1、116中中央央制制冷冷机机房房模模块块化化预预制制及及装装配配化化施施工工工工法法1 1前前言言中央制冷机房作为安装工程核心机房之一，其施工工艺是体现机电整体施工水平的核心竞争力，机房施工质量及施工进度也是保证机电系统完善的关键因素，针对相关问题我们提出中央制冷机房实现模块化工厂预制及现场装配化施工。中央制冷机房模块化预制及装配化施工技术的提出，有利的解决了技术、质量及进度要求。提供了一种机房全新的施工方法，通过自主研发的 一种配合叉车可 360 度旋转的管道提升装置、成排管道整体支撑与自动耦合体系、中央制冷机房模块化预制及装配化施工方法以及小型汽车吊、升降车、气动扳手等机械设备，利用 BIM2、 模型技术及大型管道全自动切割、焊接一体化，实现标准化模块设计，指导工厂化全自动预制以及达到现场无焊接快速装配化施工。目前，国内关于民用机房预制装配施工技术的标准要求较少且比较笼统，为了使制冷机房预制装配施工技术得到推广应用，使技术不断地成熟，不断地系统化，特总结本施工工法。2 2工工法法特特点点中央制冷机房模块化预制及装配化施工技术应用研究法在施工方法上有显著的特点，其与传统的制冷机房施工工艺相比，大幅度提高中央制冷机房安装效率，缩短现场施工工期，提升安装品质和精度及保障现场施工安全，其中标准化模块设计的复制性、移植性强，具备产业化生产条件。与传统的中央制冷机房施工比较：2.0.1由于现代建3、筑结构空间、中央制冷机房管线排布的复杂性，采用传统的深化技术，很难达到管路路由最优化；但采用先进的 BIM 技术，对中央制冷机房进行深化设计并建模，呈现机房三维度虚幻模拟，消除现场碰撞，达到管路路由最优化。2.0.2传统的施工测量方法粗糙，操作麻烦，工作效率低，空间局限性较大，尤其是施工精度不够，导致施工质量不能够满足设计要求；本工法建立中央制冷机房整体施工精度控制体系，能够有效、精准完成点位放样，完善验收过程，提高施工质量。2.0.3传统的人力技术质量难以保障，以及恶劣的施工环境制约，无法满足中央制冷机房的施工质量提升及工期要求，利用基于 BIM 放样及采用工厂全自动设备，保障施工质量，现场4、无焊接，保障施工安全，提高了生产效率。2.0.4传统的管道装配技术，已不能满足现在中央制冷机房施工工期要求，运用管道分段装配技术及整体提升技术，有效利用劳动力资源、机械设备资源，提高装配效率，较传统的施工技术，从中央制冷机房现场施工工期 30 天到 3 天的飞越。3 3适适用用范范围围本工法应用于机电工程设备机房整体施工中，包括中央制冷机房、空调机房、换热机房、水泵房、锅炉房等设备机房。1174 4工艺原理工艺原理4.0.1BIM 指导管道分段：建立基于实物尺寸的中央制冷机房管线 BIM 模型，使用全站仪对模型进行复核调整。在满足规范要求及检修需要的条件下对管道进行科学分段，生成加工图、装配图5、指导预制化加工。4.0.2工厂模块化预制：将管道分段加工图参数导入工厂设备中，使用八轴相贯线激光数控切割及全自动焊接设备对管道进行预制加工。制定实测实量控制体系管理预制件加工质量。4.0.3编码物流：基于总装配图及管段编号图对预制件进行二维码编码标识，根据安装流程及机房场平规划图制定材料分批出厂转运吊装计划，满足现场施工组织、管道系统分类的要求。4.0.4现场装配：利用中央制冷机房模块化预制及装配化施工方法作为指导，通过自主研发的一种配合叉车可 360 度旋转的管道提升装置、成排管道整体支撑与自动耦合体系以及小型汽车吊、升降车、气动扳手等机械设备，完成中央制冷机房整体提升及装配。在安装全过程中6、使用全站仪、三维激光扫描仪等先进设备，完成结构、管道、支架的精准放线与复核工作，实时检测安装偏差，控制安装质量。5 5施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工工艺流程机房模块化预制及装配化施工流程图 5.1。图 5.1-1 机房模块化预制及装配化施工流程图1185.2 操作要点操作要点5.2.1 BIM 建模1、BIM 建模前准备（1）成立 BIM 建模小组，建模小组应由土建及给排水、电气、暖通等各机电专业技术人员组成。（2）建模小组成员应明确任务分工，制定建模的时间节点，每天召开碰头会，汇报建模进度及解决相关建模问题。（3）建立统一的建模标准。各专业图纸处理、各系7、统颜色方案、文件命名规则、专业代号等进行明确规定，并对建模小组成员进行交底，防止建模过程中因个人建模习惯不同出现建模混乱。（4）熟悉项目制冷机房施工图纸及实际现场情况。建模前小组成员应首先熟悉施工图纸，图纸有不明确或缺失的地方及时与设计院沟通；土建专业在图纸的基础上应对现场进行实测实量，保证建模与现场一致，尽量减小误差。（5）提前确定机房内设备的品牌及规格型号，获取机房内设备（水泵、阀门等）的具体尺寸及相关参数，为 BIM 精细建模提供数据支持；2、BIM 建模综合排布（1）各专业建模人员负责本专业建模工作及相关设备、管线等族库的建立，各专业建模结束后，将机电各专业 BIM 模型导入建筑 BI8、M 模型汇总。（2）管线、设备排布方案原则。制冷机房内循环水泵采用模块化的设计，即每个水泵单元模块为一个独立的单元，每个单元模块包括水泵惰性块、水泵、阀门、管道及其他附件。项目制冷机房有循环水泵 18 台，根据项目水泵的类型及现场排布情况，整个制冷机房分为 7 个水泵单元模块。管线根据机房内管道、桥架、母线等专业管线分布情况，按照采用联合支架的原则，对管线进行综合排布，达到管线采用整体吊装施工的目的。图 5.2-1 制冷机房 BIM 模型1193、编制加工图、装配图及总装配图收集运输车辆、吊装孔及运输通道尺寸，确定管线划分标准；对管线模型进行科学的数字化模块分段、编码，并对应形成加工图、装配图9、及总装配图。图 5.2-2 中央制冷机房管道分段加工图图 5.2-3 中央制冷机房管道装配编码图120图 5.2-4 中央制冷机房管道总装配图4、自动化模块加工使用管道模块化预制加工图，将图纸参数导入工厂管道自动切割设备及焊接设备内，利用八轴相贯线激光数控切割及全自动焊接对管道管段预制加工。图 5.2-5 模块化管道预制加工图5、管道管段实测实量控制体系编制误差修正、测量控制以及误差偏离标准，对中央制冷机房关键预制件复核测量，将测量的点云数据生成模型，与中央制冷机房管线 BIM 模型进行匹配，确保误差可控（误差范围需控制在 5mm121以内）；若实测值与设计值的差值不满足施工验收规范要求时为不10、合格，现场进行施工整改，若差值满足施工验收规范要求为合格。参考 GB50683-2011现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范第八章对预制化管道进行焊缝抽样检测，检测部位以检测人员确定，进行超声检测以控制焊缝质量，至少不少于一个环缝则为检测合格。图 5.2-6 中央制冷机房管道检验记录1226、中央制冷机房管道装配施工部署编制装配方案，形成物流运输方案，确认运输车次及管道装车方案、装配总控计划、装配分解计划，采用竖向管道提升装置以及气动扳手、小型汽车吊装机械设备，运用管道整体提升技术，完成中央制冷机房装配化施工。具体步骤如下：（1）管道物流运输：结合吊装孔尺寸（长 6000*宽 4500）11、以及大型运输车（长 8000*宽*2400*高 1500），将管道主管长度限制为 7200 一段，利用大型运输车配送，通过吊装孔吊至 B4 层制冷机房；对于竖向小管道，利用小型运输车通过坡道，直接配送至 B4 层制冷机房。图 5.2-7 管段预制段吊装（2）管道支架定位安装：中央制冷机房施工过程中管线布设、支吊架预埋点位坐标、制冷机组及水泵设备安装轴线和净高的数据均来自于调整或修正后的中央制冷机房管线BIM模型的三维数据；首先，以中央制冷机房管线 BIM 模型为基础，利用 REVIT 软件绘制中央制冷机房管线支架分布图，为放样三维数据提供依据；然后，根据支架分布图结合现场施工操作要求进行放样点12、位选取，放样点主要包括管线支架安装点位以及辅助管线吊装点位；接着，将选取的放样点位以三维坐标形式导出储存，在选取放样点前应确保施工坐标系与图纸坐标一致，能通过轴线网实现二者间的相互转化，根据点位特征分类整理放样三维数据；最后，将点位坐标三维数据及施工设计图以放样文件的形式载入全站仪的放样管理器，进行现场施工放样。图 5.2-8中央制冷机房支架放样模型123（3）水平管道整体拼装：根据场平布置，按照主管管道安装顺序，将管道依次排整齐；利用小型汽车吊、叉车等机械设备，按照由南到北、由里到外的顺序，依次放在 1 米胎架上，利用全站仪精确定位，调整管道位置，直至与模型位置重合；通过 8 个吊点，利用手13、动葫芦，结合自主研发的成排管道整体支撑与自动耦合体系将 14 吨的水平主管以及支撑体系整体提升，直至与支架底座重合。图 5.2-9水平主管整体提升区段划分示意图图 5.2-9成排管道整体提升与自动耦合支撑体系施工图（4）竖向管道整体拼装：设备连接的竖向管道，包括短管、阀门、不锈钢软接等部件，利用气动扳手实现预拼装，将部件依次连接成管段，采用自主研发的竖向管道提升装置将管段整体提升，利用气动扳手快速将管段与设备及管道接驳，完成竖向管道的整体拼装。124图 5.2-10一种配合叉车可 360 度旋转的管道提升装置使用照片（5）压力表、温度计测量装置的安装：中央制冷机房管道整体拼装完成后，按照预留测14、量孔的位置，安装压力表、温度计测量装置，成排管道上拱形管道部分排气装置安装，完成中央制冷机房整体拼装。图 5.2-11 中央制冷机房管道拼装图7、中央制冷机房模块化预制及装配化施工验收利用三维激光扫描仪，对中央制冷机房综合管线进行全息扫描，将测量的点云数据生成模型，与中央制冷机房管线 BIM 模型进行匹配，经数据分析，误差最大值为 2mm，符合验收规范。6 6材料与设备材料与设备6.1 材料材料125主要材料见表 6.1。序号材料名称材料型号用途1空调水管DN15DN450制冷机房管道安装2管道抱箍DN15DN450管道固定3木托DN15DN450绝热、缓冲4槽钢8#、10#、20#固定支架515、螺栓DN200DN400管道连接6法兰片DN200DN450管道连接7双偏心软密封蝶阀DN300 PN2.5MPa水流量调节8双偏心软密封蝶阀DN250 PN2.5MPa水流量调节9双偏心软密封蝶阀DN200 PN2.5MPa水流量调节10中线型蝶阀DN400 PN1.6MPa水流量调节11中线型蝶阀DN300 PN1.6MPa水流量调节12中线型蝶阀DN250 PN1.6MPa水流量调节13中线型蝶阀DN200 PN1.6MPa水流量调节14静态平衡阀DN300 PN1.6MPa水流量调节15静态平衡阀DN250 PN1.6MPa水流量调节16静态平衡阀DN200 PN1.6MPa水流量调节16、17Y 型过滤器DN300 PN2.5MPa管道杂物的过滤18Y 型过滤器DN250 PN2.5MPa管道杂物的过滤19Y 型过滤器DN300 PN1.6MPa管道杂物的过滤20Y 型过滤器DN250 PN1.6MPa管道杂物的过滤21消声止回阀DN250 PN2.5MPa防止水倒流22消声止回阀DN200 PN2.5MPa防止水倒流23消声止回阀DN250 PN1.6MPa防止水倒流24消声止回阀DN200 PN1.6MPa防止水倒流25不锈钢软接头DN300 PN2.5MPa设备与管道软连接，减少震动传递26不锈钢软接头DN250 PN2.5MPa设备与管道软连接，减少震动传递27不锈钢软17、接头DN200 PN2.5MPa设备与管道软连接，减少震动传递28不锈钢软接头DN300 PN1.6MPa设备与管道软连接，减少震动传递29不锈钢软接头DN250 PN1.6MPa设备与管道软连接，减少震动传递30不锈钢软接头DN200 PN1.6MPa设备与管道软连接，减少震动传递31弹簧减震器AT3-800设备隔振32弹簧减震器AT3-500设备隔振33弹簧减震器AT3-400设备隔振34弹簧减震器AT3-300设备隔振35弹簧减震器AT3-150设备隔振36传感器套筒DN15温度计、压力表、传感器安装12637压力表02.5Mpa冷冻水压力测量38压力表04.0Mpa冷却水压力测量39温18、度计030冷冻水温度测量40温度计050冷却水温度测量41黄铜闸阀DN20-1.6MPa冷冻水泄水42黄铜闸阀DN20-2.5MPa冷却水泄水表 6.1 主要材料6.2 设备设备主要设备见表 6.2。序号机械设备名称型号数量单位用途1管道预制自动焊机PAWM-12/161台空调水管道切割、焊接2天宝全站仪S81台数据测量3三维扫描仪TX81台模拟分析4气动扳手BE202台螺栓紧锁5叉车cpcd602台竖向管道提升6曲臂式升降车Z34/221台高空作业7汽车吊STSQ5A1台管道提升8手动葫芦3t4台管道提升9手动葫芦5t4台管道提升10钢丝绳619650米管道提升11钢丝绳637500米管道提19、升表 6.2 主要设备7 7质量控制质量控制7.0.1 BIM 模型质量控制建立基于实物尺寸的中央制冷机房管线 BIM 模型是装配化制冷机房实施的前提，需建立冷水机组、空调水泵、阀门、减震器、管道、法兰、木托等物体实际参数族库，并综合考虑如法兰垫片、螺栓、法兰盲板、扳手操作空间等细节，确保模型精度达毫米级，并能够正确指导施工。7.0.2 BIM 加工图质量控制对中央制冷机房管线 BIM 模型进行科学的数字化模块分段、编码，并对应形成加工图、装配图及总装配图。准确核对加工图数据尺寸，确保数据尺寸与 BIM 高度模型一致，并能够正确指导工厂场外化预制。7.0.3 管道场外化预制质量控制加工质量，因20、采用全自动切割、焊接一体化设备，管道坡口圆滑、焊缝质量饱满、均匀；是手工操作质量无可比拟的。利用三维激光扫描仪对工厂场外化预制件复核测量，将测量的点云数据生成模型，与中央制冷机房管线 BIM 模型进行匹配，确保误差可控；若实测值与设计值的差值不满足施工验收规范要求时为不合格，现场进行施工整改，若差值满足施工验收规范要求为合格。1277.0.4 现场装配质量控制结合全站仪放样定位、三维激光扫描仪等先进设备，完成设备、支架、管道等精准定位，通过自主研发的一种配合叉车可 360 度旋转的管道提升装置、成排管道整体支撑与自动耦合体系快速装配，利用全站仪、三维激光扫描仪在安装过程中，实时测量，实时纠偏。21、8 8安全措施安全措施8.0.1 加工厂安全措施管道场外化预制过程，利用全自动切割、焊接一体化设备，杜绝传统施工工艺大量人工的投入，减少人为因素导致的不安全事故的发生。大型管道在工厂内转运工程中，利用行车、汽车吊、叉车等设备机具，杜绝传统施工工艺大量人力的投入，减少人为因素导致的不安全事故的发生。8.0.2 现场装配安全措施现场装配人员、管理人员在进入施工现场前，需通过安全技术交底。在施工现场利用马蹬围挡，杜绝现场人员随意走动。现场装配过程中，项目部、劳务班组全职安全员、电气工程师，必须 24 小时全程跟踪，确保安装过程中，光照、机械电源充足，避免现场不安全隐患发生。现场装配过程中，项目部需安22、排专人负责后勤工作，保证现场人员所需的饮水、吃饭问题，并准备一些必要的药品，防止不安全因素的发生。9 9环保措施环保措施9.0.1 本工法现场无焊接，消除焊接过程中的空气污染、光污染对周围环境的影响。9.0.2 本工法现场采用的机械设备均采用电动，减少汽油或柴油机械设备产生的尾气对环境的污染。9.0.3 本工法的管道喷漆技术采用电脑喷漆技术，集中喷涂，减少环境污染。1010效益分析效益分析采用大型空调水工厂模块化预制，相比传统工艺，效益主要集中于以下因素：工艺先进性、工期、安全、质量、社会效益、环保效益、经济效益。序号比较因素中央制冷机房模块化预制及装配化施工传统工艺1工艺先进性工业化、机械化23、信息化靠人力2工期管道场外预制加工：工期 1 个月（不占用现场施工时间）现场 3 个月，需总包提供工作面后才能施工现场装配：工期 3 天，不受土建工作面影响，机房可提前插入施工3安全管道场外预制加工：管道机械化、集中化转运、切割、焊接，安全系数高施工工艺传统，安全保障性低现场装配：通过自主研发的一种配合叉车可 360 度旋转的管道提升装置、成排管道整体支撑与自动耦合128体系以及小型汽车吊、升降车等机械设备，安全高效4质量管道场外预制加工：利用先进设备，切割、焊接一体化，焊缝质量均匀饱满、加工精度高质量难控制，加工误差大、外观质量差，质量取决于施工班组质量现场装配：管道利用法兰连接，通过三维24、扫描仪在安装过程中，实时扫描核对，及时纠偏5社会效益中央制冷机房模块化预制及装配化施工，代表国内外最先进的工艺，步入工业 V4.0 时代，逐步工业化、产业化依靠传统施工班组6环保效益减少施工现场光污染、噪声污染以及环境污染光污染、噪声污染严重7经济效益以华润深圳湾国际商业中心项目计算，利用装配化施工工艺人工费减少 35 万，机械费增加 2 万元，运输费增加 3 万元，材料费减少 6 万元，共节约成本 36 万。表 10.2 效益分析1111应用案例应用案例11.1 华润深圳湾国际商业中心项目华润深圳湾国际商业中心项目华润深圳湾国际商业中心项目总建筑面积约 70 万平方米，其中包括华润总部大厦、25、华润万家大厦、万象汇商场、柏瑞花园，项目积极响应业主“黄山品质工程”要求，以精益管理追求卓越品质，成功实施中央制冷机房模块化预制及装配化施工，缔造了“大型机房安装新速度”，开创了建筑工业化在大型机房安装整体施工的先河，打破了传统机房施工模式，赢得了行业内外的高度评价和广泛赞誉。129图 11-1 华润深圳湾国际商业中心项目图 11-2 现场施工效果图11.2 永利国际金融中心项目制冷机房预制装配施工工法永利国际金融中心项目制冷机房预制装配施工工法工程名称：永利国际金融中心项目130实物工作量：13.4 万平米开竣工日期：2014 年 4 月 30 日2017 年 3 月 15 日应用效果：良好图 11.1-2永利国际金融中心项目