城市轨道交通机电安装装配式实践

刘 玮

中亿丰建设集团股份有限公司 江苏 苏州 215131

随着国家及各地相关政策的陆续出台，如住房和城乡建设部等13部门发布的建市〔2020〕60号文明确指出：

以大力发展建筑工业化为载体，以数字化、智能化升级为动力，到2025年我国智能建造与建筑工业化协同发展的政策体系基本建立，到2035年，建筑工业化全面实现，迈入智能建造世界强国行列。 因此建筑安装企业应时不我待，加快转型升级，外学内研，进行建造技术革新、创新研究试点，做好装配式技术储备，才能在行业发生巨大变革时，从容应对，蓬勃发展。

近两年民用建筑装配式技术发展速度迅猛，已从传统装配发展到模块式装配，机房施工速度正不断被刷新，而城市轨道交通项目装配式施工比较少见，因此，很有必要在轨道交通项目中进行装配式应用和推广[1-7]。

1 装配式方案策划

1.1 项目背景

苏州市轨道交通5号线呈东西走向，主要连接吴中区、高新区、姑苏区、工业园区，设站34座。其中SRT5-12-4标段，包括枫瑞路站、长江路站、塔园路站及相应区间，主要施工内容为：通风与空调、给排水及消防、动力及照明、建筑装修等。

长江路站为江苏省首个装配式试点车站，总长度186.65 m、标准段宽19.7 m、有效站台长度120 m、宽度11 m。车站有站厅层、站台层共2层，为明挖地下2层岛式车站，两端为设备区，中间为公共区，站厅层公共区面积1 525 m2，站台层公共区面积1 320 m2。本站共有4个出入口，集中布置在站厅层中部。

1.2 方案策划

1.2.1 装配内容

轨道交通装配式车站站台层、站厅层均设计为无吊顶形式，对综合管线安装的质量观感要求高。在设计装配方案时，我们考虑是否综合管线也采用装配式整体顶升安装的方式，经过会议讨论，虽然有一定的难度，但还需坚持实施。在民用建筑中机房模块式装配已积累了相关经验，因此冷冻机房、消防泵房、空调机房都将实施部分模块式装配。最终我们将装配式机电管线定义为管线组件化，装配式机房定义为机房模块化。

1.2.2 装配设计

1）管线组件化设计。根据现场实际情况和原设计图，站厅层、站台层应用BIM技术（Revit软件）对风水电管线和支架优化排布后再进行组件化设计，设计完成后利用Revit软件导入自主研发的数字建造项目管理平台。平台根据每段管线组件的BIM信息自动生成二维码，该二维码的记录仅局限于组件中的水管、线槽、风管等独立管件的信息，无法对管线组件整体生成一个二维码，因此在平台中设计人员采取手动输入的方式给每段管线组件分别生成一个二维码，再进行打印粘贴。根据管线组件化设计图，工厂可对每段机电管线组件进行加工、组装，完成后再整体运输至施工现场进行整体提升安装。管线组件化设计方案为组件整体长度不超过6 m，宽度宜小于4 m，以便于运输吊装。现场实际站厅层、站台层场地宽度超过6.5 m，需对组件进行分割。因此我们设计了2组组件，1组风和电专业组件（图1），宽度3 786 mm、长度4 m、质量约500 kg；1组风和水专业组件（图2），宽度2 682 mm、长度约6 m、质量约900 kg。

图1 风电专业管线组件设计示意

图2 风水专业管线组件设计示意

2）机房泵组模块化设计。对消防泵房、冷冻机房的泵组及管道进行模块化设计，经加工中心加工，加工完成后运输至现场，实现部分装配式安装。模块式消防泵组体型较大，为了方便今后运输、吊装，设计时考虑泵组可以从中间部位拆成2组模块（图3、图4）。装配式冷冻机房采用彩虹机房 设计理念，以便在无图纸的情况下使施工及后期维保人员正确区分不同系统管道。模块框架及节点均经过校核计算，以足够承担吊装质量（图5）。

图3 消防泵房模块设计示意

图4 消防泵房模块拆分示意

图5 装配式冷冻机房模块设计示意

2 装配实施

2.1 管线组件化装配

2.1.1 一体化装置

为了便于现场对管线组件进行整体抬升，管线并不适合在地面进行装配。如在现场地面装配整体综合管线，整体抬升就无法生根，还要考虑整体管线加固后才能整体进行抬升安装。因此，自主研制了一体化装置，以便对管线组件进行固定、装配、加固、运输及整体抬升。该装置由槽钢、角钢及小车轮组成，可根据实际情况调整小车与小车之间的距离，以及组成小车的型钢型号。根据本项目特点，公共区每2组管线组件固定在1个一体化装置上。小车选用10#槽钢、5 mmh 5 mm角钢及φ15 mm轮子，满焊连接，并采用30 mmh 30 mm的C型钢加固（图6、图7）。

图6 一体化装置＋管线组件设计示意

图7 一体化装置＋管线组件实物

2.1.2 现场装配

我们在工厂进行了一段管线组件装配的研究试验，装配完成后发现体型较大，并不方便运输和吊装，所以其余管线组件选择在项目现场进行装配和整体抬升。

装配流程为：现场管线组件装配→搬运底部支撑托架→底部托架调整稳固→拆除一体化装置→支架固定安装。

2.1.3 实施困难总结

1）管线组件在加工装配期间一定要注意精度的控制。在现场安装组合支架底座的时候利用激光水平仪控制底座的标高，这两方面控制好才能确保各段管线组件连接后，各段组件的管道、风管、线槽完美衔接，管线顺直、整齐一致。

2）管线组件在现场实施过程中遇到的最大难点就是组合支架快速对准的问题，组合支架立杆的固定点越多就越难对准，容易浪费过多的时间；土建结构顶板的平整度误差也会影响到预制组合支架的观感，可能会导致微倾斜。这些难点将来如果能够有效解决，机电综合管线的装配必将得到推广应用（图8）。

图8 组合支架立杆底座示意

3）缺乏专业的综合管线整体顶升设备。在现场实施之前技术部门也在外部进行咨询，没有合适的机械，所以本项目还是只能利用叉车来进行管线整体顶升。

2.2 泵组模块化装配

根据BIM的最终版设计及加工制造图，泵组模块化装配全部在加工中心进行。消防泵组采取卡箍配件的连接方式进行装配。冷冻和冷却泵组模块部分管道采取焊接的方式在工厂进行预制，再拆除并二次镀锌，上漆后进行整体装配。

2.2.1 消防泵组模块

消防泵组模块底座型钢基础采用槽钢制作，具体尺寸和泵组设计如图9、图10所示。型钢基础制作完成后，先将泵组等设备进行固定，然后进行管道的装配。消防泵组采用热镀锌钢管和卡箍配件连接的方式，管道切割完成后统一进行上漆作业，油漆完成后立即开始装配作业，整个装配过程无焊接。待施工现场具备就位条件，通过物流运输方式将消防泵组模块运至现场，模块长4.2 m、宽2.7 m、高3.0 m，管道密集紧凑、体积大、质量重，因此拆分成2组模块进行运输。运至现场后通过汽车吊从风亭口吊入，再采用滚杠、手拉葫芦等方式进行水平移动和就位。整个运输和吊装过程安全管控严格，方案先行，确保最后泵组模块安全就位。

图9 消防泵组模块设备基础型钢设计示意

图10 消防泵组模块设计示意

2.2.2 冷冻机房泵组模块

冷冻泵组模块和冷却泵组模块在工厂的装配方式大部分和消防泵组模块一致，主要区别在于：管道采用无缝钢管焊接，在工厂根据模块化设计图对管道进行下料切割，再利用自动焊设备提高焊接效率，管段全部完成后，开始一次装配。由于焊接作业管道连接存在的误差难以控制，因此在装配过程中发现管段偏位或者过长则需立即进行调整，待整个模块装配完成无误后，再将管段拆除，外送进行二次镀锌和油漆作业，然后再回到工厂进行二次装配。装配完成，待施工现场具备条件后立即进行运输、吊装、就位。冷冻泵组模块长4.2 m、宽2.7 m、高2.2 m，冷却泵组模块长3.7 m、宽3.0 m、高2.2 m。由于该2组模块管道并不多，质量、体积均能一次运输吊装，因此未设计可拆分的方式。主要流程：设备安装、管道预制→管道拆除后二次镀锌上漆、二次装配→模块装车、现场吊装→模块水平运输、就位。

2.2.3 实施总结

1）泵组模块化在工厂装配，作业环境舒适，施工机械先进，装配效率比现场装配更高，尤其是安装质量、观感都优于传统施工，细节质量完全达到了优质工程的要求。充分将机房施工前置，后期现场条件具备即可直接将泵组运输至现场，水平移动就位，缩短了现场施工工期。

2）从成本角度考虑，模块式装配从现有行业发展基础来说并不能降低成本，目前每个项目机房设计不可能统一，只适合定制模块化生产，所以成本较高。只要将来设计端能够标准化设计，根据项目的不同对设备、选型、参数等进行拆分设计，能够设计成标准统一的模块，那机房模块就可以进行大批量生产，对施工端来说成本肯定能显著降低。

3 结语

通过苏州轨道交通5号线的装配式车站的实践，我们总结了一些经验，可为后期轨道交通领域大面积推广装配式施工提供借鉴。