建筑机电安装工程综合管线布置技术应用研究

甄璐莹，辛立明，高 朋，林 桐，王玉超

(北京市勘察设计研究院有限公司，北京 100038)

0 引言

随着公共建筑结构形式越来越复杂，对于建筑工程的质量要求也不断提升，机电设备种类繁多，管线错综复杂，管线综合布置涉及采暖、通风、空调、给排水、电气等多专业，空间布置时容易产生交叉碰撞，给施工带来难度。为合理、高效的完成管线的安装，确保工程的安全和质量，提高施工效率，降低施工成本，需对管线布置进行统一的规划和协调，达到工程规范的要求。

综合管线布置技术就是根据软件模拟结果，结合原有设计图纸的规格和走向，进行综合考虑后，再对施工图纸进行深化，而达到实际施工图纸深度。应用综合管线布置技术可极大缓解机电安装工程中存在的各种专业管线安装标高重叠、位置冲突的问题，不仅可以控制各专业和分包的施工工序，减少返工，还可以控制工程的施工质量与成本。

目前，国内一些学者对建筑机电安装工程综合管线布置技术的应用进行了研究。钟海容[1]提出单线综合、双线综合及BIM技术三种常用的管线综合技术，并以实际案例分析具体的管线综合技术和施工安装注意事项。李达[2]对管线综合布置的流程进行了梳理，详细阐述了综合管线配置的具体工作，并以实际项目为例，对某建筑公共走廊的管线进行了布置，使机电管线安装的空间得到合理利用，实现了管线安装工程的“绿色安装”。刘卫等[3]以西安交大创新港机电安装项目为例，介绍了BIM技术在大型公共建筑机电安装项目中的应用过程，详细说明了综合管线的排布顺序、排布方案、BIM模型对预留洞的指导及如何指导实际施工，保证了设计与施工的紧密结合。

本文通过对建筑机电安装工程综合管线布置中存在的问题进行分析，并在项目的图纸设计、施工管理、成本控制三个方面对综合管线的布置技术的应用进行说明[4]，同时，以北京地区某公共建筑项目走廊位置的综合管线排布为例对管线布置技术在实际工程中的应用进行阐述，说明其在机电安装工程中的适用性。

1 建筑机电安装工程综合管线布置存在的问题

1.1 设计阶段

首先，设计阶段在管线布置时，各专业之间协调沟通不充分，缺少对管线布置的统一规划，在对管线定位时只考虑本专业的管道布置，造成不同专业的设备管线发生碰撞，施工时失去指导意义，需再次调整，增加工作量。

另外，设计时未充分考虑现场施工条件及施工要求，管线之间的间距、管道的拐弯变径及管道与设备之间的连接等不满足施工操作和维修空间的要求，给后期施工带来难度。

1.2 施工阶段

现场施工人员专业能力参差不齐，部分人员在施工过程中不能完全领会设计图纸的意图，按照图纸及规范要求施工。而且在施工中技术交底不到位，缺乏专业技术的指导，多依据经验施工，易出现问题拆改返工，影响施工进度。

工程施工过程中，各专业之间交叉施工，工期紧张时，会出现抢工的现象，协调不到位会导致施工工序混乱，工作面的不保证会造成施工难度加大，施工质量达不到规范要求。

2 管线布置原则

1)技术要求[5]。

有压管道避让无压管道，压力流管让重力流管；小管避让大管，分支管让主干管；无保温管道避让有保温管道；电缆桥架在上，水管在下；先布置风管，后布置水管，再布置电气配管；便于施工的避让施工复杂的。

2)经济要求。

一般情况下，造价成本低的管线避让造价成本高的管线，考虑采用综合支吊架，节省空间，降低成本。

3 综合管线布置技术

3.1 图纸设计

3.1.1 加强专业间协调配合

绘制管线布置图前，各专业之间应对管线进行统一安排，熟悉管线布置要求，在遵循设计及施工规范的基础上对各专业的管线位置及标高进行确定，充分利用空间。后期可根据情况进行微调，确保管线无交叉、无碰撞。风管、水管安装时考虑保温层的厚度，设备、阀门部件考虑安装操作空间[6]。

确定好位置及标高后可进行图纸的绘制，各专业在绘制图纸时，设置好图层，不同系统采用不同的颜色，将不同的系统进行区分，方便图纸审核及后期施工读图。复杂部位需绘制剖面图、大样图等详图。

3.1.2 加强图纸的审核

对图纸进行审核时，加强对管线的管径、标高、间距的核查，避免管线之间的碰撞和与建筑结构的碰撞，同时，审核管道布置是否合理，满足布置的原则及规范的要求。

3.1.3 BIM技术优化图纸

CAD图纸将管线排布以二维的形式呈现出来，平面图、剖面图、立体图分开出图，易出现管线碰撞、管线预留洞口位置发生偏移及管线安装空间不足的情况，当各专业管线较密集时，给施工技术人员提出了较大的挑战。

通过BIM技术，机电管线综合设计过程中，设计人员根据建筑设计图纸对管线系统进行设计与规划，建立可视化数字模型，全面反映建筑内部空间状况与结构，设计人员可通过观察建筑模型完成设计优化工作[7]。将BIM技术应用到管线综合排布中，能够将传统的二维图纸转变为形象的三维模型，工程技术人员能够直观的了解到管线布置的具体位置，更好的减少管线布置错误的发生。其次，BIM技术自带管线碰撞检查功能，能够将管线综合排布中出现的管线碰撞情况有效的检查出来，更好的保证管线综合排布的质量。

3.2 施工管理

3.2.1 制定施工工艺标准

为提高施工人员的专业素质，掌握综合管线施工的重难点，制定施工工艺标准。制定人员充分了解并熟悉管线施工的每个施工步骤及详细的施工要求，结合机电工程不同专业的功能要求和规范标准，依据施工图纸，确保每个施工标准的可执行性和合理性，制定的施工技术标准还需要经过不同专业负责人的反复校对与审核，保证其准确性和可操作性。

施工前组织施工人员进行培训学习，施工过程中严格遵守工艺标准，保证施工质量。在进行下一道工序前，需要反复检验上一道工序是否达到了规范要求和工艺标准，注意管线之间的间距以及管线与管件之间的连接，保证管线空间布置的有序性和合理性。

3.2.2 优化施工作业流程

综合管线施工前，需对施工流程进行统一规划，明确施工范围，各专业间协调配合，在满足自身施工条件的同时，也要满足其他专业施工的时间顺序和空间顺序。制定施工进度计划，做好隐蔽工程的检验，避免前道工序管线施工对后续工程及维修产生不利影响，尽量避免拆改工作。

3.2.3 弹性调整管线布置

实际施工时，现场环境和状况的影响可能无法做到按图施工，在满足要求的条件下可对管线的布置进行灵活的调整，同时保证管道布置的美观性。若改动较大，施工图纸必须经过联合审核，审核通过后方可施工，同时调整施工方案，满足设计及施工规范的要求。

3.3 成本控制

3.3.1 合理安排工期

根据施工作业流程，合理安排工期，在不同专业和不同工种的任务之间，要进行综合平衡，并强调相互间的衔接配合，确定相互交接的日期，强化工期的严肃性，保证工程进度不在本工序造成延误。通过对各道工序完成的质量与时间的控制达到保证各分部工程进度的实现，减少窝工，尽量避免多次进退场，节约施工成本。

3.3.2 采用综合支吊架

综合管线布置区域空间有限，若每个专业采用单独的支吊架导致施工成本高、空间利用率低、管道布置受限、视觉效果差。因此，采用综合支吊架，降低施工成本，有效利用空间。

4 应用案例

北京市某项目建筑结构形状复杂不规则，设计管线密集且多经过走廊区域，导致走廊位置各专业管线交叉严重，难以施工。为避免设计条件与现场实际情况不符导致施工时突发状况的发生，影响施工进度及质量，通风空调管道安装必须结合BIM管线综合优化调整后的图纸进行施工，同时采用综合支吊架。

4.1 BIM管综排布

水电暖专业配合BIM专业，遵循管线布置原则，对走廊风管、水管、电缆桥架进行综合排布，对于确实无法排布的位置，调整管道路由及风管管径，确保满足设计要求的条件下可减少尺寸并进行校核，最终确定管道的安装位置及标高。通过BIM模型方案统筹调配，将各专业管路进行优化整合，理清各个专业施工顺序，从而减少施工过程中的碰撞与拆改问题。

BIM模型绘制流程如图1所示。走廊管综排布剖面图如图2所示。

图3为走廊综合管线布置的BIM模型，可以看出管道布置满足管线布置原则，充分利用空间视觉效果良好。

4.2 综合支吊架

由于走廊位置管线较多，空间有限，必须采用综合支吊架(见图4，图5)。综合支吊架设计思路如下：

1)给水与消火栓管、喷淋管共架；采暖管道单独布置支吊架；成排强弱电桥架共用支吊架；风管单独布置支吊架。

2)生根情况不允许的情况下，考虑风管、水管、桥架共用支架；支架间距根据管线和梁的跨距综合考虑；综合支吊架优先生根在侧梁上，没有条件时生根到板、结构墙、柱上。

3)支吊架立柱或吊杆距离管线的净距为50 mm，情况不允许时，适当缩小净距[8]。

4)共架的管道底标高对齐；对于变径的管线，需要现场在支架横担上增加垫块或偏心大小头。

5)综合支吊架采用双面焊；焊缝高度不得小于被焊件最小厚度。

6)风管、桥架弯头、大于630 mm阀门添加单独吊架[9]；水管弯头处两侧添加吊架。

7)为方便现场材料选型，尽可能吊架型号统一。

MagiCAD软件可自动生成支吊架计算书、材料清单表、材料部件分解图(见图6)，可供材料下单、成本计算及施工参考。管线综合支吊架可实现安装空间的合理分配与资源共享，满足功能要求，观感质量好，能节省空间、节约材料，减少专业间的协调工作量，提高施工工作效率。软件融合暖通、给排水、电气、结构、建筑等多专业技术要求，实现机电专业综合支吊架设置与结构核算的可视化、数字化BIM专项设计，使设计施工技术人员能够简便快捷的完成复杂的综合支吊架设计计算并指导施工。

5 应用分析

通过实际项目的应用，得出综合管线布置技术有以下特点：

1)明确设计意图及要求。使各专业的施工单位和人员提前审图并熟悉图纸，了解设计意图，掌握管道内的传输介质及特点，弄清管道的材质、直径、管之间间距及敷设要求，明确各楼层净高，管线安装敷设的位置和能够使用的宽度及高度。

2)合理安排施工工序。通过管综的排布对管线进行“预装配”，可以检查各个专业在以后的施工中存在的交叉碰撞问题，提前提出解决方案，有利于工程的施工组织与管理。同时，合理安排、调整各专业或各分包的施工工序，穿插施工，避免窝工，缩短工期。

3)降低施工成本，方便经济核算。不同专业的管线使用一个综合支吊架，可减少支架的使用量，合理利用建筑空间，同时降低了施工成本。采用软件设计计算综合支吊架，可直接得到材料清单，方便成本核算及施工下料。

4)施工动态调整。施工过程中某一专业出现变动，可通过管线综合布置技术，对图纸对所涉及的专业内容进行合理调整，及时掌握图纸的变更状况，实现施工动态调整。

6 结论

本文对建筑机电安装工程中综合管线布置中存在的问题进行了分析，说明了管线布置的原则，并阐述了在图纸设计、施工管理及成本控制等方面综合管线布置技术的应用，并以北京市某实际项目为例，梳理BIM模型绘制流程，说明BIM管道综合排布技术的应用及综合支吊架软件设计思路和要点。最后，对应用情况进行分析，总结综合管线布置技术的特点。综合管线布置技术的运用可使各专业明确设计意图及要求，合理安排施工工序，降低施工成本，方便经济核算，实现施工的动态调整，为其应用和推广提供参考和借鉴。