装配式在地铁机电设备安装工程中实践范文

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摘要：针对地铁机电安装工程中地下空间限制、工作量大，传统施工设计方式效率低等特点，本文以无锡地铁4号线体育中心站机电安装工程为例，介绍了集BIM、模块化、智能制造、装配化施工等技术的应用，有效保障了项目施工质量，节约了成本，提高了项目的施工效率。

关键词：地铁模块化;装配式;工厂化预制;机电安装

随着城市化率不断提高，城市地铁缓解了日益拥挤的交通现象，已经逐渐成为非常重要的交通工具，中国城市地铁已经进入了一个蓬勃发展时期，也是地铁机电设备安装工程的全面发展和创新应用时期。因此，做好城市地铁机电设备安装工程的标杆性创新应用具有重要意义[1]。本文通过对地铁机电安装工程中装配式预制模块化的应用研究，融合BIM、模块化、装配式、工厂化预制等新技术在无锡地铁4号线体育中心站展开创新应用，该成果的实施对提高地铁机电安装工程全生命周期质量水平起到了重要作用。

1工程概况

体育中心站是无锡市轨道交通4号线一期工程第9个站，位于蠡溪路与太湖大道交叉口处。车站周边为公共、商业金融用地及部分居住用地。车站有效站台中心里程为右DK12+241.443。该站为地下两层双柱14m宽岛式站台车站，共设3个出入口、2个直通地面的安全出口。计算站台长度118m，站台宽度为14m，车站外包总长322.0m，标准段外包总宽22.7m,设降压变电所。车站主体建筑面积为13,611m2，车站附属建筑面积4323m2，车站总建筑面积17,934m2。

2装配式模块化技术应用

在装配式预制模块化的应用研究中，引进BIM技术、物联网技术，大数据分析等技术对预制模块化进行优化设计[2]，并配合模块化的预制生产进行生产线设备的改造升级，提高模块化生产质量以及管理水平。模块化应用研究的技术路线见图1。预制模块化应用，在现场取消繁杂的安装施工，绝大部分工作在工厂完成，场拼装用时短，加快项目施工进度，模块化工厂生产安装以及整体运输，减少现场建筑垃圾，大幅降低了操作工人劳动强度。

2.1BIM模块化设计

无锡地铁体育中心站站厅层B端环控机房运用BIM技术实施预制模块的模型划分、设计优化，主要设备及其附属管道，按照施工空间、功能、结构等因素拆分为8个模块（见图2），分别为水处理器模块2个、分集水器模块2个、泵组模块2个及冷水机组管道模块2个。根据模块和模块之间对接的节点形式、要求偏差等问题，优化模块组成，其中空调箱体积较大，选择按传统方式进行施工。冷水机组如与相关管道组合成模块，会因为尺寸较大而无法吊装运输，所以采用冷水机组单独安装。在模块划分时，运用空间分析程序和计算机模拟仿真技术对机房机电设备施工的工序进行模拟仿真，验证模块划分的可行性，进一步优化模块，形成满足预制加工、运输及施工空间要求的模块结构。

2.2工厂模块化预制

机电安装工程的模块化安装将机电工程系统的相近区域、相同功能等机电设备、管线组合成不同的模块，将不同的模块在预制工厂内预制完成后运输至施工现场，再将各不同模块组合安装连接，完成整个机电安装工程的施工。（1）模块化预制加工出图运用BIM技术对无锡地铁体育中心站站厅层B端环控机房进行模块化划分后，对预制段进行编码，便于部品部件在工厂预制中的有效管理。预制模块化编码图（见图3），包括模块装配安装总图、模块间安装连接节点图、构配件预制生产图等，表达方式包括总平面图、立面图、剖面图等，以及所需的预制加工及安装装配的技术要求等。（2）工厂化预制加工在加工工厂、车间以及有加工、组对制作条件的场地，按照预制生产加工图纸进行模块化预制生产，同时必须具有比较完备的生产工艺及工装设备设施，完善的质量管理体系和必要的试验检测手段。预制所用材料、规格型号应符合设计要求。以自动化较高的管道切断坡口一体机、自动焊接设备进行管道的预制生产（见图4），以组对工装、柔性组合工装夹具等进行高精度的组对和组装装配，从而提高焊接质量、焊缝外观质量及组装质量。（3）模块化组装及调试在预制工厂内按不同的功能要求，组装成模块实体（见图5），完成检验检测、试车试压，以确保功能模块的质量。模块内部管件、管道在工厂进行焊接、法兰连接等，以节约大量时间，减少无锡地铁体育中心站站厅层B端环控机房施工现场明火作业，优化机电安装现场环境，降低安全隐患。

2.3装配化施工

无锡地铁体育中心站站厅层B端环控机房模块制作并完成出厂检验测试后，按施工进度要求，吊装至运输车辆运至施工现场，采用整体式运输、吊装及平面转运等方式就位于相应位置。模块化安装因具有框架，土建基础按模块的重量、规格及尺寸进行基础施工。通过垂直和水平位置的调整使得模块的高度及模块间的相对位置符合安装要求。模块的垂直及水平位置定位后，对土建基础进行二次灌浆，使土建基础平整。所有模块安装就位后，进行模块间的管道连接，模块间的管线节点采用拼接形式安装装配。装配施工效果见图6。无锡地铁体育中心站站厅层B端环控机房模块化装配式施工采用统一的预制加工工艺和质量管理标准，使每个安装部位的管线、部件等都具备相同外观特点，在组装后的模块成品中可实现外观的美观与整齐，同时提高了空间利用率。

3仿真分析

为满足地铁环控机房及消防泵房模块化应用需求，在模块化预制前，对离心泵模块底框基础、门型支架等受力做了仿真分析。离心泵模块底框承重5000N（两台水泵和管道等），底框基础采用条形基础，质量为386.776kg，体积为0.0493967m3，密度为7830kg/m3，重量为3790.4N。在5000N的负载下，最大变形量0.2mm，符合安全使用要求门型支架上方管道承重为7200N，底部采用螺栓固定地面基础。质量密度为7830kg/m3，屈服强度为2.35×108N/m2，张力强力为3.9×108N/m2，弹性模量为2.1×1011N/m2，泊松比为0.274，质量密度为7830kg/m3，抗剪模量为8.24×1010N/m2，在7200N负载下，最大变形量约为0.8mm（见图8），满足安全使用要求。

4结语

装配式模块化施工技术在地铁机电设备安装工程中的应用，不仅提高了从设计、预制、到运输安装的标准化程度，而且提高了施工质量，缩短了施工工期，降低了对环境的影响。

作者：朱刚 刘旭东 单位：无锡地铁集团有限公司 无锡市工业设备安装有限公司