地铁车站装配式管线安装技术研究（1）

1   工程概况

大连地铁5号线工程项目某区间的装修、动力照明、通风空调（抗震支架）、给排水及消防系统、气体灭火系统工程。所采用的地铁车站机电装配式管线安装技术通过车站机电管线及设备采用工厂化流水线制作生产，将风管、桥架、水管、线管3-5节作为一个模块，综合支吊架每套作为一个模块，按照预制化图纸及清单进行组装。组装后根据清单按照先后工序将各模块运至现场，采用天宝机器人智能化定位进行模块安装，实现了模块化、集成化和标准化，技术高效、绿色、安全、环保，提高了装配化程度和施工效率。对此，我们在以下3个方面研究。

2   装配式综合支架安装技术的研究

2.1   方案的研究确定

地铁设备区走廊，是管线的集中区域，施工单位多，管线体量大，立体空间施工交叉作业频繁、协调配合工作量大，我公司包含专业3个：通风空调、给水排水及消防、动力照明，其中通风空调包含风管8类：大系统排风兼排烟风管、大系统送风风管、小系统补风风管、小系统加压送风风管、小系统空调回风风管、小系统排风风管、小系统排烟风管、小系统送风风管；给水排水包含水管7类：喷淋管道、生产生活给水管道、室内消火栓管道、室外消火栓管道、压力排水管道、重力排水管道、气体灭火管道；动力照明包含2类动力照明桥架、电气配管。 

通过综合考量，采用装配式综合支架安装技术，相对于传统支吊架所用的槽钢、角钢等材料可减轻15%～20%，明显减少了钢材使用量，从而节约了能源消耗；无需现场焊接、无需现场刷油漆等作业，减轻了环境污染，保证了施工安全。

2.2   方案的实施

实施流程：BIM建模→确认支架配件类别及样式→确定设计荷载原则→绘制预制化图纸→工厂组装→现场整体式安装。

（1）确定装配式综合支架的位置。

根据BIM模型结合图纸，确认整个工程所需综合支架配件类别及样式，为绘制预制化图纸做准备。

（2）确定设计荷载原则。

1）管道重量计算按设计管道支架间距内的管道自重、满管水重、保温层重及以上三项之和10%的附加重量（管道连接件等）计算，保温材料容重按岩棉100%计算。

2）桥架重量计算。按设计支吊架间距内的钢制电缆桥架自重、电缆桥架内铺设电线电缆的截面积不大于（动照30%；弱电20%，其余25%）桥架截面积的导线重量（导线截面积包括导线绝缘层）及以上两项之和5%的附加重量计算。

3）母线重量计算。按设计支吊架间距内的母线自重及5%的附加重量计算。

4）工艺管道重量计算。按设计支吊架间距内的工艺管道重量、法兰重量、保温层重量及以上所有之和5%的附加重量计算。

（3）选择正确的装配式综合支吊架形式，绘制预制化图纸。

基于抗震支吊架与结构的连接布置、吊杆与垂直方向的夹角，技术人员通过计算确认综合支架荷载，选择抗震支吊架的类型、尺寸以及最大长度。

1）每段水平直管道应在两端设置侧向抗震支吊架。

2）当两个侧向抗震支吊架间距超过最大设计间距时，应在中间增设侧向抗震支吊架。例如：刚性连接金属管道长为24m，侧向抗震支吊架最大间距12m，首先于两端加设侧向支撑，再依次按12m设置侧向 支撑。  

3）每段水平直管道应至少设置一个纵向抗震支吊架，当两个纵向抗震支吊架距离超过最大设计间距时，应按《建筑机电工程抗震设计规范》第8.2.3 条要求间距依次增设纵向抗震支吊架。刚性连接金属管道长为36m，按最大24m 的间距依次设置纵向支撑，直至所有支撑间距均满足要求。

4）根据综合管线排布，对每个位置管线微调，绘制装配式综合支架图纸。

（4）厂家根据预制化图纸在工厂进行组装，运至现场进行整体式安装。

根据预制化清单，在工厂将槽钢、螺栓等部件进行组装，形成整体支架，运输到现场整体式安装。在支吊架安装前进行交底，根据编号进行安装。在安装完成后对制作尺寸、材料尺寸、安装位置进行复核，问题发现、调整，实现质量管理闭环。  

3   装配式管道安装技术的研究

3.1   方案的研究确定

地铁机电系统涉及通风空调、给水排水及消防、动力照明三个专业，机电系统各种管线体量巨大，现场测量加工不但工作效率低、增加工作强度，而且现场焊接、切割容易造成空气污染、出现划伤、触电等安全 事故。

车站公共区运用工厂模块化预制技术将风管、水管、桥架工程等领域的建筑机电产品按照模块化、集成化的思想，从设计、生产到安装深度结合集成，通过这种模块化及集成技术对机电产品进行规模化的预加工，工厂化流水线制作生产，从而实现建筑机电安装标准化、产品模块化及集成化。

3.2   方案的实施

（1）工厂预制化及装配。

工厂的预制采用管道预制加工及安装施工工法的先进技术，使用数控加工设备，通过对数控主机进行升级更新，增加USB数据读取功能，而提高管道安装的施工质量。

风管预制通过对数控主机进行升级更新，增加USB数据读取功能，通过Revit中的明细表功能将风管厚度、规格和长度以.txt文本导出，设备主机可对数据进行读取，在控制平台中输入文本编号即可实现BIM模型与设备间数据传输。矩形风管加工为流水线模式，设备加工误差为±5mm，满足现场生产需求。

通过风管法兰生产线手工输入角钢长度、段数及铆钉间距等信息后即可自动加工生产，此设备大幅提升风管法兰的生产效率，其加工流程为参数设置→进料→冲压钻孔→法兰组对→法兰焊接→焊点处理→防腐、补锌。

加工完成后根据预制化图纸3-5节组装为一个模块，按编号将组装成模块按批次进行装车。

（2）桥架及水管预制采用软件硬件一体化技术，应用BIM技术，实现预制全过程、全方位的信息管理。采用机械连接、自动焊接，并使用厂内物流系统整个预制过程形成流水线作业，提高了工作效率。可采用移动工作站预制技术，运用自动切割、坡口、滚槽、焊接机械和辅助工装，快速组装形成预制工作站，在施工现场建立作业流水线，进行管道加工和焊接预制。

Revit预制化→导出预制化图纸及清单→厂家按清单生产预拼装→组对成模块→运往施工现场。

（3）通过Revit将预制管道及部件模块模型转换为IFC格式后导入BIM5D平台，系统将根据模型的ID号生成二维码，将其打印并粘贴至管道表面，预制构件的出场、进场和安装等不同阶段均可扫描、定位及验收，便于现场查找构件以进行管道安装。

（4）现场放线。

现场施工放样时，通过内置Revit插件Trimble Field Points进行模型中放线点位拾取和创建，将轻量化点位文件/模型导入手持平板中，在现场找到与模型相同的基准点位置，用钢尺/卷尺进行测量，各边中心点距离柱子300mm位置进行标记，将棱镜杆/天宝机器人气泡、手持平板电子气泡调至中心，棱镜头与天宝机器人红外线进行对焦进行设站，且设站点位不小于2点。设站完毕打开放线模型，选取放线点位即可进行放线，提高作业效率。

（5）装配式安装。

1）运输。管道模块运送到现场后，通过专门的机电安装用运送装置运输，解决了传统的运送装置没有固定结构，直接将机电设备放置在运输车上，在运输过程中由于惯性易滑落，且万向轮不可拆卸，损坏时无法更换，实用性不佳的弊端。

2）装配式安装。工人可通过手机扫描二维码，根据二维码信息井然有序的把各模块按照BIM智能确定位置进行安装。由于装配式程度的提高，传统管道吊装方法存在运送起吊的风管长度较短，效率较低。需贴顶安装风管的区域，无空间紧固风管间上方法兰螺栓的问题，同时起吊高度有限，施工现场通常场地环境不佳，叉车运送就位较困难；运送起吊的风管长度较短，效率较低。

因此装配式提高，模块长度增加，需要更先进的方式才能使施工工序更加流畅。对此我们采用了一种风管整体化吊装专用托架，采用整体式吊装，实现法兰的预紧固，在地面紧固法兰，解决现有技术物空间紧固风管间上方法兰螺栓的问题，运送起吊的管道长度较短，效率较低的问题迎刃而解，实现了装配层次的提升。