大型公建項目機電安裝工程應用實踐

高成榮

（甘肅藍野建設監理有限公司，甘肅 蘭州）

1 工程項目概況

試點工程項目為某地區服務中心工程，此工程的總面積超過7萬m2（共涉及地上、地下兩個部分的建筑，前者占地面積約為5 萬m2，后者占地面積約為2 萬m2）。此建筑共有8 層，包括地下1 層+地上7 層，此建筑的高度約為30 m，建筑包括一個附屬樓，附屬樓為三層，高度約為15 m。

在對服務中心單體建筑進行分析時發現，此建筑機電工程施工量較為龐大，對工程構成進行分析，如表1 所示。

表1 建筑機電工程構成

建筑機電系統包括給排水、暖通、電氣等多個子系統，每個子系統都有各自的設備和管線，而這些設備和管線之間又需要進行連接和交互，因此形成了復雜且密集的管線網絡。

在大型公建項目中，由于空間有限，各專業之間的管線布置更加緊湊，往往會出現尺寸大、交叉密集的情況。為了解決這些問題，通常會采用一些專業的設計軟件和工程技術，優化設計、協調各專業之間的管線布置。同時，為了確保建筑機電工程的安全和穩定運行，對于管線的施工和安裝也有非常嚴格的要求。需要按照設計圖紙和規范進行施工，確保管線的尺寸、位置、角度等參數符合要求，避免出現交叉混亂的情況。

為確保相關工作在實施中的規范化，開展研究前，進行公建項目機電安裝工程建模，建模中的計算機軟件配置方案如表2 所示。

表2 公建項目機電安裝工程建模中的計算機軟件配置

2 建立大型公建項目機電安裝結構模型

基于上述工程項目，在對其進行機電安裝前，完成對各個安裝結構模型的建立。建筑、結構模型中心文件由高程和軸網構成，將平面圖與CAD 文件相結合，實現了平面圖到3D 可視化模型的轉化。在這一過程中需要注意，為了區別各水管系統，采用不同的濾網[1]。該項目中的給水、排水管道類型較多，在進行模型設計時，應充分考慮各系統對管道設計的要求。比如，在給水排水工程中，為了方便水流，在模型建立時，必須在管線上設定適當的坡度。

在建筑設計中，一般都是利用Revit 軟件，結合路燈的實際情況來進行建模。首先，在Revit 軟件中建立了2D 圖形（電子版）文檔，并將其與民用的參考型號連接起來[2]。在Revit 中，有一個Link Revit 功能鍵，將文件放置在原始位置，這樣就可以保證兩個相關聯的文件保持相同。圖1 為空調機房三維模型。

圖1 空調機房三維模型

空調回水干管應按照設計圖進行布置，并可依據空調終端設備型號及接口設置情況進行設計。由于機房的單元設備與空調水及通風管路相連，故在布局時應注意維護空間及管路布局[3]。與原有的設計方案相比，BIM模型的設計方式更方便地引導施工，而且各部件的位置一目了然，很少有返工的情況發生。

3 管線綜合碰撞檢查

在完成對大型公建項目機電安裝結構模型的構建后，進行碰撞檢測，并精準定位碰撞點。管線綜合碰撞檢測的內容包括：建筑物本身就是建筑物和建筑物之間的沖突[4]。二維平面圖在進行三維建模時，往往會出現某些構件的梁排布方式，導致樓板間距過小，不利于行人通行。

檢查機械、電氣安裝管路與建筑物結構是否發生碰撞。其主要原因是管路布置不當、開孔位置不當、也可能出現彎曲、轉向等問題[5]。從而使結構與電氣機械兩個專業相互配合，完成設計變更。最后，對空調管路與通風管路、給排水管路與電橋等機電系統的相互碰撞進行了測試。

碰撞檢測完成后，利用Navisworks 自動進行碰撞檢測，生成碰撞報告，報告中信息如表3 所示。

表3 碰撞點數據信息

利用Navisworks 提供的三維漫游功能，來檢測建筑內部各個專業是否發生沖突。觀察者可以從第三視角進入大樓，就好像在建筑內行走一樣。利用真實場景，找出建筑中的沖突及其他不合理之處[6]。另外，還可以設定漫游車的高度，用來測試建筑的凈高，門，水管等部件有沒有和人發生沖突，如有問題，立即調整凈空高度。在保證建筑與維修所需要的空間條件下，以碰撞探測為基礎，對管道結構進行優化設計，使其符合現行相關規定及工程質量驗收標準[7]。將管線系統整合到一個統一的平臺——Revit，實現了管線的綜合布置方案比選、安裝空間探測、管線定位及標高調整。

4 管件與支吊架預制

管道預制加工是指按照管線加工圖紙，在加工車間內按照規定的尺寸和外形預制管件，再對管件進行檢驗、防腐、預留開孔等工序。再將管線運至施工現場，進行拼裝，并通過簡單的地焊接，就能滿足設計要求。在機電安裝領域，尤其是在大型公建工程中，將計算機技術與數字機械加工相結合，是目前最為節約能源，提高建設效率的一種方法。

標準的管件和支吊架的預制，避免了在工地上進行二次加工，同時也減少了現場管道加工面積，節省了管材，降低了材料倒運成本，縮短了建設時間。

管道的預制工藝是根據模型中所包含的管線的材料、長度、壁厚、種類等信息，將其直接數字化制造。這樣就不會出現在常規的管線施工中，往往由于場地條件及管子的長短而造成的許多廢品很難回收再使用，從而達到了材料的最大化使用，節省建設費用[8]。利用PKPM 校核可變支吊架模型的應力，使支撐型式及型板尺寸在預制前得到，再按最后的安裝型式對管道的定位及標高進行調整。

5 孔洞預留施工與虛擬安裝

利用Revit 平臺開發的插件器，能夠對管道在模型中穿過墻壁的位置進行識別，并對預留孔洞的準確性（位置、數量、尺寸等）進行直接的保障，并與圖紙相配合，能夠很好地進行管線的預埋預留工作。為以后的施工奠定了良好的基礎。傳統的安裝工程技術交底都是基于平面圖，并與施工計劃相結合，不能精確地表達出構件的空間關系。傳統的管線敷設方式往往會導致實際管線布置與模型中的管線布置存在差異，從而影響管線的總體布置效果、施工質量以及管線的使用性能。如將電橋設置在管線集中的地方，再進行其他較大的風管、空調管路的敷設，但施工中經常忽略安裝次序，特別是各工序間的次序不合理。這一過程將會帶來后續的分解和二次安裝。施工組織模擬能夠解決這個問題，但是，在利用avisworks 進行建筑模擬前，必須對所要模擬的地區或者局部進行最合理的模擬，并按照這個計劃來進行。并與實際的建筑工程相結合，制作了一個工地的施工演示視頻，直觀地顯示了建筑的虛擬效果。圖2 為局部管線剖面結構示意。

圖2 局部管線剖面結構示意

6 實踐與應用

考慮到本工程管綜合分布較為復雜，因此，按照上述步驟，以某層為例，進行管線分布的空間建模。如圖3所示。

圖3 管綜合分布的空間建模

完成管綜合的空間建模后，安排技術人員進行管線碰撞排查，并對于存在交叉、碰撞的管線進行處理，處理實例如圖4 所示。

圖4 機電安裝管線碰撞處理實例

該項目的機電工程涵蓋了暖通、電氣等多個子系統，各子系統之間的交互和連接關系復雜。因此，在施工中完成對各專業單元的建模后，對提出方案應用前、應用后綜合效果的分析如下：

（1） 施工效率更高：采用現代化技術和綜合管廊等先進技術，能夠提前發現和解決管線沖突問題，減少施工變更和返工次數，縮短了施工周期。傳統應用方案往往需要等到施工完成之后才能發現管線沖突等問題，需要進行返工和重新設計，浪費時間和人力。

（2） 質量可靠性更強：采用嚴格的施工規范和質量控制措施，能夠確保施工質量和可靠性。傳統應用方案往往存在質量不穩定、安全隱患等問題，需要加強質量控制和安全監管。

（3） 運營維護更方便：采用便于維護和更換的設備和材料，能夠減少運營維護的工作量和成本。傳統應用方案往往存在設備布局不合理、維護不便等問題，需要花費更多的時間和精力進行維護和更換。

綜上所述，本文設計的機電安裝工程應用方案相較于傳統應用方案具有更高的施工效率、更強的質量可靠性和更方便的運營維護等優點，能夠更好地滿足大型公建項目的需求和提高其運營效益。

結束語

在實施大型公建項目機電安裝工程時，除了要考慮到工程的復雜性、安全性外，還需要面對一系列的挑戰。例如，如何確保工程的施工質量、進度和成本得到有效的控制；如何提高工程的效率；如何降低工程的能耗等。這些挑戰都要求施工方對大型公建項目機電安裝工程進行深入的研究。為落實此項工作，深化與之相關的研究，本文開展了此次研究。

盡管本次研究的項目取得了一定成果，但在經過此次研究后，也意識到自身還存在許多不足之處。例如，在施工過程中，發現部分機電設備的安裝調試不夠精細，影響了工程質量；另外，項目團隊成員之間的溝通協作也存在一些問題，需要加強。針對以上不足之處，提出了以下改進方向：一是加強機電設備的安裝調試，提高工程質量；二是加強團隊成員之間的溝通協作，提高工作效率。

此外，由于大型公建項目機電安裝工程涉及的專業領域非常廣泛，而研究人員的專業背景和精力有限，可能會導致某些領域的研究深度不足，因此，在后續的工作中，還將進行此方面內容在研究中的進一步深化，加大對機電安裝工程理論分析的投入，及時發現工程中存在的不足與問題，為今后的工作提供參考和改進方向。