曹憲CAO Xian；劉力豪LIU Li-hao

（中建七局安裝工程有限公司，鄭州 450000）

0 引言

機電安裝是一項復雜并且極具專業(yè)性的工作，在實際施工當中任何一環(huán)節(jié)出現問題都會對整體工程造成影響。依照目前國內高大空間機電安裝具體情況，在實際施工過程中，普遍存在施工效率低下，與建筑、裝飾作業(yè)互相交叉施工嚴重，作業(yè)面利用率低，成品及半成品破壞嚴重，現場安全問題頻發(fā)等問題；進而造成機電安裝工作頻繁出現返工、停滯等現象，最終將會制約整體工程進度、質量、效益等。因此下面就高大空間機電安裝施工及配合技術進行深入分析。

1 案例介紹

商丘文化藝術中心項目位于商丘市商務中心區(qū)宋城路以南、睢陽大道以東，總占地82000平方米，建筑面積為67000平方米，由群藝館、大劇院、科技館組成，建筑物最高點58米。地下建筑面積20000平方米，地上建筑面積47000平方米（其中群藝館7000平方米，大劇院25000平方米，科技館15000平方米）。

A區(qū)為群藝館：地上四層，層高4.5米，結構頂板高18米。主體結構采用現澆鋼筋混凝土框架結構，裝飾屋面采用輕型鋼結構。B區(qū)為大劇院：球幕影院位于觀眾廳頂，內球直徑為45米，外球直徑為58米，主體結構采用現澆鋼筋混凝土框架剪力墻結構，內、外球均采用單層鋼網殼結構。C區(qū)為科技館：地上四層，一層、二層、四層層高4.5米，三層層高6米，結構屋面高19.5米（局部21米）。主體結構采用現澆鋼筋混凝土框架結構，裝飾屋面采用輕型鋼結構。地下一層，地下室的主要使用功能為汽車庫、設備機房、輔助用房。具體施工情況如圖1所示。

2 組織機構的建立與人員綜合素質培養(yǎng)

機電安裝的施工任何一個環(huán)節(jié)都很重要，每個細節(jié)都會影響最終的施工效果。因此在進行施工前，必須做好人員組織和技能培訓工作。對于高大空間施工項目而言，不但要在前期對工程中的精密技術進行深層研究，而且在施工過程中更是要做好協(xié)調對接工作。因此組建優(yōu)秀的項目組織機構顯得尤為重要，在施工前必須做好以下工作：首先確立由項目經理帶頭，總工、生產經理充分協(xié)助的項目領導班子，要求領導班子成員經驗豐富、善管理、懂技術、責任心強。其次電氣、給排水、暖通、智能化等專業(yè)管理人員要求素質較高、技術過硬、現場溝通能力強，協(xié)同作業(yè)能力強悍。最后現場安裝施工人員應具備熟練的工作技術、敏捷的反應速度、靈活的思考方式。

每道工序施工前應由項目部對施工人員進行充分的技術交底，讓每個參與施工的人員都做到心中有數，知道每道工序的重點、難點，控制點。

3 機電安裝施工及配合的關鍵技術

3.1 三維激光掃描技術

機電專業(yè)進入施工現場首先進行的第一件事就是對建筑結構的復核，這個施工環(huán)節(jié)關系到下一步施工計劃的所有環(huán)節(jié)。本項目的鋼結構建筑采用巨型桁架，不規(guī)則彎管。復雜的異形鋼構件無法實現在工廠預拼裝檢查，現場進行焊接吊裝后無法避免與圖紙數據偏差，這會對機電專業(yè)在后期的優(yōu)化造成極大影響，特別是球型結構若出現任何一點偏差，結構內的機電管道都會與結構體產生碰撞或偏離，依據模型進行管道預制加工精確度受限，進而造成返工影響工期質量。

隨著科技的進步，三維掃描技術已經進入了施工領域，其中在高大空間的施工中尤為重要。其原理是將激光連續(xù)投射到物體表面，攝像頭同步采集圖像，然后對圖像進行計算，并利用相位穩(wěn)步極線實現兩幅圖像上的三維空間坐標（X、Y、Z），從而實現對物體表面三維輪廓的測量，如圖2所示。通過三維激光掃描技術能夠將實物的立體信息轉換為計算機能直接處理的數字信號，為實物數字化提供了相當方便快捷的手段。三維掃描技術能實現非接觸測量，且具有速度快、精度高的優(yōu)點。

對于復雜的機電空間我們習慣應用預制加工來減少現場安裝時間，但是前期粗放式施工和經常性的設計變更，往往會給我們帶來一些麻煩，我們可以通過實景復制技術快速采集，經過掃描得到的點云數據可快速導入軟件，并依據現場的真實數據進行預制加工的設計和安裝，可以大大減少人員成本并且提高施工進度。

為了減少后期機電安裝時的偏差，項目首先采用FARO FOCUS3D X130三維激光掃描儀對現場結構進行實測，將采集后的數據導入Trimble RealWorks軟件進行點云數據處理，如圖3所示。處理后的數據通過REVIT軟件進行了輔助建模，為下一步的設計施工提供良好的數據支撐，如圖4所示。

3.2 BIM技術

目前我國設計院所出具的施工圖往往采用CAD圖紙，導致機電管線相對位置不精確，標高定位比較模糊，各專業(yè)管道之間空間關系不明確，碰撞嚴重，甚至達不到按圖施工深度。而就商丘文化藝術中心項目而言，存在著結構復雜，空間高大等特點；機電管線在鋼結構桁架中穿插安裝，施工難度較大，對精準測量和定位要求較高，采用BIM技術則能夠較好地解決以上問題。

機電安裝BIM模型的建立須以建筑或結構BIM模型為基礎，通過可視化的操作使得施工時對圖紙熟悉、材料預制放樣、設備預定位，以及施工后對成品及半成品的檢驗都變得直觀便捷。通過對機電各專業(yè)的綜合排布，確定型號、位置、標高等重要信息，構建電氣、給排水、暖通、智能化等機電專業(yè)綜合模型，確定最優(yōu)設計、最佳方案，并通過軟件自動分析碰撞點，優(yōu)化設計消除碰撞。

商丘文化藝術中心項目前期根據三維掃描模型和原始圖紙建立了BIM基礎模型，進行碰撞檢查后發(fā)現，原圖紙中管線交叉碰撞點數達600余處，從沖突報告中可以看出，碰撞點多為管線設置不合理，局部標高沖突引起的，如圖5所示。

項目選定管線較為復雜的區(qū)域，對管線布局進行多方案設計，從技術要求、施工難度、整體觀感、施工成本、施工速度等多個方面進行綜合考慮，比選出最優(yōu)設計方案，如圖6所示。

之后依據設計、施工規(guī)范，對管線排布進行模擬比選，確定了最佳的施工方案。同時對安裝工序進行模擬，擬定施工順序，確定資源保障計劃。

借助BIM技術形成分類模型并提供了精確的主材統(tǒng)計，如圖7所示，很好地避免了施工過程中的隨意性、盲目性，將復雜問題簡單化，同時能節(jié)約大量時間。項目通過在技術管理，商務管理，質量安全管理等方面開展的BIM技術綜合應用，經商務部門測算整體可節(jié)約施工成本247萬元，縮短工期60天。

優(yōu)化后的機電安裝BIM模型不僅僅為機電專業(yè)施工提供可靠的技術信息，而且為裝飾裝修等后續(xù)專業(yè)提供精確數據支撐。后續(xù)專業(yè)可在機電安裝BIM模型基礎上進行優(yōu)化，更加高效便捷。

3.3 NAS私有云服務技術

由于項目對三維激光掃描技術和BIM技術的應用，隨之帶來的是大量的數據存儲和交換問題。目前對于建筑業(yè)來說，越來越趨向于電子化，圖紙、模型、文件、影像資料等均以數據形式存儲。通過對日常數據進行分析，一個部位的三維模型或BIM模型文件體積就可達500Mb，復雜部位甚至以Gb為單位，如此之大的體積，利用互聯(lián)網進行大容量數據傳輸耗工費時，利用移動硬盤進行復制還需要二次拷貝，非常不便。

各種數據對于項目正常運行至關重要，采用NAS的存儲方式可以實現數據的集中存儲、備份、分析與共享，并在此基礎上充分利用現有數據，各專業(yè)分工協(xié)作，極大提高工作效率。

NAS工作原理：NAS（Network Attached Storage：網絡附屬存儲）是一種將分布、獨立的數據整合為大型、集中化管理的數據中心，以便于對不同主機和應用服務器進行訪問的技術。它是一種專用數據存儲服務器。它以數據為中心，將存儲設備與服務器徹底分離，集中管理數據，從而釋放帶寬、提高性能。如圖8所示。

商丘文化藝術中心項目NAS采用硬盤陣列技術，將多塊獨立的硬盤組合成一個容量巨大的硬盤組，將數據切割成許多區(qū)段，分別存放在各個硬盤上，通過在多個硬盤上同時存儲和讀取數據來大幅提高存儲系統(tǒng)的數據吞吐量，當數組中任意一個硬盤發(fā)生故障時，仍可讀出數據。在數據重構時，可將數據經計算后重新置入新硬盤中。具有較為完備的相互校驗/恢復的措施，甚至是直接相互的鏡像備份，從而大大提高了系統(tǒng)的容錯度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定冗余性。項目NAS服務器如圖9所示。

項目施工過程中將施工現場的圖紙數據、BIM數據、點云數據、現場監(jiān)控歷史數據等進行了集中存儲，避免了因個人電腦的損壞、丟失造成數據遺失風險。依托自行架設的千兆級網絡，可以不受互聯(lián)網限制進行大數據的高速傳輸，傳輸速度可達100M/秒以上，大文件傳輸瞬間完成。

通過對本地部署的文件協(xié)作和共享，簡化文件管理。項目人員使用網頁瀏覽器或移動端App不受地域限制，隨時存取NAS中的文件，以實現同步多臺電腦文件。圖紙、變更等文件修改不再需要互相傳遞，多人可同時進行本地編輯，系統(tǒng)自動同步至NAS，辦公無縫銜接。

4 結束語

建筑工程是一項過程極其繁雜的系統(tǒng)工程，特別是一些高大空間的工程，施工過程中在有限的空間內涉及測量，給排水，機電安裝，采暖通風等多種專業(yè)工種的配合，通過以上關鍵技術應用，更有利于各個專業(yè)工種之間相互配合，彼此兼顧，才能保證整個建筑工程有條不紊地進行，最終保質保量更加安全地完成施工任務。