大型公建项目机电安装工程应用实践

高成荣

（甘肃蓝野建设监理有限公司，甘肃 兰州）

1 工程项目概况

试点工程项目为某地区服务中心工程，此工程的总面积超过7万m2（共涉及地上、地下两个部分的建筑，前者占地面积约为5 万m2，后者占地面积约为2 万m2）。此建筑共有8 层，包括地下1 层+地上7 层，此建筑的高度约为30 m，建筑包括一个附属楼，附属楼为三层，高度约为15 m。

在对服务中心单体建筑进行分析时发现，此建筑机电工程施工量较为庞大，对工程构成进行分析，如表1 所示。

表1 建筑机电工程构成

建筑机电系统包括给排水、暖通、电气等多个子系统，每个子系统都有各自的设备和管线，而这些设备和管线之间又需要进行连接和交互，因此形成了复杂且密集的管线网络。

在大型公建项目中，由于空间有限，各专业之间的管线布置更加紧凑，往往会出现尺寸大、交叉密集的情况。为了解决这些问题，通常会采用一些专业的设计软件和工程技术，优化设计、协调各专业之间的管线布置。同时，为了确保建筑机电工程的安全和稳定运行，对于管线的施工和安装也有非常严格的要求。需要按照设计图纸和规范进行施工，确保管线的尺寸、位置、角度等参数符合要求，避免出现交叉混乱的情况。

为确保相关工作在实施中的规范化，开展研究前，进行公建项目机电安装工程建模，建模中的计算机软件配置方案如表2 所示。

表2 公建项目机电安装工程建模中的计算机软件配置

2 建立大型公建项目机电安装结构模型

基于上述工程项目，在对其进行机电安装前，完成对各个安装结构模型的建立。建筑、结构模型中心文件由高程和轴网构成，将平面图与CAD 文件相结合，实现了平面图到3D 可视化模型的转化。在这一过程中需要注意，为了区别各水管系统，采用不同的滤网[1]。该项目中的给水、排水管道类型较多，在进行模型设计时，应充分考虑各系统对管道设计的要求。比如，在给水排水工程中，为了方便水流，在模型建立时，必须在管线上设定适当的坡度。

在建筑设计中，一般都是利用Revit 软件，结合路灯的实际情况来进行建模。首先，在Revit 软件中建立了2D 图形（电子版）文档，并将其与民用的参考型号连接起来[2]。在Revit 中，有一个Link Revit 功能键，将文件放置在原始位置，这样就可以保证两个相关联的文件保持相同。图1 为空调机房三维模型。

图1 空调机房三维模型

空调回水干管应按照设计图进行布置，并可依据空调终端设备型号及接口设置情况进行设计。由于机房的单元设备与空调水及通风管路相连，故在布局时应注意维护空间及管路布局[3]。与原有的设计方案相比，BIM模型的设计方式更方便地引导施工，而且各部件的位置一目了然，很少有返工的情况发生。

3 管线综合碰撞检查

在完成对大型公建项目机电安装结构模型的构建后，进行碰撞检测，并精准定位碰撞点。管线综合碰撞检测的内容包括：建筑物本身就是建筑物和建筑物之间的冲突[4]。二维平面图在进行三维建模时，往往会出现某些构件的梁排布方式，导致楼板间距过小，不利于行人通行。

检查机械、电气安装管路与建筑物结构是否发生碰撞。其主要原因是管路布置不当、开孔位置不当、也可能出现弯曲、转向等问题[5]。从而使结构与电气机械两个专业相互配合，完成设计变更。最后，对空调管路与通风管路、给排水管路与电桥等机电系统的相互碰撞进行了测试。

碰撞检测完成后，利用Navisworks 自动进行碰撞检测，生成碰撞报告，报告中信息如表3 所示。

表3 碰撞点数据信息

利用Navisworks 提供的三维漫游功能，来检测建筑内部各个专业是否发生冲突。观察者可以从第三视角进入大楼，就好像在建筑内行走一样。利用真实场景，找出建筑中的冲突及其他不合理之处[6]。另外，还可以设定漫游车的高度，用来测试建筑的净高，门，水管等部件有没有和人发生冲突，如有问题，立即调整净空高度。在保证建筑与维修所需要的空间条件下，以碰撞探测为基础，对管道结构进行优化设计，使其符合现行相关规定及工程质量验收标准[7]。将管线系统整合到一个统一的平台——Revit，实现了管线的综合布置方案比选、安装空间探测、管线定位及标高调整。

4 管件与支吊架预制

管道预制加工是指按照管线加工图纸，在加工车间内按照规定的尺寸和外形预制管件，再对管件进行检验、防腐、预留开孔等工序。再将管线运至施工现场，进行拼装，并通过简单的地焊接，就能满足设计要求。在机电安装领域，尤其是在大型公建工程中，将计算机技术与数字机械加工相结合，是目前最为节约能源，提高建设效率的一种方法。

标准的管件和支吊架的预制，避免了在工地上进行二次加工，同时也减少了现场管道加工面积，节省了管材，降低了材料倒运成本，缩短了建设时间。

管道的预制工艺是根据模型中所包含的管线的材料、长度、壁厚、种类等信息，将其直接数字化制造。这样就不会出现在常规的管线施工中，往往由于场地条件及管子的长短而造成的许多废品很难回收再使用，从而达到了材料的最大化使用，节省建设费用[8]。利用PKPM 校核可变支吊架模型的应力，使支撑型式及型板尺寸在预制前得到，再按最后的安装型式对管道的定位及标高进行调整。

5 孔洞预留施工与虚拟安装

利用Revit 平台开发的插件器，能够对管道在模型中穿过墙壁的位置进行识别，并对预留孔洞的准确性（位置、数量、尺寸等）进行直接的保障，并与图纸相配合，能够很好地进行管线的预埋预留工作。为以后的施工奠定了良好的基础。传统的安装工程技术交底都是基于平面图，并与施工计划相结合，不能精确地表达出构件的空间关系。传统的管线敷设方式往往会导致实际管线布置与模型中的管线布置存在差异，从而影响管线的总体布置效果、施工质量以及管线的使用性能。如将电桥设置在管线集中的地方，再进行其他较大的风管、空调管路的敷设，但施工中经常忽略安装次序，特别是各工序间的次序不合理。这一过程将会带来后续的分解和二次安装。施工组织模拟能够解决这个问题，但是，在利用avisworks 进行建筑模拟前，必须对所要模拟的地区或者局部进行最合理的模拟，并按照这个计划来进行。并与实际的建筑工程相结合，制作了一个工地的施工演示视频，直观地显示了建筑的虚拟效果。图2 为局部管线剖面结构示意。

图2 局部管线剖面结构示意

6 实践与应用

考虑到本工程管综合分布较为复杂，因此，按照上述步骤，以某层为例，进行管线分布的空间建模。如图3所示。

图3 管综合分布的空间建模

完成管综合的空间建模后，安排技术人员进行管线碰撞排查，并对于存在交叉、碰撞的管线进行处理，处理实例如图4 所示。

图4 机电安装管线碰撞处理实例

该项目的机电工程涵盖了暖通、电气等多个子系统，各子系统之间的交互和连接关系复杂。因此，在施工中完成对各专业单元的建模后，对提出方案应用前、应用后综合效果的分析如下：

（1） 施工效率更高：采用现代化技术和综合管廊等先进技术，能够提前发现和解决管线冲突问题，减少施工变更和返工次数，缩短了施工周期。传统应用方案往往需要等到施工完成之后才能发现管线冲突等问题，需要进行返工和重新设计，浪费时间和人力。

（2） 质量可靠性更强：采用严格的施工规范和质量控制措施，能够确保施工质量和可靠性。传统应用方案往往存在质量不稳定、安全隐患等问题，需要加强质量控制和安全监管。

（3） 运营维护更方便：采用便于维护和更换的设备和材料，能够减少运营维护的工作量和成本。传统应用方案往往存在设备布局不合理、维护不便等问题，需要花费更多的时间和精力进行维护和更换。

综上所述，本文设计的机电安装工程应用方案相较于传统应用方案具有更高的施工效率、更强的质量可靠性和更方便的运营维护等优点，能够更好地满足大型公建项目的需求和提高其运营效益。

结束语

在实施大型公建项目机电安装工程时，除了要考虑到工程的复杂性、安全性外，还需要面对一系列的挑战。例如，如何确保工程的施工质量、进度和成本得到有效的控制；如何提高工程的效率；如何降低工程的能耗等。这些挑战都要求施工方对大型公建项目机电安装工程进行深入的研究。为落实此项工作，深化与之相关的研究，本文开展了此次研究。

尽管本次研究的项目取得了一定成果，但在经过此次研究后，也意识到自身还存在许多不足之处。例如，在施工过程中，发现部分机电设备的安装调试不够精细，影响了工程质量；另外，项目团队成员之间的沟通协作也存在一些问题，需要加强。针对以上不足之处，提出了以下改进方向：一是加强机电设备的安装调试，提高工程质量；二是加强团队成员之间的沟通协作，提高工作效率。

此外，由于大型公建项目机电安装工程涉及的专业领域非常广泛，而研究人员的专业背景和精力有限，可能会导致某些领域的研究深度不足，因此，在后续的工作中，还将进行此方面内容在研究中的进一步深化，加大对机电安装工程理论分析的投入，及时发现工程中存在的不足与问题，为今后的工作提供参考和改进方向。