机电专业综合管线排布技术在建筑工程中的应用

吕振国LV Zhen-guo

（山东利源海达环境工程有限公司，济南 250100）

1 机电专业综合管线排布技术的原则

机电专业综合管线排布技术要遵循根本原则，方能切实可行地指导施工。首先整体原则即小管避让大管、承压管避让无压管、低压管让高压管、无坡度要求管线避让有坡道要求管线、非保温管让保温管。例如以风管、水管、桥架来说，就是水管、桥架避让通风管道，其次为桥架，最后为水管道。水平方向优先考虑各专业管线紧凑布置，垂直方向则需遵循上层为通风管道、中层为桥架、最下层为水管道的原则。应尽可能采用各专业联合共用同一支吊架的原则，通过联合共用支吊架来进行统一设计和选型，从而实现综合管线与支吊架整齐有序的美观效果。

2 机电专业综合管线排布技术在实施应用过程中的管理控制

综合管线排布技术在大型公建等复杂项目中，通过BIM 技术来创建此工程项目的全过程信息化数据化，并最终提供可靠的数据支撑。

2.1 BIM 综合管线排布技术管理控制

2.1.1 施工图纸审查、碰撞检测以及方案优化

在施工前，将各机电专业的施工图纸进行叠加，通过分类整理图纸信息，并保证毫无遗漏地汇总到一套图纸中，生成综合性图纸，为BIM 技术打好基础。

相较于传统施工图纸中的大样图、系统图、平面图、剖面图，BIM 技术以清晰的三维可视模型出图功能为工程施工管理推进了一大步。BIM 技术通过碰撞检查、净高优化以及漫游工序等功能后，能够精确给出机电专业各管线的合理标高及位置等参数，同时也可导出标注清晰准确的用于指导施工的平面图以及剖面图。

结合BIM 技术对机电专业管线设计进行碰撞检测，有效提升了机电安装的合理性，但针对部分关键节点，如机电冷冻机房、水泵房、换热站等，需结合专业技术人员和设计人员的二次优化，方可确定施工方案。此外，BIM 技术碰撞检测后提供的材料明细对施工方控制材料损耗十分有利。

2.1.2 BIM5D 平台在进度、安全、质量管理中的应用

BIM5D 通过三维动态可视手段来对施工相应位置进行同步跟踪记录和标注，能够及时与现场作业人员进沟通并解决问题。同时能够与现场质检安全人员进行实时核实与沟通，并且通过发生问题的数量统计来预判紧后施工段中的问题发生概率，从而及时避免问题的发生。

2.2 综合支架的应用

在BIM 综合管线排布技术应用过程中，要立足根本原则，依据原设计图纸以及施工规范，在此基础上提高施工质量并降低施工成本，同时还需兼顾投入使用之后的检修维护。根据管线排布情况以及现场实际来确定综合支吊架结构，包括其材料和形式的选择，同时需要验算综合支架的强度参数和抗震性能等技术指标。根据系统综合支吊架要求可采用装配式综合支吊架，即由U 型槽钢、锚栓、管束及管束扣垫、按钮式锁扣和连接件等组成，其中通过机械连接原理，能够实现连接件与按钮式锁扣按照现场施工情况来随意调节管道支架的高度和规格。

综合支架可通过预制零部件的形式，仅在施工现场进行组装即可，避免现场焊接与打孔。

3 应用案例

某市某项目总建筑面积150753 平方米，包含两座5A级高档写字楼和一座五星级酒店，属于大型综合公共建筑，建筑体量大、结构复杂、各类机电设施齐全，尤其是酒店内机电专业的各系统管线较为密集，并且多为敷设在廊吊顶内区域，这就致使走廊吊顶内的各专业系统管线出现严重交叉情况，净空高度无法满足常规要求，使得施工难度大大增加。为规避因现场实际与设计意图不符所导致的返工等影响施工进度及施工质量，采取BIM 管线综合优化技术来对各类管线安装位置进行优化调整，并通过综合支吊架技术来精确提升净空高度。

3.1 BIM 管线综合优化排布技术

在遵循管线布置原则的前提下，水电暖各专业技术人员与BIM 专业技术人员进行协同配合，对酒店的走廊吊顶区域进行桥架、风管、水管的综合排布，充分利用走廊的横向空间，对于确实无法排布的位置，调整管道路由，并在不改变风管截面积的情况下改变风管的宽与高，通过设计方校核认可后，最终明确管道的标高位置和安装位置。对BIM 模型方案进行统筹调配与优化整合后，有效提升了走廊的净标高，明确了各专业管线的施工顺序，很大程度上避免了施工过程中的碰撞翻弯等问题。

图1 为BIM 模型绘制流程。

图1 BIM 模型绘制流程图

图2 为走廊管综排布剖面图。

图2 走廊管综排布剖面图

图3 为走廊管综排布三维图的BIM 模型，由此图可明确反映出管线布置的原则，并且对空间的利用充分，呈现出良好的视觉效果。

图3 走廊管综排布三维图

3.2 综合支吊架

本项目鉴于走廊区域的空间有限、管线相对较多等特点，十分有必要采用综合支吊架（如图4、图5），通过将各专业的系统管线共用支吊架手段，来减少空间占用，同时实现整齐美观的效果。综合支吊架设计思路如下：

图4 走廊综合支吊架剖面图

图5 走廊综合支吊架三维图

①成排的强电桥架及弱电桥架采用共用支吊架；截面尺寸大的风管单独布置支吊架，截面尺寸小的风管考虑与其他专业水管共用支吊架，给水与消火栓管、喷淋管共架；空调管道单独布置支吊架。所有共架的管道需保持底标平齐，针对管线变径所导致的底标高变化，可通过在支架横担上增设垫块或偏心大小头来解决。

②支架间距根据管线尺寸大小、材质、用途和梁的跨距综合考虑，间距要求小的管线可额外增加单独吊架以满足规范要求，综合支吊架的着力点优先考虑在侧梁上生根,不具备侧梁生根条件时，再考虑楼板、结构墙、结构柱上生根。生根情况不允许的情况下，考虑风管、水管、桥架共用支架。吊杆及支吊架的竖向需与管线考虑保温层后外表面保持5 厘米的净距，如现场不具备空间条件时，可考虑适当缩小该净距。

③综合支吊架的所有接缝处均需进行双面满焊施焊，焊缝处应平整，焊缝高度不得小于被焊件的最小厚度。

④对于水系统管线，管径大于DN150 的水管弯头处需在两侧增添吊架，截面积较大的风管、桥架弯头以及大于DN200 的阀门，均需增设单独支吊架。

⑤尽可能采用统一型号的吊架型，采用工厂标准化生产加工以降低成本，同时也方便施工现场的材料选型。

支吊架计算软件能够实现自动生成支吊架计算书、材料清单表以及材料部件分解图（如图6），不仅能够满足材料下单、还能够精准计算材料成本，进而为施工方的成本控制提供精确参考。

图6 走廊综合支吊架部件分解图

管线综合支吊架技术有效实现了空间合理布置、并极大提升了施工进度效率。该软件通过机电水暖电、结构、建筑等多专业要求的融合，实现了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较快完成复杂综合支吊架设计与计算，并运用于指导施工中。

4 应用分析

通过在实际项目过程中的应用，可总结归纳综合管线布置技术特点为：①明确各专业的设计意图及相关要求。存在交叉施工的各施工专业及技术人员通过熟悉图纸等方式来了解设计意图，掌握敷设要求、功能以及敷设高度等内容；熟悉结构主梁、次梁尺寸，充分利用梁窝布置管道支线上下翻弯。②合理安排施工工序，进而实现成本控制目标。管综排布通过对各专业管线进行“预装配”来发现交叉碰撞问题，提前优化并做出解决方案，有效降低拆除返工等问题，同时对施工组织与管理的合理安排、工期进度以及成本控制等均有很大作用。③综合支吊架可通过预制零部件的形式，支吊架预制部件在工厂进行标准化生产加工，提高了支吊架质量水平，另外仅在施工现场进行组装即可，避免现场焊接与打孔现场组装，提高工程质量的同时又加快了施工进度，缩短工期。④利于施工管理的动态调整。在整个施工过程中，如某处发生变更或变动，均可通过管综术来对图纸进行相关合理的调整，从而实现施工动态调整。

5 结语

结合实际施工项目可见，当前机电专业施工中的管线系统类别逐渐复杂多样化，综合管线排布技术具有十分重要的意义。在实际施工中，通过BIM 技术来搭建机电专业各设备管线排布平台，能够精准统计并把控设备及管线的工程量，可以指导施工方有计划的材料进场，避免丢失和浪费。BIM 三维立体的综合排布特点能够通过可视化管理来控制各节点的技术质量，这是传统二维施工图纸的局限性所不能比拟的。当发生设计变更情况时，亦能通过及时的信息变更和直观三维图形发现问题所在，来减少返工范围以及其他疏漏，保证施工质量和进度的同时，还能有效控制施工成本。机电各专业管线的可视化碰撞能够精确控制标水平和垂直的空间利用，从而避免传统施工中的损耗和返工，有效控制机械成本、人工成本、返工成本以及沟通成本。