中交一航局城建分公司 天津市 300042
摘要:通过引入施工过程模块化安装技术、精度控制理论、综合纠偏补偿技术,并采递推式施工方法,“装配式施工”可平行施工,方便机房施工作业开展,尤其对于空间紧凑或特殊工艺要求的机房,可有效避免传统施工方式加工、安装无法同时展开或二次拆装所耗费的时间,可极大地缩短工期。
关键词:装配式;BIM;管线模块化;递推施工技术
1、主要技术介绍:
装配式机房施工技术包括模块化装配式机房设备及管线施工技术及装配式机房递推施工技术。装配式机房施工技术是一种先进的施工理念,主要内容为“BIM深化设计+工厂构件预制(Industrial production)+物联网化配送运输(Dispatching)+现场组对安装(Assembly construction)”的“BIDA”一体化施工技术。
1)多专业一体化深化设计、机电设备及管线综合布置、机电设备及管线预制模块分段分组设计、工厂预制下料施工。通过BIM技术的应用,形象直观的展示出装配模块的设计划分和机房的综合布置,可视化的论证方案可行性,极大的提高设计效率和设计效果。以BIM技术为基础,结合RFID技术、360放样技术、VR虚拟现实技术、3D扫描技术的应用,为实现机房设备及管线的快速装配式施工提供了科技保障。
2)通过机电管线模块式工业化预制加工技术的应用,在工厂进行机械化流水制造,现场进行成品预制构件的组装。
3)通过自主研发的追踪二维码云技术和无线射频识别技术对预制模块实现从加工完成到装配完成全过程的信息化管理,进行精准安装。
2、技术要求:
要顺利实现装配式施工,技术要求为“431”体系化管理,即:深化四套图纸、控制三种精度、注重一个核心。
1)深化四套图纸,即包括BIM综合图、管道分节图、构件加工图、递推施工图。BIM综合图是利用三维建模软件(如revit)对设计院提供的图纸(或模型),依据确认后的优化建议、设备选型样本、施工验收规范等进行构建(或深化)的模型,满足装配式施工精度要求;管道分节图是在BIM综合图的基础上,依据统一的分节原则,进行合理的管道分节,并对构件进行唯一性编号的图纸;构件加工图是针对每节编号管道,出具的用于指导后台生产线预制加工的详图,用以描述构件的三维尺寸、构成、空间关系等,多以三视图+三维正交图表示;递推施工图为结合机房空间、设备布局、管道排列、进度计划等,合理规划的机房内机电专业的递推施工顺序图,是施工模拟的细化和升级,包含装配式施工要求的控制点、纠偏段、装配流程等信息。
2)控制三种精度,即设计精度控制、加工精度控制、装配精度控制;设计精度控制是通过三维激光点云扫描、精细化建模来提高设计精度,三维激光点云扫描用以修正施工出现的结构误差,精细化建模用以确保模型与实际产品100%尺寸吻合;加工精度控制是采用工厂自动化机械设备,提升加工精确度,解决构件预制过程中出现的尺寸、角度等误差;装配精度控制是通过RTS放线、模块化递推施工来解决施工过程中的装配误差。
3)注重一个核心,纠偏段设置。合理的选择装配控制点,建立装配控制基点和控制轴网,能最大限度降低施工中的误差累积、叠加。纠偏段设置原则如下:a)减少纠偏段数量,压缩纠偏段尺寸,即可缩短工期,降本增效;b)纠偏段一般设置在弯头处,如设备的下接弯管处、出机房立管处等,慎重设置在三通处或异型构件处;c)纠偏段设置在方便施工的位置,避免设置在设备或下层管道上方,影响焊接、拆装作业。d)设置的纠偏段不能为了纠偏而纠偏,防止出现越纠越偏,纠偏段需与控制点(或固定设备)配合出现,协调统一。
3、递推施工技术:
3.1针对装配模块的设计形式、划分原则、组对节点、综合布置进行经验总结,研发出机电设备及管线装配模块设计划分方法,形成机电设备及管线模块化装配式施工技术企业标准,解决不同类型设备机房装配模块设计划分的难题。
1)针对模块化装配式机房设备及管线技术的应用,从设备选型优化、系统优化、管路及配件优化等方面进行合理化建议,实现深化设计的标准化流程。
2)针对装配模块的设计形式、划分原则、组对节点等问题,形成标准的模块设计形式、划分原则及划分思路,为不同项目不同类型的机房实施提供借鉴参考。
3)采用多专业一体化的综合布置方式,合理设计专业间的施工交叉及节点,实现一体化设计及施工,提高专业间的协调施工效率。
3.2、研究机电设备及管线模块化预制、装配过程中的误差点,分析消差措施,并加以控制,形成了一套综合误差补偿体系。
1)通过对设备及管线模块化装配式施工过程中“四种误差(结构施工误差、图纸出图误差、预制加工误差、装配施工误差)”的分析,重点控制“三种精度(设计精度、加工精度、装配精度)”。采用精细化建模、集成模块误差缩减、模型直接生成图纸、工厂自动化数控加工设备、360放样机器人、3D激光扫描、递推式施工等手段实现装配误差综合消除;
2)装配模块误差缩减技术:纯管段预制方式,存在着误差点多、误差点不可控等问题,须通过大量的现场预制段进行消除。而通过高度集成的模块化设计,将纯管段预制方式下不可控误差转化为可控误差,可控误差转化为关键误差,误差缩减率达85%以上;
3)递推式施工消差技术:在装配阶段,研发了补偿段+控制段的递推式施工消差技术,将循环泵组装配模块作为控制段,与其对接的机电管线装配模块按规划好的线路进行递推式装配,在机房外侧或两个装配线路之间设置补偿段,采用现场预制的方式进行补偿段误差消除。
3.3、开发出基于BIM的建筑信息管理系统,实现机房机电设备及管线装配模块从设计、预制加工、运输到装配施工的全过程信息跟踪管理,提高了机电设备的可追溯性和管理效率。
1)将RFID技术引入机电工程,实现对机电设备的全生命周期可追溯;
2)通过精细化建模,是设备模型构件除具有软件自带所有属性信息外,同时具备了物料在工程进行过程中各阶段的属性、状态信息;
3)利用RFID技术,改变了现有机电设备的管理模式,抛弃传统的纸质资料(图纸、记录本、表格等),通过RFID手持机进行各种数据的采集与维护,利用数字化的手段进行物资管理,提升工作效率;
4)利用功能插件实现RFID平台和BIM平台的数据同步,极大的提升了BIM模型属性信息的维护效率。
4.经济、环境效果分析
(1)装配式施工由于可有效避免传统施工方式加工、安装无法同时展开或二次拆装(有特殊工艺要求)所耗费的时间,可以有效缩短工期。
(2)目前国内机房施工项目的管道加工工艺方法还较为落后,设备和手段普遍陈旧,主要以人工手动焊接、吊装为主,自动化水平不高,生产效率低下,制件的质量较差,,安全风险多,成本偏高。采用装配式施工将大大提高劳动生产率,相应的占地面积、人工费用、能源消耗都将大幅度降低。同时由于采用工厂化加工技术,使得操作者的劳动强度大为减轻。
(3)在缩短工期、减少劳动力投入的基础上,对于整个工程的施工成本都有极大节约作用。
(4)装配式施工提升安装质量标准,做到一次成型,一次成优,提升公司在机房领域的施工水平的同时,得到良好的社会效益。
结束语:
模块化装配式机房设备及管线施工技术,真正实现了机电设备机房施工的BIM化、预制化、物流化、集成化,极大的推进了机房施工的工期、保障了质量、节约了综合成本,经济效益和社会效益显著,势必在机电安装领域掀起一场施工技术工艺革新。
参考文献
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[2]刘星义BIM技术在高层建筑机电施工中的应用建筑机械化2017(8)
[3]刘耕农在高层建筑机电施工中BIM技术的具体应用建筑工程技术与设计2017(31)