基于BIM技术的装配式桥架整体举升安装方法_邢磊.pdf

ANZHUANG2023年第6期48机 电 安 装 Electromechanical Installation邢磊（上海市安装工程集团有限公司 上海 200080）摘 要：在以往项目中，装配式管线安装多采用葫芦吊的方式，受力不均匀、效率低下，且缺乏数字化技术支撑。本文将BIM技术与装配化技术结合，从模块化分隔设计开始到装配式桥架模块的现场安装，详细阐述了整体举升安装方法的实施过程，为今后类似工程的实施提供了宝贵的经验。关键词：BIM技术 分割设计 装配式 桥架 整体举升中图分类号：TU745.5 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2023）06-0048-04基于BIM技术的装配式桥架整体举升安装方法机电装配化施工技术，是对需要施工安装的构建预先进行工厂化预制，再通过交通工具的运输，最后在现场完成拼装1。通过装配化施工，不仅可以提高整体施工效率、加快施工进度、提升施工品质，同时可以节约材料、降低成本。目前我国建筑工程机电预制率与装配化程度比较低2-3，且大多数项目都以机房为试点区域，对于普通楼层区域的研究与应用较少。与机房区域相比，普通楼层区域体量更大、相似度更高，可复制性更强，预制装配化施工价值更高。机电施工大多仍使用葫芦吊等传统方式，葫芦吊系统在物料举升过程中容易因两边举升速度不一致，导致重力不平衡，夹具出现倾斜，费时费力且效率较低，一定程度上抑制了装配化施工的发展。本文通过对装配式桥架整体举升安装方法的研究与应用，拟弥补传统安装方式的缺点与不足之处，提高桥架现场拼装的工作效率。1 项目概况项目位于上海张江科学城北部的城市副中心核心区，用地面积17,252.1m2，总建筑面积270,218.48m2。该地块的使用性质为“商业服务用地、商务办公用地”。整个项目包括：一栋主塔高320m（大屋面标高）、商业楼高24m（大屋面标高24m）、商业裙房高24m（大屋面标高23m）、三层地下空间（B1-B3），地下一层主要为商业、办公大堂、卸货区、机动车库及设备用房；地下二、三层为机动车库及设备用房。非机动车库设置在地下夹层及地下一层。本方法主要应用于塔楼3139F标准层区域，该标准层主要包括暖通系统（送风管道大小400mm250mm1000mm250mm，包含末端VAV Box风管及320圆管、排烟风管）、给排水系统（包括喷淋系统与消火栓系统，喷淋主管为DN150）、强电系统（强电桥架包括普通强电桥架和消防强电桥架，大小为300mm100mm）和弱电系统（弱电桥架包括无线覆盖、综合布线和弱电综合桥架，大小分别为300mm100mm、200mm100mm及400mm100mm）。2 桥架模块化分隔设计2.1 设计前准备BIM三维模型是模块化分隔设计的重要基础，因此在模块化分隔设计实施过程中将BIM技术融入其中，从最初的相关资料收集开始，到模型方案的讨论，直至最后的加工出图。通过各环节间的紧密配合，保证整个模块化分隔设计的效率及质量，并确保后期制作、安装的准确性。资料的收集主要包括设计资料（建筑、结构、机电图纸）和产品资料（区域内所有机电材料设备的样本或 实物）。设计前应确保样板段内所有材料设备选型申报已经完成，并跟设备材料供应商确认样本数据与产品的一致性。在现场土建二结构砌筑施工完成以后，为避免建筑结构施工误差对机电安装造成影响，采用三维扫描技术对现场结构进行激光扫描测绘。通过三维扫描技术形成的三维点云数据，将三维点云数据与原有结构模型进行比对（见图1），掌握现场施工与设计图纸间的误差范围，并调整BIM综合模型使之与现场实际情况相一致，确保后续机电管线综合的正确性。49INSTALLATION2023.6Electromechanical Installation 机 电 安 装起变成一个独立的组件，并对该组件进行编号，即为装配式桥架模块。桥架分段数量取决于桥架模块的尺寸，即在最大允许范围内，尽可能多的将不同分段组合在一起。现场工人按照图纸预先完成桥架模块的组装，再借助物料举升工装完成桥架模块的整体举升与安装。考虑到举升工装物料盘的长度与宽度限制，单个桥架模块的长度不超过4000mm，宽度不超过1500mm，另外支架横档也是预先固定在桥架模块上，作为该模块的一部分（见图3）。以机电设计图纸为依据在建筑三维模型空间内进行机电各专业建模工作，并用不同颜色加以区分。当管线建模工作完成后，在三维环境下对机电各专业的管线进行综合设计：解决机电管线间的碰撞问题；改善原有机电管线走向使之更加合理，以促使后续维保更加便捷；确保良好的观感。借助碰撞检测功能，将各专业的碰撞问题一一解决，使完成后管线排布走向合理美观（见图2）。图1 三维点云数据与模型偏差对比图图2 BIM综合管线图图3 桥架模块示意图2.2 分段设计按照深化后的模型进行桥架的分段设计，本项目标准层桥架分为强电桥架和弱电桥架，强电桥架及综合布线桥架位于公区走道内，其余弱电桥架位于租户区靠外墙侧。桥架主要采用贴梁敷设，局部采用穿梁敷设，以确保整体标高。标准层支架采用各专业单独设置的方式，桥架标准段尺寸为2000mm。另外，在整个标准层中强弱电间出口处、空调机房出口处和管井出口处是桥架走向最为复杂的区域，上述区域内桥架翻弯较多，弯头、三通等配件数量多且单根桥架的尺寸短。为提高整体举升安装方法的施工效率，标准层桥架被分成了若干个不同的桥架模块，即在设计时预先将多个不同的桥架分段组合在一桥架按照厂家产品标准段2000mm进行分割，在去除三（四）通、水平弯通、垂直弯通后，剩余为非标准段。三（四）通、变径、水平90 弯通采用厂家成品，其余水平弯通、垂直弯通采用现场加工场加工。以弱电桥架为例，根据桥架模型进行分割设计，完成后把桥架管路分割成了若干个桥架分段，并对桥架分段进行编号（见图4）。同类的，如规格为300mm100mm，长度为2000mm的标准段为同一编号，归并汇总成分段及编号汇总表（见表1）。3 物料举升工装设计与制作机电管线模块的提升采用本项目自研的物料举升工装来实现。该工装为1台液压升降车，长宽高为1660mm1300mm2200mm，物料盘长宽为1300mm1020mm，自重600kg底部配有万向轮可以通过施工用升降电梯进入塔楼楼层。该液压升降车的物料平台起始举升高度离地400mm，最高举升高度离地3500mm，可举升重量为1000kg（见图5）。设计完成后，委托专业加工制造厂根据设计方案完成了物料举升工装的制造。最终制造参数均满足设计目标参数或高于目标参数（见表2）。ELV-33F-A-W-01支架横档ELV-33F-A-T-01桥架模块-1ELV-33F-A-15ELV-33F-B-15ELV-33F-A-21H=4000ELV-33F-A-T-01W=1000ELV-33F-B-W-01支架横档ANZHUANG2023年第6期50机 电 安 装 Electromechanical Installation物料举升工装设计提升载荷为600kg，使用时建议物料不超过650kg，承重载荷试验时将配重加至1.038t，起始配重管道保证居中放置，进行水平抬升至3.5m高度，过程平稳。后将配重管道进行偏心放置（重心偏离约200300mm），重新抬升至3.5m高度，过程依然平稳，可见提升工装具备一定的抗倾倒能力。4 装配式桥架模块安装4.1 加工及运输桥架的加工根据直段、弯头、三（四）通、变径等不同形式分类进行。直段根据加工图在现场专用加工场地进行切割下料，弯头、三（四）通、变径则采购厂家成品。为确保加工物料与设计信息的对应关系，本项目采用二维码的方式进行分段物料的标识。通过在BIM模型中录入桥架的设计信息，将各分段对应图纸、参数及模型制作成二维码。桥架各分段加工完成后，粘贴二维码并建立相关台账。在现场具备施工条件后，各班组长到加工场进行加工分段的领料，并做好领料记录。在进行D-05ELV-33F-A-W-01ELV-33F-B-W-01ELV-33F-A-W-01ELV-33F-A-W-01ELV-33F-A-W-01ELV-33F-B-W-01ELV-33F-B-W-01ELV-33F-B-W-01ELV-33F-B-01ELV-33F-B-01ELV-33F-B-01ELV-33F-B-01ELV-33F-A-01ELV-33F-B-01ELV-33F-B-01ELV-33F-A-01ELV-33F-A-01ELV-33F-A-01ELV-33F-A-01ELV-33F-A-01ELV-33F-A-01ELV-33F-B-01ELV-33F-A-01ELV-33F-B-01ELV-33F-A-01ELV-33F-B-01ELV-33F-A-08ELV-33F-B-07ELV-33F-B-09ELV-33F-B-06ELV-33F-B-01ELV-33F-A-01ELV-33F-B-10ELV-33F-B-11ELV-33F-A-01ELV-33F-B-01图4 弱电桥架分单元编号图表1 弱电桥架分段及编号汇总表序号编号数量/个规格长度/mm序号编号数量/个规格长度/mm1ELV-33F-A-011120010020007ELV-33F-A-0913001001902ELV-33F-B-011130010020008ELV-33F-A-1013001002403ELV-33F-A-0512001006409ELV-33F-B-111200100604ELV-33F-B-06130010030010ELV-33F-A-W-014200100（弯头135）5ELV-33F-A-071300100102011ELV-33F-B-W-014300100（弯头135）6ELV-33F-B-0812001001770图5 物料举升工装表2 物料举升工装参数表序号参数内容目标设计参数实际参数1举升高度/m3.53.52举升载重/kg60010003工装总重量/kg19006004工装最大尺寸/mm280014002400 1660130022005蓄电池12V、120AH12V、120AH6装载面高度/mm50040051INSTALLATION2023.6Electromechanical Installation 机 电 安 装组装时，施工人员通过扫描二维码来获取各分段对应图纸、信息及模型，快速掌握各分段的空间位置及前后关系，减少桥架模块组装所耗费的时间。4.2 安装前准备对施工班组进行模块化装配施工的技术交底，指导本次装配施工的实施。对二维码的使用方法进行交底，以便顺利将桥架模块单元按照模块装配顺序有序运送到安装现场组装成模块。对工人进行安全交底工作，特别是模块吊装作业时需要注意的安全须知，并签字留底。按照装配顺序，首先进行放线定位工作。装配起始点的定位关系到后续整体装配精准度，所以装配起始点的放线定位工作尤其重要。依托总承包移交的结构柱中心点及坐标线，在样板段地面进行装配起始模块的定位，放线的尺寸以深化图纸中对应柱中心与起始模块各单元的中心位置为准。4.3 桥架安装根据样板段桥架的总体分布情况，模块化装配施工按照以下步骤进行：所有支架立柱与顶板生根，成排弱电桥架地面组装（与支架横档固定），成排弱电桥架整体提升，桥架支架立柱与横档固定，与已安装的桥架相连接，完成后续模块化桥架安装。具体过程见图6。制，确保桥架水平与垂直间距与图纸一致，以免出现前后分段无法连接的问题。在组装过程中还应注意分段模块的配重平衡问题，以免举升过程中出现倾斜而影响举 升工装的平衡。5 结语将BIM技术、二维码技术与装配化施工技术相结合，借助自主研发的物料举升工装，成功实现了水平桥架管线模块地面预先组装后通过物料举升工装完成模块整体举升安装的施工新模式。（1）本方法减少了桥架管线在高空的拼装时间及数量，大幅提升水平管线的安装效率，实现装配式桥架管线模块快速安装的同时，减轻了施工作业人员的劳动强度，降低了施工作业安全风险，确保了工人劳动施工作业的安全性。（2）采用整体举升安装方法后，可通过组合模块的安装方式，大幅提高风管、水管、桥架安装同步性，有利于提升各专业总体进度及协调性。（3）与传统方式相比，装配式桥架整体举升安装方法在工作效率上提升了25%，人工成本节省了20%，材料损耗降低了30%。装配式桥架整体举升安装方法在本项目图6 装配式桥架整体举升在桥架安装过程中应重点关注支架立柱的安装位置和间距是否跟图纸一致，以免因不同专业支架碰撞或支架间距过小等问题而影响桥架模块的安装；注意桥架地面组装过程中的精度，尤其是桥架水平与垂直间距的控的成功应用不仅提升了桥架安装的整体效率，提高了劳动施工作业的安全性，更是为装配式管线的施工提供了一种更加高效的安装方法。本项目的成功应用充分说明了该方法的实用可行性，具有较高的推广应用价值。参考文献：1杨雪明.浅谈机电安装工程预制装配化施工技术J.安装，2018（6）：16-18.2李祁东，解中鑫，毕炜，等.BIM技术在装配式建筑机电安装中的应用J.建筑机械化，2020，41（10）：80-82.3李建锋，罗锐，巨鹏飞.建筑机电预制装配式机房施工技术应用探索J.建筑技术，2020，51（5）：550-553.将组装好的多节桥架模块放置于举升平台上安装一侧支架横担桥架支架安装地面桥架模块拼装