高层建筑机电安装施工难点与技术优化分析

文／梁毅 佛山建发工程管理有限公司 广东佛山 528200

引言：

目前高层建筑正随着复杂结构方向发展，尤其是高层建筑智能化内容和技术应用广泛，加大机电安装工程的难度。在高层建筑中，机电设备需求大和投资占比高，机电安装的技术应用对整个高层建筑运行质量起到很大影响。因此，在高层建筑机电安装施工中，需要对其安装技术难点进行详细分析，并进行科学的技术优化，对可能出现的技术问题采取预防和纠正措施，以确保高层建筑的机电安装质量。

1.项目概况

某高层综合体建筑包括办公楼、会议中心、酒店等，总建筑面积约158000 平方米。工程地上28 层，地下整体一层，局部两层。本工程作为当地的重要项目，结构错综复杂，存在项目机电系统复杂繁多、各专业综合管线多、后期运维管理难度大等特点。为了全力抓好本项目的建设，项目参与各方正在举全企业之力，努力打造新时期的建设精品力作，展现科技赋能。下面主要从机电安装角度出发，对本高层建筑项目机电安装施工难点与关键技术进行分析。

2.高层建筑机电安装施工特点与难点分析

2.1 高层建筑机电安装特点

本高层建筑综合体项目机电安装工程与一般建筑的机电工程相比，主要存在机电设备种类多、安装工程量大、交叉施工协调难度大、技术相对复杂、施工时间紧迫，任务繁重、电气设备安装质量标准要求高等特点。具体体现在：垂直运输工作量大、高区设备间井空间狭窄而导致管线密集、水电风负荷大、弱电系统多而调试难度大、需要配备特殊机电设备[1]。

2.2 高层建筑机电安装难点

结合本项目建设任务，通过对项目具体实施机电方案进行全面分析，本项目机电安装施工主要存在以下3 个重难点：

2.2.1 技术相对复杂

本高层建筑项目为当地重点项目，机电安装工程面临着设计期短、设计与施工一体化、机电模型精度要求高、智能化技术要求高、空间紧凑导致管道综合困难巨大等问题。按期完工是本工程管控、协调重点，这需要本项目机电安装技术应用中要以一种模型精度极高、信息整合力强且安装效率高的先进技术进行现场指导机电安装施工建造，以满足高层建筑工程机电安装装配、集成、调试、运行、监测等技术的要求高的难点管控。

2.2.2 多专业协同难度大

工程涵盖机电、幕墙、钢结构等专业，在对本项目机电深化设计需要兼顾建筑、结构、精装、钢构以及幕墙与给排水等多种专业的要求与规范，提高了建筑机电安装与这些专业的匹配性与协调性。如加强机电深化与土建结构在孔洞预留预埋协同、设备基础协同以及机电设备运行条件三方面的协同；加强管线规划与吊顶标高、机电末端与精装工程方面的协调。

2.2.3 机电专业新技术和新设备多，调试量大

本项目的机电设备安装工程涉及暖通空调、电气、通信、给排水、消防等多个领域，机电系统设计先进，新技术、新设备多，调试工作量大。对各专业的安装、调试、试运营要求高[2]。

3.高层建筑机电安装施工技术优化创新

结合本高层建筑机电安装技术特点与难点，考虑该项目机电管线施工管理易受各专业作业流程的影响及外部主体结构限制，是一个多专业交叉的动态施工技术应用过程，所以专门制定了有别于传统机电管线的技术应用创新模式。

3.1 安装标准化施工工艺推广

为了符合项目机电系统安装过程精细化管理要求，在本项目在机电安装工程机电安装施工前，项目组总结类似工程遇到的问题与经验，同时结合本项目机电安装施工标准和相关要求，总结出一套符合大型会议中心机电安装标准化施工工艺。并从项目上场开始贯穿项目施工全过程，实现标准化项目部、标准化作业上同步推进，实现标准化施工指导。本项目机电安装工程现场作业都以标准件为依据，统一参照标准化施工。项目组结合项目机电安装难度大的特点，从工艺说明、工艺流程、作业要点、标准化作业展示、劳动力组织及设备机具配备、质量控制及检验多方面落实标准化作业。如针对电气照明的管线敷设、配电箱安装、灯具及面板安装、通电试运行各工序的工艺说明、工艺流程、作业要点、劳动力组织及设备机具配置、质量控制及检验等进行标准化说明。针对通风与空调工程的金属风管制作与安装、空调水系统管道安装、通风及空调设备安装各工序的工艺说明、工艺流程、作业要点、劳动力组织及设备机具配置、质量控制及检验等进行标准化说明。在空调水系统管道安装作业中，对套管预制加工、管道预制加工、管道支架制作与安装、干管安装、立管安装、支管安装、阀门安装、水压试验、系统冲洗等要点进行标准化明确。在综合布线系统中，从以下几个方面进行标准作业指导：

（1）工艺说明。综合布线系统是用于建筑物或建筑群内的传输网络，使语音和数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统彼此相连接的标准化布线系统。本工艺适用于一般建筑内的综合布线系统安装施工[3]。

（2）工艺流程。综合布线系统工艺流程包括线管敷设、线缆敷设、配线架和模块安装、接线和面板安装、机房调试、系统调试。

（3）作业要点。综合布线系统施工要点从具体操作要点、安全条件确认、环保控制要点三方面进行落实。如线缆敷设作业要点包括：①线缆在布放前两端应贴有标签，以表明起始和终端位置，标签书写应清晰，端正和正确；②对绞线、光缆应自然、平直不得缠绕。交叉，中间不得有接头；③非屏蔽和屏蔽4 对对绞电缆的弯曲半径不应小于电缆外径的4 倍，屏蔽对绞线电缆的弯曲半径应至少为电缆外径的6-10 倍，主干对绞电缆的弯曲半径应至少为电缆外径的10 倍；④2 芯或4 芯水平光缆的弯曲半径应大于25mm；其他芯数的水平光缆、主干光缆和室外光缆的弯曲半径不应小于光缆外径的10 倍；⑤缆线布放，在牵引过程中，吊挂缆线的支点相隔间距不应大于1.5m[4]。

（4）标准化作业展示。本项目标准化作业结合以往经验进行总结，具体作业展示如下图1 所示。

图1 线缆敷设

与此同时，强化现场施工人员对相关标准技术规范的学习和技术交底，提升他们对“标准化施工工艺”的熟悉程度。加强管理负责人对机电安装现场的指导与监督力度，确保每个施工环节都能严格按照机电工程标准化施工工艺进行操作。

当完成“标准段”施工后，项目组严格遵循自检、监理单位复验等流程，确保当验收合格之后，进行标准化施工推广，形成“样板引路，统一标准”机电安装新策略。

3.2 先进技术在项目中的应用

在机电安装阶段，保障安装质量和提高工效是机电工程优化创效的关键点。为确保一次品质成优，本项目“BIM＋样板引路”建设模式。针对项目难点，项目BIM 工作组通过精细化管理保证了项目全生命周期应用BIM技术，实现项目机电安装过程的可视化、信息化和数字化。下面重点分析BIM 技术在本项目地下车库的应用技术进行分析。

本项目地下车库机电工程BIM 应用主要工作内容为：

（1）地库BIM 建模，主要包括结构模型系统、建筑部品系统、建筑设备系统的建模；

（2）BIM 核查与优化，主要包括机电6 项核查优化；

（3）净高分析，主要包括行车道净高、机房出入口净高、入户大堂净高、车位净高、坡道出入口净高的分析；

（4）机电管线综合，主要包括主管线排布优化、设备安装空间和预留洞口信息核查；

（5）深化出图，主要包括单专业管综图纸、局部三维管综图和全专业管综图纸。

机电工程BIM 技术应用的深化阶段。本阶段管综剖面运用CAD 做简单管综图及分区域及CAD 各专业图纸综合整理，进行管线综合剖面设计，针对于主要空间区域的剖面进行分析绘制工作，对后面的BIM 机电建模工作原则做出技术明确，同时将机电各专业管线落到同一张图纸上，形成最终的完整的管综平面图。在本阶段中需要对CAD 管综图纸中体现各复杂节点剖面,与甲方沟通确认，针对管线综合剖面进行分析定案，并与甲方沟通确认最终实施方案。管线综合及模型调整。对模型中一次机电相关的机电模型路由进行重新排布并优化，必须保证专业间无碰撞，管道排布复核施工安装规范要求和成本要求。预留洞图及管线定位图。在管线综合调整之后的模型输出预留洞图及管线定位图，要求制作成能够打印的cad 或者PDF 的图纸[5]。

机电工程BIM 技术应用的专项阶段。如水电避让检查要点：水管与电气设备及桥架之间应进行分路避让，设备房水电路优化，配电柜与水管保证不小于1.5 米的安全距离。消防喷淋喷头设置检查要点：喷淋管道繁多，重点检查部位在超过1.2 米的风管处，超过1.2 米的风管应上下设置喷头，根据净高选用安装方式。可装于正下方或安装于风管两侧。安装于风管两侧更有利于节省净高。管线穿梁套管预留预埋分析：为满足净高要求，在不可避免的情况下可选用管线穿梁的方式节省净高，在管线综合过程中需注意以下几点：预埋洞口直径不应大于梁高1/3；预埋位置应避开钢筋加密区；预埋洞口应在梁截面中心位置。复杂机房专项：对于有复杂机房且合同要求对机房进行核查、排布的项目需要进行此项服务内容。本项工作主要作用有排查设计疏漏问题，解决安装中可能会出现的问题，提交成果有BIM 模型、漫游动画及施工模拟动画。

机电工程施工动态的控制管理。在本项目机电工程施工中，通过BIM 技术应用可以实现施工过程动态的模拟，能够将施工过程生动形象地展示给管理人员，管理人员通过对该内容进行分析研究，能够合理的对施工过程进行调整，保障工程的建设质量和工程进度。同时针对本项目管道构造复杂、作业难度高的部位，进行动态模拟节点做法，进行可视化技术交底，方便技术人员和现场施工操作人员充分理解该部位的施工方案和重难点，提高施工可行性，避免出现返工情况。

另外为了提升机电安装施工效率和降低施工成本，本项目进行加工安装技术和工艺上进行创新，实现科技创效最大化。如结合项目机电安装环节现场施工需求基础上进行支架工艺创新。

3.3 质量控制点的分级控制

针对机电安装过程中的一些关键部位、薄弱环节、重点控制的过程（消防泵房、冷水机房、组空机房、通信机房、信息机房），采取有针对性、动态的管理控制措施。

为了促进本项目机电安装控制更有针对性和可操作性，本项目对机电安装管理实施分级控制。结合项目机电安装工程现场特点和质量控制点分级管理的理论，根据机电安装工程各工序重要程度进行A、B、C 三个等级的划分，其中A 级为本项目机电安装工程中最为关键的质量控制点，除了需要注重施工过程的质量控制，还需要重视多参与方的检验环节，通过多方质量检验人员共同检查确认，将质量隐患排查；B 级为本项目机电安装工程的次重要的质量控制点，重点从施工单位和监理单位入手进行质量把控；C 级为一般的质量控制点，重点由施工单位质量进行质量把控。以本项目的机电安装的变配电系统为例。变配电系统中，接地网检查试验、变压器的安装检验、高低压开关柜的安装检验、开关联动试验，保护整定试验、电缆头制作完毕后的耐压试验、变电所送电检查、高低压开关柜空载试验和变压器空载试验为A 级质量控制点，需要严格遵循核查、复测、见证控制方法；变电所移交、各种设备接地检查、预留预埋和基础槽钢检查、高低压开关柜内二次回路检验、交、直流屏的安装检验、电气试验检查、变压器绝缘试验、直流电源试验、桥架、支架安装及电缆敷设、电缆支架进场验收、电缆支架与接地扁钢连接检查、接地扁钢与接地网的连接检查、电缆进场验收、电缆绝缘测试、电缆头固定安装检查为B 级质量控制点，需要做好核查、复测控制；支架及接地、电缆支架订货、电缆支架安装检查、电缆订货、电缆路径定位检查、电缆上架安装工艺检查为C 级质量控制点，需要做好抽检控制[6]。

3.4 注重机电工程与其他专业交叉施工协调

如结合本项目装修工程用材复杂，艺术性和专业性要求高，机电工程也存在多种专业工种，两者的协调要求高，从而形成繁杂多样的“施工交叉界面”。为了促进这些“施工交叉界面”施工内容实现良好衔接，处理好机电工程与装修工程专业间的“交叉界面矛盾”，针对本综合性商务中心项目，提出“施工界面管理”思路，消除机电工程与装修工程配合过程中信息不对称和沟通障碍等界面冲突，提升协调效率和解决机电工程与装修工程各施工方的冲突，实现机电工程施工中的计划、组织、指挥、协调管理各要素得到有效运转，实现不同工程和专业间的共赢局面。重点在施工前加强沟通协调，进行施工界面冲突问题进行整体，然后分析界面冲突产生原因和对机电工程和装修工程项目的两方的影响，制定针对性界面冲突矛盾解决方案，最后提出改善协调沟沟通管理机制。

结合以上提出的提出“施工界面管理”思路与协调管理机制分析，结合机电工程和装修工程提出优化流程和对策。如实行穿插法施工，结合装修工程和机电工程施工周期短等特点，做好不同专业间的沟通协调管理，通过穿插法施工实现项目施工各生产要素的合理优化，实现施工工期压缩和成本降低。实行穿插法施工需要总承包单位为主导安排，编制全过程施工方案，协调修正界面矛盾，施工工序遵循从下往上组织穿插流水。如在综合管道的专业布置上，在遵循压力管让无压力管、小管让大管、电气在上、其他在下的交叉布置原则基础上，合理进行各专业管道的综合布置，主要是为了给予项目装修工程足够的净空高，不影响天花的整体高度。推行“三级”协调会议制，要实现机电工程与装修工程的交叉施工作业中，协调是关键，需要不同层次和不同专业管理人员做好沟通管理工作，并将沟通安排内容信息明示，形成高效组织安排和时效性共享。在项目机电工程与装修工程协调管理中推行“三级”协调会议制，包括每月例会、每周例会和每日例会。每月例会主要是项目经理、机电工程负责人、装修工程负责人等参加，为解决机电工程与装修工程施工界面冲突提供新思路和方案。每周例会主要是执行经理、机电工程负责人、装修工程负责人、各专业工程负责人等参加，主要针对本周内一些界面冲突问题进行“妥协式”碰撞讨论，协调好界面信息不对策问题，提高施工步伐一致性。每日例会主要是机电工程施工主管、装修施工主管、各专业工种负责人等参加，主要对当日机电工程施工和装修工程施工出现障碍冲突问题进行分析与提出解决方案。

结语：

机电设备的安全、可靠运行是建筑正常运营的基础与保障，复杂的机电系统为施工技术应用和精细化管理带来了巨大的挑战。本文结合分析的高层综合性高层建筑，其机电工程系统复杂，专业技术难度大，各专业之间交叉施工复杂，整体组织施工难度大。本文主要对本项目的特点，重点探讨这类项目的机电安装技术与施工管理创新策略，确保项目施工有条不紊进展，最终实现项目管线安装优化和顺利开通。