装配式大模块制冷机房管道施工工法工法文本

装配式大模块制冷机房管道施工工法1前言本工程制冷机房及空调水泵房采用BIM装配化施工，其中制冷机房冷水机组采用“3大2小”的机配置形式，3台5274kW的水冷离心式冷水机组和2台1582kW的水冷螺杆式冷水机组。因地下室场地限制，常规安装方式为支架与管段运至机房后，先将管道支架安装完毕后再开始单段管道吊装安装。考虑到本工程工期紧张、单根管道吊装安装既费时又不安全，因此制冷机房装配式施工时，经过多方研究论证，革新施工方法，先在机房地面组装管道支架平台，后进行多根管线在平台上安装固定，利用多台电动葫芦将此模块整体同步吊装至安装高度，最后进行支架支腿的安装固定。制冷机房支架与管道整体模块单次起吊重量达28吨，吊点的设置、支架平台的节点设计、结构承重等经过大量的严谨的科学计算，工序反复进行模拟，制冷机房装配式大模块管道施工耗时仅6天完成全部工作，大大缩短了施工周期，创造了诸多行业之最。装配式大模块制冷机房管道施工，将常规的现场加工制作的管道施工转变为采用工厂预制的管段和现场大模块装配整体抬吊方式完成，其核心工艺为通过合理的模块切割将机房内支架和管线分为若干大模块，通过整体组装，同步吊装就，实现模块产品的机械化、流水化、专业化生产，减少现场工作量，降低现场条件的不利影响，避免大量高空作业及安全隐患，提高效率、节约工期、降低材料损耗并提高工程质量。与传统施工方法相比，工期缩短近90%；管线材料费节约近15%；人工费降低近50%，取得了较好的经济效益和社会效益。2工法特点2.1大模块组装、同步吊装本工程制冷机房内管线按照机组排布方式将其分为2个模块，模块一管线对接3台离心机组，其中DN700、DN350冷却水管道及DN600冷冻水管道共计10t，HW250*250型钢支架及附属钢构件重量为18t，共计28t；模块二管线对接2台螺杆机组，其中DN350冷却水及DN600、DN300冷冻水管道共计5t,HW250*250型钢支架重量为7t，共计12t。支架与管段运至冷冻机房后进行模块化组装，先将支架平台焊接组对完成，利用叉车配合电动葫芦将管段放置支架上固定，为防止模块在吊装过程中倾覆，尽量保持伸出支架横担外管段保持重量相同，以便吊装过程中保证左右平衡，管段与支架3重固定，首先采用正式U型卡固定管段，横担处用角钢点焊加固管段，防止其晃动，最后采用钢丝绳紧缚管段，固定牢固后采用电动葫芦同步提升将支架与管线同步吊装至安装标高，立柱直立后与支架平台下钢板处螺栓紧固，定位完成后立柱与支架平台及地面预埋板焊接固定。2.23D扫描技术由于现场建筑结构施工、设备基础施工、设备安装、手动测量和采集数据等过程均可能产生较大误差，这些误差会对预制模块的准确装配产生不利影响。为保证模型与制冷机房实体的匹配精度，项目部采用了3D扫描技术，将机房现场实况准确地扫描并导入到BIM模型中，再对模型进行反复校核，实现模型与机房实体保持一致，保证了建模精度，从而提高模块预制和装配化安装质量。项目中所采用的3D扫描仪及对制冷机房实施3D扫描后建立的点云图。2.3管线工厂化预制项目通过提前三个月介入深化设计阶段，采用BIM技术对机房模型进行提前深化设计，并进行分区分段，将制冷机房拆分为多个独立的小单元，对装配式机房模块管道采用场外预制加工方式，提前一个月在工厂内就行加工，降低了在现场加工的时间，使得在现场施工的时间大大缩短，最大限度的缩短了施工工期。场外加工设备先进，采用自动切割、自动焊接、自动除锈等先进工艺，预制效率高，大大的提高了劳动生产效率。质量控制比较容易实现，质量易得到保证。3适用范围装配式机房内管道大模块施工工法适用于大型会议中心、展览中心、医院、大型商业综合体、机场等运输通道较小、机房空间狭窄以及无法将厂房整体预制好的模块运输至机房内等工况。通过合理切割模块，将模块在机房地面组装，先组装管道支架平台，后进行管线拼装与支架平台固定，再利用电动葫芦或液压提升装置等方式将此模块整体同步吊装就位。采用装配化+大模块施工不仅促进生产进度，也是质量保证的一大利器，保障施工安全，其施工提高加工精度，简化繁琐工序，将传统工序不可调和的施工误差消化在模块加工阶段，先进加工机具的使用，减少了人力投入，也大大提高了半成品的质量及观感，装配化施工在本工程成功应用，值得总结、借鉴。4工艺原理本项目存在工期紧、要求高、任务重等特点，为节约工期、提高工程质量，此项目制冷机房运用多项新工艺、新技术。4.13D扫描技术采用“3D扫描技术”将机房现场情况真实准确地导入到BIM模型当中，对模型进行调整，从而实现模型与机房实体保持一致，保证建模精度，确保模块工厂化预制现场装配的精度。4.2BIM工厂预制化装配施工采用“BIM+工厂预制化装配施工”技术，制冷机房通过BIM方案深化，过程综合考虑了规范要求、机房设备布置、机房管线排布、操作和检修空间、人员通道、整体观感效果等，在深化完成后，预制加工图出图时，采用化工单线图出图模式，出具机房单线图89张。通过BIM工厂流水线化预制加工工艺，采用自动切割、自动焊接、自动除锈等先进工艺，预制效率高，代替传统的工人现场制作，实行工厂预制、现场装配，将机房施工变得程序化、标准化、简单化，大大提高了工作效率，改善了作业人员的工作环境，降低了安全事故，提高了工程质量。4.3机房内大模块拼装+同步吊装采用“机房内大模块拼装+同步吊装”技术，将通过合理的模块划分，将制冷机房切割为两个大模块单元，每个模块先在机房地面组装管道支架平台，后进行管线拼装与支架平台固定，再利用电动葫芦将此模块整体同步吊装就位，最后立柱与支架平台精确定位固定。模块1总重28t，支架平台均匀设置8个吊点，设置8台10t电动葫芦，将此模块同步吊装就位；模块2总重12t，均匀分布4个吊点，采用4个5t电动葫芦同步吊装就位。5工艺流程与操作要点5.1机房内大模块施工工艺流程图5.1制冷机房大模块施工工艺流程图5.2装配式及大模块制冷机房管道操作要点5.2.1机房测量为确保模块工厂化预制现场装配的精度与质量，采用3D扫描仪及对冷冻机房实施3D扫描后建立的点云图如下图所示：图5.2.13D扫描仪图5.2.2施工准备依据工程合同、设计文件、相应的施工规范以及设计交底记录编制管道施工方案。作为施工指导文件，施工方案的编制要求具有针对性及可操作性，能够切实起到指导施工的作用。施工技术交底：管道施工开始前，应由技术员对施工人员进行技术交底。对于场外预制管道，首先对所与的管段进行材料归类采购，堆放，施工的机具、施工平台进行整理，机器设备进行调试。按单线图管线号编制焊口号及用料卡，按用料卡配置用料，按单线图进行下料加工，预制管段要考虑方便场地运输、吊装安装就位要求，管段固定口需现场对口焊接处管段要留适当留有余量，以调整土建施工、设备安装带来的误差。现场支架采用HW250*250型钢落地生根支架，由采用20mm厚钢板与M16*100膨胀螺栓固定，型钢角焊固定至钢板上。在楼板或混凝土结构梁上画线，确定支架及螺栓孔位置。阀门安装前必须进行强度和严密性试验，阀门的强度试验应符合设计及技术规范的要求。5.2.3工厂预制工厂接到BIM深化设计的单线图后，根据所给的管线尺寸采用自动切割机切割管段，切割完成管段破口打磨后与法兰及管段组对。图5.2.3-1加工场预制组对焊接图图5.2.3-2加工场预制组对焊接图管道焊接（1）焊接施工质量要求如下管道坡口加工采用机械方法。一般管道坡口要求：壁厚≥4mm的管道（件）对接前，管道（件）要进行坡口，坡口角度以55～65度为宜，坡口及其内外表面清理范围：≥20mm。本工程管道现场对接焊缝采用V型坡口。（2）管子或管件对接焊口的组对应做到内壁齐平，内壁错边量不应大于母材厚度的10%，且不应大于2mm。管道完成组对后应及时清除对口角钢及其焊疤，清理焊缝周边的焊渣飞溅。管道内洁及封堵是预制管段出厂前的最后一道工序，需经专职质检人员及管段管理人员验收后方能出厂或交给下道工序。（3）焊接工艺要求：焊接接头组对前，应用手工或机械方法清理其内外表面，在坡口两侧20mm范围内不得有油漆、毛刺、锈斑、氧化皮及其他对焊接过程有害的物质。（4）焊接质量要求：焊缝焊接完毕后应立即去除焊接药皮、飞溅等，清理焊缝表面，焊工自检合格后由质量检验员对焊缝表面进行检查。焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。5.2.4预制管段验收（1）预制管段尺寸应符合图纸要求，预制管段中标识（管线号、管段号、焊口编号等）与图纸相符。（2）预制管段的尺寸应能满足场地运输和吊装要求。（3）预制管段外观检查符合规范要求，焊口已按图纸要求委托无损检测，检测结果符合图纸和规范要求。（4）预制管段内壁清洁度符合设计要求，油脂含量符合规范要求，管道内壁干燥无水珠。（5）预制管段验收以目测、抽查、程序资料检查为主。（6）验收合格后，预制管段应及时封存，防止二次污染。图5.2.4-1预制完成管段图图5.2.4-2预制完成管段图5.2.5机房内大模块拼装吊装根据现场实际情况冷冻机房内管段安装主要分为2个模块，模块1呈矩形架构，长20m，宽6m，支架与管道重28t，模块二呈矩形架构，长8m，宽4m，支架与管道重12t，模块一详见下图：图5.2.5-1模块一示意图模块1总重28t，支架与管段运至冷冻机房后进行模块化组装，将6根预制完成的支架平台铺至地面，利用叉车配合电动葫芦将管段放置支架上固定，为防止模块在吊装过程中倾覆，尽量保持伸出支架横担外管段保持重量相同，以便吊装过程中保证左右平衡，管段与支架3重固定，首先采用正式U型卡固定管段，横担处用角钢点焊加固管段，防止其晃动，最后采用钢丝绳紧缚管段，以保持整体稳固详见下图。图5.2.5-2管道固定示意图模块一吊装采用8台10t电动葫芦整体吊装，顶部钢骨架焊接8个吊钩，与钢架角焊固定，吊钩下悬挂电动葫芦，葫芦挂钩与模块一型钢支架横担8个点位固定牢固，固定牢固后8台电动葫芦同步拉伸至安装标高，再将支架立柱直立焊接到钢板上，8个立柱安装完成后再将立柱与横担螺栓紧固，定位完成后焊接固定，吊装示意图详见下图：图5.2.4-4管道吊装示意图模块2总重12t，采用上述相同方式吊装就位。6材料与设备6.13D扫描仪3D扫描仪是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据，本工程采用3D扫描仪及对冷冻机房实施3D扫描后建立的点云图，提供相关数据给BIM设计部门进行管线优化。6.2工厂预制设备管道运输至加工厂后，按照单线图采用自动切割机切割至所需尺寸的管段，通过起重机械将管段吊装至自动焊机操作平台上，焊接完成后，将预制完成后的管段，进入抛丸机内进行除锈，除锈完成后进行刷漆。6.3其他设备采用叉车将管段输送至制冷机房，利用力矩扳手对管段法兰螺栓进行紧固，采用激光水平仪对现场模块进行整体测量，电动葫芦对模块进行整体吊装。图6.3-2叉车图6.3-3力矩扳手图6.3-4激光水平仪7质量控制7.1本工法遵照执行的规范标准青海国际会展中心制冷机房及空调水泵房BIM深化图及单线图《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2016《工业金属管道工程施工规范》GB50235-2010《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50126-2008《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-20107.2质量控制要求7.2.1施工承包商技术、质量管理人员应于管道预制前向施工班组进行技术交底，管道预制加工应按设计单线图（管段图）进行，加工图上应标注管线编号、现场组焊位置和调节裕量，现场组焊的焊缝应便于施焊与检验。7.2.2管道预制加工的每道工序，均应核对组成件的标识，并做好标识的移植工作。7.2.3管道预制必须在钢平台或经过硬化处理的地面上进行，预制完成等待安装的管道应清理内部，不得留有沙土、焊渣、铁屑及其他杂物，封闭两端妥善存放，并应做好检验标识。7.2.4管道上的开孔应在管段安装前完成。当在已安装的管道上开孔时，管内因切割而产生的异物应清除干净。7.2.5管段组对时，不得采用强力对口或加热管子的方法来消除接口端面的过量间隙、错边与不同心等缺陷。当发现这些缺陷时，应检查相邻或相关管段的尺寸，然后对产生缺陷的部位进行校正和返工。7.2.6为保障装配式机房管道安装工程质量，根据各质量控制点对工程项目最终质量保证影响的重要程度，确定质量控制点的检查级别。质量控制点检查级别共分三级：A、B、C，具体按照表7.2.6的规定确定。A级为重要质量控制点，应由业主或管理方、监理单位、施工单位共同检查。受检时，应由施工单位质检人员自检合格后，填写报验申请表，距检查时间提前24小时报监理工程师和业主/管理方质量代表，经同意后按通知时间进行现场检查确认并签署质量检查记录，统一编号、复制，由各方确认后签署。B级为较重要控制点，应由监理单位、施工单位共同检查。除不需要业主/管理方质量代表参与外，其它均与A级相同。C级为一般质量控制点，应由施工单位的质检部门进行检查，对于C级控制点抽检率不小于20%。由施工单位质检人员检查确认签证，其中C级应附有相应质量检查记录。表7.2.6-1质量控制点序号控制点名称等级检查单位备注业主/管理方监理施工单位1材料进场验收A▲▲▲2管段切割C▲3坡口加工B▲▲4检查焊条B▲▲5管道焊接B▲▲6焊缝外观检查B▲▲7管道抛丸除锈A▲▲▲8管道刷漆B▲▲9支架预制安装B▲▲10管道组对B▲▲11阀门试验A▲▲▲12螺栓紧固B▲▲13试压前检查B▲▲14压力试验A▲▲▲15保温前检查及保温AR▲▲▲16最终外观检查A▲▲▲8安全措施本工程装配式机房施工主要分为场外预制加工、场内吊装施工两个区域，项目部建立完善的装配式施工安全监管组织机构，成立以项目经理为组长，安全总监、技术负责人、项目执行经理、质量总监等为副组长，各关键岗位、专业负责人、技术员及专业分包、劳务分包单位负责人为组员的安全生产管理领导小组。全面负责装配式机房的安全生产工作，确保各关键工序有专人监管，安全措施投入到位。8.1进入现场前要进行入场前安全教育，对作业人员要进行安全技术交底。8.2起重机械保险装置齐全有效，并取得当地主管部门的许可证，入场经过验收合格后方可使用。8.3吊装用的钢丝绳、锁具、吊具符合吊装方案及安全标准。8.4关键施工部位应挂有明显的安全警示牌，设备吊装时应用安全警示带将吊装区域进行隔离。设备、部件的吊装过程中相关的工程技术人员和安全员必须在场进行吊装过程的安全监督工作。8.5使用手持电动机具要使用个人防护用品，不得随意接长电源，开关箱与手持电动机具距离不超过3m。8.6将严格执行《现场临时用电安全技术规范》和《建设工程施工现场安全防护、场容卫生及消防保卫标准》要求，采用TN-S配电系统，实行三级配电逐级保护系统，并安排专业电工24h维护检修，确保安全用电无事故。临时用电由具备相应专业资质的持证专业人员管理。9环保措施9.1剩余料具、包装及时回收、清退，对可再利用的废弃物尽量回收利用，各类垃圾及时清扫、清运，不得随意倾倒。无法再次利用的废弃物分类堆放，并设围挡、标识，明确责任人，定期统一处理，不在施工现场焚烧各种垃圾及废弃物。9.2施工过程中严格执行公司的环境保护管理体系文件，施工负责人必须亲自负责抓好施工现场的环境管理，分工明确，责任到人。9.3施工中的焊条头、各种边角料要分类集中堆放，并定期回收到指定地点保管，不得随意乱扔。9.4施工班组长和具体操作人每日施工完毕后，应将施工垃圾及时回收统一交供应人员集中弃置。9.5作业班组对材料、边角废料、建筑垃圾、落地灰及各种包装物等，应做到“落手清”，并在每日下班前对工机具、建筑垃圾进行一次集中清理，按指定的地点分类堆置，保持现场清洁。9.6设备、门架吊装就位后，要及时清理垫设备、门架的道木和鞍座，做到工完料尽场地清。9.7对施工用过的油手套、油棉纱等废弃物应与其他一般废弃物分开，放入现场的危险固废桶内，集中处理。起吊设备必须保持性能完好，不得漏油污染地面。10效益分析10.1经济效益通过制冷机房BIM+装配化施工结合大模块整体拼装吊装就位的施工方法，将常规的现场管道施工转变为工厂预制和现场装配吊装，使大部分工作在工厂完成，实现模块产品的机械化、流水化、专业化生产，减少现场工作量，降低现场条件的不利影响，避免大量高空作业及安全隐患，提高效率、节约工期、降低材料损耗并提高工程质量。项目通过提前三个月介入深化设计阶段，提前一个月在工厂内就行加工，降低了在现场加工的时间，使得在现场施工的时间大大缩短，最大限度的缩短了施工工期