赵康财
中天建设集团有限公司， 浙江 金华 321000
摘 要：简述基于BIM的装配式机房的探索及应用。以中铁国际城（翡翠国际）项目生活泵房及高新生活广场项目空调机房的装配式为实践基础，探索符合公司管理模式的装配式机房实践应用。同时，结合以提高效率、提高质量、降低成本、降低能耗为主体的两提两减标准化管理体系，开展装配式机房的样板审核及流水施工推广工作，将预制机房的施工模式发展成为可复制的施工常态。
关键词：BIM技术；装配式；工厂化；模型深化；预制加工
引 言：机房/泵房是承担建筑水路运输的核心组成部分，一般由机组、水箱/池、泵及连接以上设备的管道组成。因为其功能部件多样，设备及管道的安装密度高。因此，合理的二次深化、先进的安装工艺，对提高施工效率，把控安装质量，节约工程投资，延长设备使用寿命，保证其安全和经济运行都有重要意义。
1 预制加工在国内外的现状
为了迎合绿色施工的需要，近年来我国机电安装行业不断引进国外的先进技术，并在工艺流程上加以改进，风管、电气母线、桥架等基本实现工厂化预制、现场安装，但预制化程度与土建、钢结构、玻璃幕墙等行业相比差距还很大，特别是机电安装工程中的管道下料、焊接等技术近年来也无重大突破，依旧停留在现场量尺、现场切割、现场安装的操作模式阶段。管道工程本身具备管径多、材质复杂、壁厚系列不等、焊接工程量大的特点，在施工过程中则受材料供应、设备就位、现场作业面等诸多制约因素影响。同时，由于管道连接中切割、焊接量大，数百个连接口的切割、连接质量直接影响机房设备的安全运行。究其原因，主要是由于管线布置不够精确，限制了预制加工的深度和发展。传统预制方式的管道预制深度只能达到25％～35%，而工厂化预制方式可以达到60％甚至更高。因此，工厂化预制加工是管道施工的发展方向[1]。
本文提出了基于BIM的装配式机房的加工方式，拟加深管道预制加工的工厂化程度，形成固定模式的样板审核及流水施工案例，以进一步提高我司管道预制加工的精度及普及率。
2 管道预制加工在五建的现状
得益于集团现场会提供的各区域公司之间的交流机会，中天五建施工管理标准化2.0在项目上得到有效落地。其中安装管理标准化中所提及的排水支管、PPR给水管流水施工，其根本也是管道预制加工的最初探索。
随着施工管理标准化的普及，施工人员对管道预制加工的需求日益提高。安装人员不再仅仅满足于户内给排水管道的预制。因此地下室、设备用房的管道预制成为五建下一个攻克的重难点。而设备用房作为管道排布集中，优化需求大的区域，更是管道预制研究的首选方向。
在以往的施工过程中，也有部分项目结合自身需求，尝试了泵房/机房的部分预制，虽小有成果，但因为现场进度、工作面交接、深化施工工序等方面依旧延续传统的施工流程，以至于预制加工的成果尚未能达到最初的要求，还有很大的优化空间。现公司以BIM工作组为主导，探索基于BIM的装配式机房研究，选取万科润园为模型深化试点项目，中铁国际城（翡翠国际）、高新生活广场为施工试点项目。积极归纳总结装配式机房的合理实施步骤，以推动管道预制加工在中天五建的普及应用。
3 装配式机房实施流程
装配式机房的有效实施，需要土建、设备、安装等各班组的紧密配合。但项目实际承包范围有限，实施前需寻求甲方协助，解决如甲供材料到场、设备二次深化图纸确认、各班组协调施工等问题。装配式机房的二次深化设计基于蓝图设计，由设计中心BIM工作组完成，模型反馈至项目部，由安装负责人组织模型及深化图纸审核工作。最终版图纸由甲方和设计单位确认。具体流程如图1所示。
图1 预制机房实施流程
3.1 BIM三维模型的建立
机房管道预制的精确程度，很大程度地依赖于模型建立的仿真程度。基于BIM的预制装配式机房施工，首要任务是根据原设计建筑、结构以及机电图纸创建机房三维模型，并按照厂家提供的机组水泵等设备和阀门、过滤器等附件的尺寸大样图，完成1:1族的精确建立，使整个机房内的管道、设备、构件等全部遵照实际尺寸比例，然后综合考虑各方因素对机房模型调整优化[2]，如图2所示。
图2 精细化阀门管件族
同时，为了使模型能精细化指导施工，施工节点的模型表达也是必不可少的。BIM建模人员选取万科润园的消防泵房为基础，建立了如水泵基础安装、导水沟埋设、柔性防水套管预留等施工节点模型/族。为今后标准化推广打下模型基础，如图3所示。
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图3 水泵安装大样图
在具备族库及施工节点后，需以三维数字技术为基础，建立建筑物管道设备仿真模型，将管线设备的二维图纸进行集成和可视化。在施工前期对管线碰撞进行检查，优化原有图纸设计，提高图纸阅读效率，减少在建筑施工阶段可避免的损失和返工的概率，更加方便进行技术交底，从而达到方便施工及后期管理维护的目的，如图4所示。
图4 消防泵房优化排布效果图
3.2 拆分图纸及料单的建立
施工图纸是指导现场施工的关键。出具的图纸能否将模型信息完整地表达出来，直接影响了所建模型的落地程度。为此，设计中心组织技术及施工人员赴部分已实行装配机房的项目进行交流学习。综合考虑规范要求、现场运输条件、安装空间、检修空间等多方面因素，结合工厂加工的工艺流程，对模型进行合理分段。利用BIM模型对机电管线进行配件定位、分段分割、编码，导出含有模型数据信息的表格，按照专业划分，导出管段拆分图，发送至加工厂进行模块化加工，并辅以详细的加工备料清单，改变了传统“边量边下料”的施工模式，在加工车间看图下料，使加工过程更准确更高效。如图5~6所示。
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3.3 工厂化预制加工
本文提出的管道预制工厂化的概念，是以工业化的标准评定预制管道所需的精度[3]。这需要加工厂具有能针对不同材质、规格、压力等级及物料性质的管道，进行高精度、高深度、高效率的管段加工的能力。同时，加工厂需配备管道的切割、组对、焊接、防腐、检验等精密机械或平台。如图7~9所示。
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以上设备的配备，能确保管道加工达到毫米级的精度，以满足预制工厂化加工对管道单元备料的精度要求。
4 项目应用实践
通过机关前期的技术普及与概念宣传，选取了两个项目作为开展预制装配式机房的探索应用的试点项目。目前已严格按照上述建模标准完成了BIM模型的建立。其中中铁国际城项目的试点工作得到了建设单位的大力支持，目前已按照BIM模型完成了水泵基础提前施工，顶板管道底座一次性精准预埋工作。
在项目策划过程中，机关设计中心组织了多次项目部管理人员外出学习考察。积极学习其他公司优秀项目的装配式机房施工技术。
项目部在图纸审查阶段就着手进行预制装配式机房样板审核的编制工作，目前已完成图纸审查及三维建模分项的管控节点识别工作。
5 结语与展望
根据项目的实际要求（工期、质量、标准、预算）来选取管道的预制、安装方式，管道预制工厂化能较大地缩短工期，提高工程质量。与传统机电安装工程相比，将标准设备管道及阀件进行模块化预制的优点在于能把复杂的机电系统简单化，降低分项工作人员的施工难度以提高施工精度及质量，从而更易与管理和实施[4]。
通过中铁国际城及高新生活广场机房/泵房的预制化安装实践，积极归纳成果，总结经验。将机房/泵房装配式在其他项目普及开来。未来期望达成以工业化公司为平台，做到管道集中加工，集中配送，分部安装的工厂化预制模式。积极利用先进的BIM技术和集团技术资源，成立专题小组，将装配式机房模式标准化，模块化，以达到可复制，易推广的最终目的。
参考文献
[1]赵民琪, 邢磊. BIM技术在管道预制加工中的应用[J]. 安装， 2012(1):55-59.
[2] 钟凯, 李云, 朱峰,等. 浅谈制冷机房BIM+工厂预制化装配式施工应用[J]. 安装，2017(7):18-20.
[3] 周金辉. 工艺管道工厂化预制方案[J]. 建筑工程技术与设计，2015(5).
[4]刘绪磊. 基于BIM的标准设备机房管道模块化预制与装配[J]. 建筑安全， 2016, 31(5):26-30.