《捷運車站機電系統裝配化施工工法》是廣東省工業設備安裝有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是莫永紅、張廣志、盧炯平、李振強、陳德武、蕭若霓、陸嘉智、方觀偉；適用範圍是所有大型建築機電系統安裝施工，尤其適用於規模化城市捷運車站機電系統安裝工程。
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》主要的工法特點是：適用範圍廣泛；施工技術標準規範；縮短現場施工工期，提升施工質量。
2018年12月24日，《捷運車站機電系統裝配化施工工法》被廣東省住房和城鄉建設廳評定為2018年度廣東省省級工法。
基本介紹
- 中文名：捷運車站機電系統裝配化施工工法
- 工法編號：GDGF113-2018
- 完成單位：廣東省工業設備安裝有限公司
- 主要完成人：莫永紅、張廣志、盧炯平、李振強、陳德武、蕭若霓、陸嘉智、方觀偉
- 審批單位：廣東省住房和城鄉建設廳
- 主要榮譽：廣東省省級工法（2018年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
隨著城市化建設步伐的加快，中心城市不斷在向周邊輻射，軌道交通建設的緊迫性也在增加。中國已形成一個世界上規模最大、發展最快的軌道交通建設市場。隨著大數據、網際網路+等信息化技術在工程領域的套用，BIM技術套用及裝配化施工逐漸成為軌道交通工程領域的技術方法和手段，部分城市已經開展施工全生命周期的套用，2017年國務院19號文《關於促進建築業持續健康發展的意見》中明確提出推廣智慧型和裝配式建築，力爭用10年左右的時間，使裝配式建築占新建建築面積的比例達到30%。裝配化施工作為促進建築業提質增效的主要技術方法，逐漸套用到城市軌道交通車站機電安裝工程中，BIM+裝配化施工技術能夠實現施工的高效率、高精準、高質量，不受現場條件限制的工廠化加工和現場高效安裝。
積極回響國家號召，增強企業核心競爭力，廣東省工業設備安裝有限公司開展了科技創新，組建科研小組進行專項技術研發，取得了“捷運車站機電系統裝配化施工技術”研究成果，並形成了《捷運車站機電系統裝配化施工工法》。
工法特點
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》的工法特點是：
1.適用範圍廣泛，該技術適用於城市軌道交通車站機電系統的裝配化施工；
2.施工技術標準規範，易於推廣套用；
3.縮短現場施工工期，提高施工效率，提升施工質量；
4.提高現場施工安全係數，減少危險源數量，提升現場作業環境；
5.降低工程施工成本。
操作原理
適用範圍
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》適用於所有大型建築機電系統安裝施工，尤其適用於規模化城市捷運車站機電系統安裝工程。
工藝原理
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》的工藝原理敘述如下：
結合BIM+裝配化套用技術，對捷運施工中的高效節能制冷機房管道裝配化施工，設備區走廊綜合支吊架裝配化及設備區管線過牆套管預留施工進行全面研究，以最大的方式在施工的節能上，給系統提供節能最大值。
施工工藝
- 工藝流程
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》的施工工藝流程見圖1。
圖1 工藝流程圖
- 操作要點
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》的操作要點如下：
一、模型搭建
通過BIM技術套用，按照施工圖紙及規範要求，結合主體結構移交尺寸數據進行車站各專業建模工作，建立基礎施工模型，並將各專業進行合模。
二、最佳化管路布置
車站機電及系統專業全專業模型合模及最佳化調整工作，利用BIM模型開展三維圖紙會審工作，期間包括綜合管線碰撞檢查、通過漫遊方式開展邏輯規則檢測；車站4D施工虛擬建造；可視化的施工方案動畫交底等指導施工。通過BIM技術套用，提升項目精細化管理水平，提高施工質量。
在施工前進行全方位的調整，形成如下步驟：
1.合模並進行管路調整；
2.利用碰撞檢測對所有管線碰撞檢測並形成碰撞報告；
3.導出碰撞清單並對碰撞進行處理（原則：局部碰撞施工消化，專業碰撞提交設計單位處理）。
三、形成精準模型
1.機房設備布置方案
機房設備布置需考慮的因素：必須詳細了解設計者的意圖及施工平面圖的內容；必須詳細了解設備的規格型號、用途，確保定位精準；必須詳細了解設備安裝區域的空間大小、以便合理安排運輸通道、設備安裝順序、設備安裝位置及管道安裝工序；必須詳細了解起重設備布置的具體位置，確保起重設備有足夠的吊裝能力把大型設備安全吊裝到樓層內，方便進行二次運輸。
在滿足原有設計圖紙的要求下，進行設備布置的調整，以便達到空調水系統高效節能的目的。
單從設備未布置前來考慮，冷水機組布置適中，但冷卻水泵、冷凍水泵位置相對於冷水機組之間的距離較小，不能滿足管道上閥件、感測器安裝位置要求。
在設備布置後，有效的利用設備房內的空間，使設備整齊排布，既滿足了實用性，又具有美觀性，但因為冷凍泵側管道的安裝要求，以及對未來維修通道的考慮，因此選擇把分集水器進行移位，如圖4設備布置前。
設備排布滿足設備安裝位置的要求；冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵的安裝由從左至右依次安裝就位；並按照先冷機後水泵的原則，避免了安裝作業的交叉，最後安裝分集水器如圖5設備布置後。
2.管道降阻最佳化技術
（1）管道降阻的意義
在日常生活中普遍常見的公用設施中，過半數的能耗來源於暖通空調系統，對於建築行業的節能減排，基本上就是靠直接或間接的減少空調系統能耗來實現，而制冷機房作為空調系統中的主要組成部分，進行節能減耗的空間巨大。因此對制冷機房的管道進行最佳化降阻，是高效制冷機房研究必不可少的課題之一。
（2）管道降阻的方法
減少彎頭：通過將水泵進出水口高度與主機進出口置平，可以減少管路彎頭。
採用彎管技術，普通的彎頭是由不同角度的部件焊接而成，而該次所有彎管都是從直管採用大型彎管機由直接彎制而成。
採用精確的定位和焊接技術，將管道的焊接連線處處理無殘留、平滑，有效降低水流阻力。
3.捷運設備區管道過牆預留套管精準模型
過牆套管傳統施工方式是裝修牆體砌築完成後再進場施工，採用後鑿牆、後刨溝等方式。新的管道過牆預留套管施工技術通過BIM技術精準定位預留孔洞位置，構件進行工廠化預製加工，套管裝配化現場施工，實現管線過牆預留套管的預留準確率，提高施工質量。
用軟體進行三維模型基礎建立，藉助Naviswork碰撞檢查對管綜進行碰撞最佳化。
圖6 精準模型孔洞
利用設備區過牆管道預留套管，準確定位，結合裝配式施工，降低損耗及提高效率。
4.捷運車站設備區走廊綜合支吊架精準建模
依據廠家模型構件，對支架構件進行精準建模（見圖7支吊架構件模型），並形成族庫，通過三維動畫進行施工交底。
圖7 支吊架構件模型
四、配置及生成孔洞
利用碰撞功能配置生成孔洞，將孔洞標高、尺寸、位置等參數進行記錄，並形成二維碼。
五、配置綜合支吊架
根據BIM模型及現場測量數據進行支吊架定位，以套為單位導出支吊架構件明細表。
六、實體模型拆分
對精準模型進行專業拆分，再按專業對模型進行拆分與編號（如圖10冷凍機房管道模型拆解圖）。
圖10 冷凍機房管道模型拆解圖
七、導出孔洞明細
導出明細表：以大系統風管為例，導出明細表（以風管寬、高均加100毫米作為風管套管）將套管進行編號，生成二維碼信息，並與套管尺寸明細表一同交付加工廠預製加工及對應貼上。
八、導出構件明細
建立標準化支吊架構件，按底座、角連線件、平面連線件、扣件以及其它配件等名稱進行分類，建立明細表，以套為單位進行包裝配置安裝信息二維碼。
九、生成精準加工圖
把已經最佳化好的管道模型，按構件進行拆分，拆分之後再轉換為構件工程圖，並經原設計單位覆核，並嚴格按照構件工程圖進行加工（見圖11生成精準加工圖）。
圖11 生成精準加工圖
十、工廠生產加工
按專業系統將合模後的模型進行拆分，拆分後的模型以及孔洞套管專人進行歸類匯總，形成圖冊交由加工廠或生產廠家進行生產加工。
十一、構件配置二維碼
針對BIM模型所有構件進行定位，跟隨產品包裝，一併運輸至施工現場。
圖12
十二、半成品運輸
預製化加工好的構件需做好半成品保護，採用薄膜全覆蓋或其他措施進行包裝，保證管內無粉塵、顆粒物和管道表面沒有損傷；每層管道採用木條或其他軟材料進行分割，禁止管道的堆疊對管道產生較大彎曲力；其他小配件可裝箱運輸。
十三、現場裝配式安裝
現場工班長通過移動終端，根據配置二維碼信息的對半成品進行現場搬運安裝。現場安裝時必須詳細了解設備安裝區域的空間大小、以便合理安排運輸通道、設備安裝順序、設備安裝位置及管道安裝工序；必須詳細了解起重設備布置的具體位置，確保起重設備有足夠的吊裝能力把大型設備安全吊裝到樓層內，方便進行二次運輸。
材料設備
一、材料
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》沒有採用特殊材料，所有材料都為市場的常規材料，易於採購。
二、設備
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》使用設備如下表1。
序號 | 名稱 | 單位 | 數量 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
1 | 伺服器（含UPS） | 套 | 1 | 數據存儲 |
2 | 工作站 | 台 | 3 | 指導安裝 |
3 | 筆記本電腦 | 台 | 2 | 指導安裝 |
4 | 平板移動終端 | 台 | 8 | 指導安裝 |
5 | 智慧型手機 | 台 | 4 | 記錄、匯報 |
6 | 二維碼製作及列印設備 | 套 | 3 | 指導安裝 |
7 | 現場手持式讀取設備 | 套 | 3 | 指導安裝 |
8 | 固定式無線路由器 | 台 | 20 | 指導安裝 |
9 | 電視牆 | 套 | 1 | 指導安裝 |
質量控制
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》的質量控制要求如下：
一、質量控制原則
1.《建築工程施工質量驗收統一標準》GB/T50300-2013；
2.《捷運設計規範》GB/T50157-2013；
3.《城市軌道交通機電設備節能要求》GB/T35553-2017；
4.《建築信息模型套用統一標準》GB/T51212-2016；
5.《建築信息模型施工套用標準》GB/T51235-2017；
6.中華人民共和國、行業和廣東省政府頒布的有關法律、法規及規定。
二、質量控制措施
1.項目實施過程中工程技術員必須保證加工廠駐場時間，及時處理BIM模型、加工廠與施工現場發現的技術問題並在工作站進行處理及時上傳至資料庫。
2.執行並堅持材料、設備檢驗程式，確保無遺漏。
安全措施
採用《捷運車站機電系統裝配化施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、遵循的安全規程
1.《建築機械使用安全技術規程》JGJ33－2012；
2.《城市軌道交通工程安全控制技術規範》GB/T50839-2013；
3.《建築施工安全技術統一規範》GB50870-2013。
二、安全措施
1.明確項目經理、生產經理、施工員、專職安全員及班組兼職安全員的職責，嚴格執行安全生產責任制。
2.針對項目實際情況，對危險源進行辯識，編制專項安全技術方案。
3.吊裝和運輸區域設定安全警示帶，並有專人監護。
環保措施
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》的環保措施如下：
1.設專人或專業單位負責調配運輸減少碳排放。
2.包裝半成品用的薄膜統一回收，儘可能重複使用。
3.加工廠運輸成品裝車時集中裝運，壓縮裝運次數減少汽車使用次數。
效益分析
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》的效益分析如下：
一、社會效益分析
BIM+裝配式大量構件由工廠完成，構件的質量更好，效率更高，現場只有裝配作業，工廠和現場同步進行，施工效率更高，具有較大的社會效益。
1.施工環境：
傳統機電設備安裝施工現場基本靠堆放，現場設定加工廠，材料、半成品、成品都堆放在安裝區域，基本只能滿足走路暢通，在安全疏散、文明施工都存在較大的隱患；裝配式施工是一個拼裝的過程，通過1比1的模型拆解，所有機電管線進行拆分，再通過加工廠或供貨商加工好半成品，直接運至施工現場，避免了大量堆積材料，現場也不會有切割，燒烤、上漆等環節，施工環境得到提高。
2.直觀性：
利用碰撞最佳化後的三維管線方案，可以進行施工交底、施工模型，用直觀的三維實體模型向工人進行交底，更直觀，更符合施工真實情況，工人一目了然。
二、經濟效益分析
1.協同管理，節省協調成本：套用可視化技術節約與各方協調聯絡的時間為15天，與傳統方式比起來，節約了31%的比例。
2.節省工期：傳統施工方法項目工期8-9個月，採用BIM+裝配化技術後，工期縮短到6-7個月，可節省工期2個月
3.節省材料：通過模型深化設計，最佳化了管路走向，三個車站節省材料費用90萬。
綜合以上的因素，項目三個車站的經濟效益計算：
（1）節約了工期約60天，按工人60人，人均200元每天計：約節約72萬元；
（2）節約材料費用：3（車站）*30（萬元）=90萬元。
對比2018年正在運營車站的能耗情況，制冷機房的年平均能效比達到5.0時，可獲得至少40%以上的節能效果，可使城市軌道交通系統整體運營能耗下降10%左右。通過車站機電系統裝配式施工技術的套用使車站施工節能環保。
4.節能環保：提高制冷機房的綜合能效比，最佳化管道降阻後的，減少了設備的能量消耗，製冷時間縮短，運行後，能效比與傳統機房比，提高了1.5，製冷時間大大縮短，提高了能效比同時節約了能源。
註：施工費用以2018年施工材料價格計算
套用實例
《捷運車站機電系統裝配化施工工法》的套用實例如下：
- 實例1：廣州捷運十三號線首期溫涌站機電安裝工程
1.工程概況
廣州捷運十三號線首期溫涌站總建築面積為29323.40平方米，為地下兩層島式站台，6個出入口，車站有站廳站台共二層，為明挖地下二層島式車站；兩端為設備區，中間為公共區。站廳層公共區面積2300米，站台層公共區面積1991米。車站總設計冷量1849千瓦，冷凍水採用一次泵變流量系統，冷凍水溫差為5℃，冷卻水系統不變頻。並確保機組變頻運行在高效率點上；施工圖階段按新線統一要求採取相關動態平衡措施；壓差旁通閥按單台冷水機組的60%。
圖13
2.施工情況
溫涌站於2017年4月8日開工，2017年10月30竣工驗收，工程中，綜合運用BIM技術，進行了綜合管線碰撞檢查，利用模型開展圖紙審查工作，並通過漫遊方式開展邏輯規則碰撞檢查；利用Navisworks Manage2016導入project進行車站4D施工虛擬建造，施工工序動畫交底，指導施工。使用MagiCAD的預留孔洞功能生成孔洞及套管，導出套管明細表，編號、生成二維碼信息，並將套管尺寸明細表交付工廠進行加工貼上；現場工人根據二維碼及導出的安裝平面圖進行對應吊裝。針對冷水機房，使用Revit進行精準建模及管線合理布置，考慮現場因素，對模型進行拆解，在進行可建性分析後，導出加工圖紙，由工廠根據加工圖紙進行加工，現場進行裝配式安裝，提高了施工效率。
3.套用效果
採用該工法施工，使用BIM技術提升了項目的施工質量、進度、安全、經濟管理水平，取得了一定的經濟效益和社會效益。
- 實例2：廣州捷運十三號線首期東洲站機電安裝工程
1.工程概況
廣州捷運十三號線首期東洲站總建築面積為15471.31平方米，為全明挖地下二層單柱雙跨框架結構，4個出入口，車站大系統採用全空氣一次迴風系統，雙端送風，負擔整個車站的負荷。在車站兩端的通風空調機房內各設定一套系統，分別負擔公共區一半的空調負荷。車站按遠期2041年晚高峰運營條件客流18033人/小時計算，車站的空調設備單台選型冷量為515千瓦，單台選型總送風量79600米/小時，送風溫度為17℃。單台小新風機選型風量12000米/小時，單台回排風機選型風量67700米/小時。車站總設計冷量1776千瓦。
2.施工情況
東洲站於2017年4月8日開工，2017年11月30日竣工驗收，施工中利用BIM技術，對車站臨時設施、車站主體及附屬結構進行三維建模；對車站各專業模型進行合模及最佳化調整工作，利用模型開展圖紙審查工作，包括綜合線碰撞檢查，通過漫遊方式開展邏輯規則碰撞檢查；利用Navisworks Manage2016導入project進行車站4D施工虛擬建造，施工工序動畫交底，指導施工。
布置捷運設備區走廊綜合支吊架前，使用revit對模型的管線進行最佳化，使管線的排布更有利於布置綜合支吊架，對管線進行分段後，在模型上加上按實際1:1比例建模的支吊架族，排布完成後，導出支吊架各構件的明細表，在工廠進行加工後，現場進行裝配式安裝。
3.套用效果
採用該工法施工，使用BIM技術提升了項目的施工質量、進度、安全、經濟管理水平，取得了一定的經濟效益和社會效益。
- 實例3：廣州捷運十三號線首期新塘站機電安裝工程
1.工程概況
廣州捷運十三號線首期新塘站總建築面積為48385.25平方米，車站為地下兩層12米雙島式站台車站，冷水機房設定在車站負一層A端，站內採用異程式系統，供水溫度為7℃，回水溫度為12℃，車站總計算冷量3570千瓦，共設定3台製冷量為1190千瓦的冷水機組。單台冷水機組冷凍水量為205.0米/小時，冷卻水量250.0米/小時。設定3台冷凍水泵（選型參數Q=205.0米/小時，H=36米），變頻。設定3台冷卻水泵（選型參數Q=250.0米/小時，H=27米）。設定3台冷卻塔（選型參數Q=330米/小時）。因該站附近無敏感點，因此冷卻塔、冷卻水泵均採用定頻設備。在供回水支管上接有大小系統的空調器，並在管路上按要求設有各類控制閥門及儀表。車站總設計冷量3570千瓦。
2.施工情況
新塘站於2017年4月8日開工，2017年11月30日竣工驗收施工過程中利用BIM技術，對車站臨時設施、車站主體及附屬結構進行三維建模；對車站各專業模型進行合模及最佳化調整工作，利用模型開展圖紙審查工作，包括綜合線碰撞檢查，通過漫遊方式開展邏輯規則碰撞檢查；利用Navisworks Manage2016導入project進行車站4D施工虛擬建造，施工工序動畫交底，指導施工。針對冷水機房，使用Revit進行精準建模及管線合理布置，考慮現場因素，對模型進行拆解，在進行可建性分析後，導出加工圖紙，由工廠根據加工圖紙進行加工，一個冷水機房的現場安裝僅使用了48小時，提高了施工效率。
3.套用效果
新塘站工程中，採用該工法施工，使用BIM技術提升了項目的施工質量、進度、安全、經濟管理水平。
榮譽表彰
2018年12月24日，廣東省住房和城鄉建設廳以“粵建市函〔2018〕2933號”檔案發布《廣東省住房和城鄉建設廳關於公布2018年度廣東省省級工法的通知》，《捷運車站機電系統裝配化施工工法》被評定為2018年度廣東省省級工法。
