料，確保配電箱在各種環(huán)境條件下均能可靠工作。此外，其尺寸和形狀也經(jīng)過優(yōu)化，旨在簡化現(xiàn)場安裝和維護(hù)工作，提高電氣安全性。

開關(guān)箱則是建筑中用于控制和保護(hù)電氣設(shè)備的元件。預(yù)制的開關(guān)箱除了滿足基本的開關(guān)控制功能外，還整合了過載、短路、漏電等多重保護(hù)功能。其結(jié)構(gòu)緊湊，使得多路電氣控制能在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，極大提高了空間利用率。內(nèi)部組件如斷路器、接觸器、繼電器等均采用工廠預(yù)裝的方式，確保其性能穩(wěn)定、響應(yīng)迅速[3]。同時，其外殼設(shè)計注重防護(hù)等級，確保在各種環(huán)境和工況下，開關(guān)箱內(nèi)部元件不受到塵埃、濕氣和其他有害物質(zhì)的影響，延長設(shè)備的使用壽命。

2.2 供水與排水系統(tǒng)的預(yù)制與裝配

2.2.1 供水管線

供水管線是建筑機(jī)電系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，負(fù)責(zé)將水資源從供應(yīng)源傳輸至各個用水點(diǎn)。在預(yù)制裝配式施工中，供水管線經(jīng)常采用高性能的聚合物材料或不銹鋼制造，這些材料具有良好的耐腐蝕性、抗壓性和絕緣性。通過精密的計算與設(shè)計，這些管線確保了水流的穩(wěn)定性和效率，減少了水流中的渦旋和噪聲。為了適應(yīng)各種建筑結(jié)構(gòu)和用途，供水管線的直徑、長度和形狀均經(jīng)過精確計算，確保在各種條件下都能滿足供水的需求并保持水質(zhì)的穩(wěn)定性[4]。

在現(xiàn)場裝配階段，預(yù)制的供水管線展現(xiàn)出了其高效和準(zhǔn)確的特點(diǎn)。由于其接頭和連接部分已經(jīng)在工廠中預(yù)先制造和檢測，現(xiàn)場只需要按照設(shè)計圖紙進(jìn)行連接和安裝，大大提高了施工效率。同時，這種方法還減少了現(xiàn)場焊接、切割和其他可能導(dǎo)致材料性能降低的操作，確保了供水系統(tǒng)的可靠性和持久性。預(yù)制供水管線還具有更好的密封性，有效防止水資源的浪費(fèi)和泄漏，滿足了建筑節(jié)能和環(huán)保的要求。

2.2.2 排水管線與附件

排水管線在建筑機(jī)電系統(tǒng)中起到了關(guān)鍵作用，可以確保使用過的水資源得到有效處理和排放。在預(yù)制裝配式施工策略下，排水管線通常采用耐酸堿、高抗壓、低滲透性的材料如PVC 或HDPE。這些材料在長期接觸含有雜質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)的廢水時表現(xiàn)出優(yōu)越的穩(wěn)定性和耐久性。為了提高排水效率和防止水流回流，排水管線在設(shè)計時會綜合考慮其坡度、彎頭角度和直徑等參數(shù)，確保水流暢通無阻。

附件部分包括各種閥門、接頭、過濾器和檢查井等，是排水系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。這些附件在預(yù)制過程中，不僅進(jìn)行了模塊化設(shè)計以適應(yīng)不同的排水需求，還針對性地選擇了與管線材料相匹配的高性能材料，確保整個系統(tǒng)的完整性和一致性。在現(xiàn)場裝配階段，預(yù)制的排水管線和附件可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的連接，不僅提高了施工效率，還減少了潛在的泄漏風(fēng)險。通過精確的工廠加工和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，預(yù)制的排水系統(tǒng)確保了長期、穩(wěn)定的運(yùn)行性能，滿足了建筑的環(huán)保和持久性需求。

2.3 空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)的預(yù)制與裝配

2.3.1 風(fēng)管系統(tǒng)

風(fēng)管系統(tǒng)在建筑的空調(diào)和通風(fēng)工程中占據(jù)核心地位，其功能是輸送、分配和調(diào)節(jié)空氣流量，為室內(nèi)提供適宜的微氣候條件（如圖1 所示）。預(yù)制風(fēng)管的制造采用了高品質(zhì)的金屬或復(fù)合材料，這些材料既能確保良好的密封性和隔音性能，又能在長時間的使用中保持其形態(tài)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。為滿足各種建筑的空氣需求，風(fēng)管的橫截面、彎曲角度和支路設(shè)計都經(jīng)過精確的流體力學(xué)計算，以降低系統(tǒng)阻力，提高風(fēng)能利用效率。

圖1 風(fēng)管系統(tǒng)預(yù)制件

現(xiàn)場裝配過程中，預(yù)制風(fēng)管系統(tǒng)展示了其高度的標(biāo)準(zhǔn)化和互換性。每一段風(fēng)管和接口都設(shè)計有特定的連接和固定方式，確保現(xiàn)場連接時的嚴(yán)密性和精確性。這種方法大大簡化了施工流程，減少了現(xiàn)場加工、調(diào)整的需求，降低了安裝過程中的人為誤差。同時，預(yù)制風(fēng)管的表面處理技術(shù)如噴涂、鍍層等，旨在增強(qiáng)其耐腐蝕性和美觀性，延長系統(tǒng)的使用壽命[5]。通過工廠化的生產(chǎn)和現(xiàn)場的快速裝配，預(yù)制風(fēng)管系統(tǒng)為建筑提供了高效、穩(wěn)定的空氣輸送解決方案。

2.3.2 設(shè)備與配件

在空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)中，設(shè)備與其配件的作用不可忽視。核心設(shè)備如風(fēng)機(jī)、換氣設(shè)備和空調(diào)箱等負(fù)責(zé)產(chǎn)生、處理和調(diào)節(jié)空氣流量。這些設(shè)備在預(yù)制過程中采用了高效的馬達(dá)、先進(jìn)的氣流設(shè)計以及精確的控制系統(tǒng)，確保在各種工況下都能保持其性能的穩(wěn)定性。為應(yīng)對復(fù)雜的建筑環(huán)境和應(yīng)用場景，這些設(shè)備通常具有模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計，允許快速部署和靈活調(diào)整，滿足特定區(qū)域的氣候需求。

配件如閥門、濾網(wǎng)、消聲器和震動隔離器等，都是系統(tǒng)中必不可少的組件，可以確保系統(tǒng)的高效、靜音和長壽命運(yùn)行。預(yù)制過程中，這些配件均經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量控制和性能測試，以確保其與核心設(shè)備的完美匹配和長期穩(wěn)定運(yùn)行。例如，濾網(wǎng)能有效過濾懸浮顆粒，維護(hù)空氣質(zhì)量；消聲器則減少了系統(tǒng)噪音，提高了室內(nèi)舒適度。所有這些配件都設(shè)計有簡便的安裝和維護(hù)方式，方便工程人員進(jìn)行現(xiàn)場的快速裝配和日常維護(hù)，確保整個空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定地為建筑服務(wù)。

3 預(yù)制裝配式施工技術(shù)的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

3.1 預(yù)制裝配式施工技術(shù)的優(yōu)勢

預(yù)制裝配式施工技術(shù)引領(lǐng)了現(xiàn)代建筑行業(yè)的新趨勢，為傳統(tǒng)施工方式提供了革命性的替代。這種方法的核心在于將大部分生產(chǎn)工作轉(zhuǎn)移到工廠中，利用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑組件的高效、精確制造。在此環(huán)境下，每個構(gòu)件都在嚴(yán)格的質(zhì)量控制之下，確保了其結(jié)構(gòu)完整性、性能穩(wěn)定性以及與其他組件的匹配度[6]。此外，工廠化生產(chǎn)意味著可以實(shí)現(xiàn)批量化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，降低了單位成本，同時提高了生產(chǎn)效率。

與此同時，預(yù)制裝配式施工技術(shù)也顯著提高了現(xiàn)場施工的效率和質(zhì)量。由于大部分復(fù)雜、費(fèi)時的制造過程都已在工廠完成，現(xiàn)場主要負(fù)責(zé)組件的裝配和連接，這大大簡化了施工流程，降低了現(xiàn)場的人力和物力需求。預(yù)制組件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計確保了快速、準(zhǔn)確的裝配，減少了現(xiàn)場調(diào)整和修改的需求，也降低了施工過程中的人為錯誤。因此，預(yù)制裝配式施工技術(shù)不僅為建筑工程帶來了經(jīng)濟(jì)效益，更為項(xiàng)目交付提供了時間上的優(yōu)勢。

3.2 預(yù)制裝配式施工技術(shù)的挑戰(zhàn)

盡管預(yù)制裝配式施工技術(shù)為建筑領(lǐng)域帶來了明顯的優(yōu)勢，但在實(shí)際應(yīng)用中，這一技術(shù)也面臨著一系列技術(shù)性挑戰(zhàn)。首先，與傳統(tǒng)施工相比，預(yù)制裝配需要更高程度的設(shè)計和制造精確性。由于組件主要在工廠生產(chǎn)，任何設(shè)計或制造上的小差錯都可能導(dǎo)致現(xiàn)場裝配問題，從而增加施工成本和時間。為確保組件的精確制造和裝配，必須在設(shè)計階段進(jìn)行深入、詳細(xì)的協(xié)調(diào)，確保各專業(yè)、各構(gòu)件之間的無縫銜接。

此外，預(yù)制組件的運(yùn)輸和儲存也是一個技術(shù)性挑戰(zhàn)，大型、重量較大的預(yù)制構(gòu)件需要特殊的運(yùn)輸工具和方法，以確保其在運(yùn)輸過程中不受損壞。同時，現(xiàn)場的儲存條件需要特別關(guān)注，要確保組件不受環(huán)境因素如濕度、溫度波動的影響。再者，現(xiàn)場裝配過程雖然相較于傳統(tǒng)施工簡化，但要求施工人員具備高技能和經(jīng)驗(yàn)，以確保各構(gòu)件的快速、準(zhǔn)確連接。可見，預(yù)制裝配式施工技術(shù)在帶來便利的同時，也為設(shè)計、制造和施工團(tuán)隊(duì)提出了更高的技術(shù)要求。

4 實(shí)例分析

以某大型商業(yè)綜合體項(xiàng)目為例。該項(xiàng)目地處市中心，周邊環(huán)境復(fù)雜，施工空間受限，因此選擇預(yù)制裝配式較為合適。項(xiàng)目涉及的各種機(jī)電設(shè)備和構(gòu)件，如供水、排水、空調(diào)通風(fēng)等，均在工廠進(jìn)行預(yù)制。這些預(yù)制構(gòu)件在到達(dá)施工現(xiàn)場前，已完成了大部分的生產(chǎn)和測試工作，可以確保其性能和質(zhì)量。

在實(shí)際施工過程中，通過專業(yè)團(tuán)隊(duì)的精細(xì)規(guī)劃和協(xié)調(diào)，預(yù)制構(gòu)件得以順利、迅速地裝配到位。例如，供水管線在工廠中已經(jīng)連接好了所有的閥門和檢測設(shè)備，到現(xiàn)場后只需進(jìn)行簡單的連接和測試。這種方法大大提高了施工效率，降低了現(xiàn)場的人力物力投入，確保了工程的順利進(jìn)行。經(jīng)過此項(xiàng)目的實(shí)踐驗(yàn)證，預(yù)制裝配式施工技術(shù)在建筑機(jī)電工程中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢和潛力。

5 結(jié)論

預(yù)制裝配式施工技術(shù)在建筑機(jī)電工程中的應(yīng)用已經(jīng)證明了其明顯的優(yōu)勢。通過工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場快速裝配，這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了施工周期的顯著縮短、工程質(zhì)量的更好控制以及資源的高效利用。然而，如同所有技術(shù)進(jìn)步，其也伴隨著一系列技術(shù)和實(shí)踐挑戰(zhàn)，尤其是在設(shè)計精確性、構(gòu)件運(yùn)輸和現(xiàn)場裝配等環(huán)節(jié)。通過實(shí)際項(xiàng)目的深入實(shí)例分析，可以發(fā)現(xiàn)這些挑戰(zhàn)都是可以克服的，并且隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，預(yù)制裝配式施工將會在建筑機(jī)電工程領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，為現(xiàn)代建筑施工樹立新的標(biāo)準(zhǔn)。