第一章管线综合布置技术.docx

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第一章管线综合布置技术

机电工程专业二级建造师继续教育培训教材

主编：

李宝昌

第一章管线综合布置技术

第一节概述

一、主要技术内容

（一）管线综合布置技术是依靠计算机辅助制图手段，在施工前模拟机电安装工程施工完后的管线排布情况。

即在未施工前先根据所施工的图纸在计算机上进行图纸“预装配”，有条件的可以采用3D（三维图）直观的反映出设计图纸上的问题（如图1-1），尤其是在施工中各专业之间设备管线的位置冲突和标高重叠。

（二）根据模拟结果，结合原有设计图纸的规格和走向，进行综合考虑后再对施工图纸进行深化，而达到实际施工图纸深度。

应用“管线综合布置技术”极大缓解了在机电安装工程中存在的各种专业管线安装标高重叠，位置冲突的问题。

不仅可以控制各专业和分包的施工工序，减少反工，还可以控制工程的施工质量与成本。

（三）管线综合布置技术是施工管理技术，随着建筑工程施工图纸电子版的应用，为工程实施电脑预装配和施工管理过程控制以及竣工资料整理提供了较好的条件。

（四）为了更好地落实和调整工程建设方、监理及设计的各项要求，合理分布机电工程各专业管线的位置，在设计交底和综合审图阶段，由总承包方采用管线综合平衡技术，可以最大限度实现设计和施工之间的衔接，为总承包方有效协调各机电专业分包方的施工提供技术支持

，为施工的顺利进行创造条件。

图1-1管线综合布置三维图

（五）为确保工程工期和工程质量，避免因各专业设计不协调和设计变更产生的“返工”等经济损失，避免在选用各种支吊架时因选用规格过大造成浪费、选用规格过小造成事故隐患等现象，通过对设计图纸的综合考虑及深化设计，在未施工前先根据所要施工的图纸利用技术进行图纸“预装配”，通过典型的截面图及三维模拟可以直观的把设计图纸上的问题全部暴露出来，尤其是在施工中各专业之间的位置冲突和标高“打架”问题。

目前都在施公前，通过在图纸上提前解决“打架”问题，在实际施工中基本做到一次成型，减少了因变更和拆改带来的损失。

利用技术就可以有效的解决上述提到的管道“打架”问题。

（，建筑信息模型）是以三维数字技术为基础，仿真模拟建筑物的真实信息，对该工程项目相关信息的详尽表达。

是数字技术在建筑工程中的直接应用，以解决建筑工程在软件中的描述问题，使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应对，并为协同工作提供坚实的基础。

目前能够为实现技术做载体的软件有软件、鲁班软件等，软件偏重于设计阶段，鲁班软件偏重于虚拟施工交底、施工材料、竣工结算管控等施工过程阶段。

利用技术进行管线碰撞，分析设计图纸存在的问题，以某市环境检测中心实验区二楼西走廊为例，使用画出走廊剖面图（如图1-2），运用技术对管廊管线进行三维建模，剖面图及三维模型（如图1-3）。

图1-2实验区二层剖面图图1-3实验区二层三维模型

分析上述剖面图，存在以下几点问题：

强电桥架与400*200新风管发生碰撞；1000*1000新风管与土建梁发生碰撞；1000*1000新风管与工艺排风风管发生碰撞；强电桥架施工后无法放电缆，无检修空间；水管支管与与新风管、工艺排风管发生碰撞。

通过三维模型可以直观的看到碰撞的位置与效果，提升协同效率。

管线综合平衡深化设计，通过分析暖通、给排水、电气、消防及建筑自动化各专业的图纸，对机电各专业管线进行二次布局，剖面图如图1-4。

图1-4实验区二层深化设计剖面图

管线平衡二次深化设计变更部分如下：

将新风管1000*1000变更为1600*630，可以节省370吊顶空间；将送风管800*320及回风管630*250调整至房间内布局，不占用吊顶空间；重新调整各管线的标高次序，将强电桥架摆放在最低层，方便电缆施工及日后检修；

对二次深化设计综合平衡后的管线进行三维建模，模型可如图1-5。

从三维模型很容易得出，原设计图纸存在的问题已经全部解决。

图1-5实验区二层深化设计剖面图

二、技术特点

（一）管线综合布置技术可以较快完善节点设计和施工详图深化设计；

（二）管线综合布置技术通过采用综合图纸解决在保证使用功能情况下，调整机电系统内部管线的标高和位置问题，避免交叉时产生冲突，同时还要配合并满足结构及装修的各个位置要求。

管线综合布置施工的水平不仅仅依赖于各专业施工员的施工管理经验，而是通过施工过程在计算机上的预装配，尽可能全面发现施工图纸存在的技术问题，并尽可能在施工准备阶段全部解决；

（三）通过管线综合布置技术可以在排列各种管道（线）时优先考虑安装施工和运行管理维修及二次施工对不同管线尤其是先后施工的管道（线）之间的平衡，合成后的管线综合布置图纸应达到先施工的管道（线）不要影响后续施工的管道（线）。

同时，还应满足后续运行维修和二次施工的管道（线）的工程需要，为将来需要维修及二装预留出足够的操作空间；

（四）施工成本控制是工程项目管理的重点。

通过应用管线综合平衡技术，安装施工单位可以主动进行成本控制，如采用综合支吊架，可减少施工安装后的拆改工作量，从而最大限度的降低工程成本。

由于管线综合布置图纸制作处理审核全在现场，使与机电项目有关的管理及施工人员（包括甲方、监理、总包、劳务分包），均通过综合图涉及的专业内容（各专业图纸的综合图、机电样板的汇总报审图、与土建的交接图、方案附图、洽商附图、报验图及工程管理用图等）进行管理调整，及时掌握变更状况；

（五）快速完善施工详图设计和节点设计，“管线综合布置技术”各专业的施工单位和人员提前熟悉图纸。

通过提前审图这一过程，使施工人员了解设计的意图，掌握管道内的传输介质及特点，弄清管道的材质、直径或截面大小、强电线缆与线槽（架、管）的规格、型号、弱电系统的敷设要求，清晰各楼层净高、管线安装敷设的位置和有吊顶时能够使用的宽度及高度、管道井的平面位置及尺寸，特别是风管截面尺寸及位置、保温管道间距要求、无压管道坡度、强弱电桥架的间距等等。

（六）控制各专业或各分包的施工工序，管线综合布置技术在未施工前先根据所要施工的图纸进行图纸“预装配”，通过“预装配”的过程就把各个专业未来施工中的交汇问题全部暴露出来。

提前解决这些问题，为将来施工中安排施工工序打下良好基础，因此可合理安排整个工程各专业或各分包的施工穿插及顺序。

（七）预先核算计算，应用综合支吊架。

综合支吊架的最大的优点是不同专业的管线使用一个综合支架，减少支架的使用，合理利用了空间，同时降低了成本。

只有采用管线综合布置技术才能更好地进行综合支架的选择和计算。

（八）施工动态控制由于图纸制作、处理、审核全在现场，使与机电工程有关的管理及施工人员（包括甲方、监理、总包、劳务分包等），均通过图纸对所涉及的专业内容（各专业图，纸的综合图、机电样板的汇总报审图、与土建的交接图、方案附图、洽商附图、报验图及工程管理用图等）进行管理调整，及时掌握变更的状况。

三、适用范围

本工法适用于城市道路交通、城市居住区、城市环境、给水工程、排水工程、热力工程、电力工程、燃气工程、电信工程、防洪工程、人防工程综合管线及建筑装修预拼装等各类专业工程。

第二节工艺原理

管线综合布置技术是在管线分部分项工程施工前（至少同步施工中），根据工程实际将各专业管线设备在图纸上利用计算机模拟、校正技术，实现综合管线图纸预装配，将各专业工程纳入统一的管线综合布置，使各专业管线综合布置力求在相对有限的空间里更科学、合理、美观，将返工率降低到最低，以保证工程施工从下料、成型、组装、焊接、构件预拼检验、误差纠偏、安装就位等全过程高精度质量控制的一种超前预控技术。

一、施工工艺流程及操作要点

（一）工艺流程

某工程管线综合布置电脑预拼装工艺流程见图1-2。

图1-2工艺流程

三、操作要点

（一）施工准备

（1）工程施工前应投入足够有专业技术的技术人员，计算机设备及其软件工具等，将各专业的管线设计图纸全部收集齐全，尽量不遗漏。

（2）工程施工前应掌握设计意图和工厂生产工艺流程及特点，做到心中有数。

（3）结合工程实际，本安装工程各类综合管线种类齐全，相互犬牙交错，综合管线安装工程量巨大，空间交叉复杂，故必须根据实际情况综合考虑其满足使用功能及美观性。

（二）汇集各系统电子版图纸

工程开工前，由专人将各专业的管线设计图纸（电子版）全部收集齐全，并组织有关专业技术人员进行研讨，制定各项标准及参数，综合考虑工作方案。

具有自动化程度高、机电管线系统繁多复杂的特点。

其机电管线系统包括为以下各种子系统：

（1）高低压配电系统；

（2）动力（电力）配电系统；

（3）室内电气照明系统；

（4）防雷接地系统；

（5）给排水系统；

（6）通风空调系统中、低压通风及空调工程中的送、排风系统（含空调净化系统）；

（7）消防自动报警及消防栓、自动喷淋系统；

（8）弱电（自控及电信）系统；

（9）工艺管道系统：

包括压缩空气系统、真空系统、氮气系统、氮氢混合气系统、冷冻水系统、冷却水系统、自来水系统、纯水系统、排烟系统等；

（10）污水处理系统、废气处理系统；

（11）其他工程还包括蒸汽系统、激光气系统、酒精系统、光电系统、燃气系统等。

（三）合成初始电子版综合管线布置图

根据工作方案，运用、3等软件的绘图功能将各专业的管线设计图纸集中表示在一张图中，合成初始电子版综合管线布置图。

整体综合布线图的绘制，可直观地反映建筑内部所有机电设备管道的走向布置。

特别是在大型项目里，便于各专业统一安排组织各部位的施工作业，对潜在的问题，提前反映协调解决，具有较强的可操作性和预见性。

（四）截取管线布置密集部位关键点

在机电管线综合布置图的基础上能够一目了然的呈现管线及设备密集的部位，根据以往工作经验，通常管线密集的位置包括：

走廊通道，设备机房、机电管线竖井等关键点。

（五）绘制初步局部综合管线剖面布置图

截取此类关键点部位绘制初步综合管线剖面布置图。

局部综合布线图及初步综合管线剖面布置图的绘制，能针对性地反映建筑内部（处）机电设备管线的平面布置和空间布置。

适用于某个专业对空间有特殊占用要求的情况，有目的、针对性地识别图纸。

在提出综合图要求后，结合各专业管线的布置、走向，在平面综合布置的基础上进行空间管线的布置，其中必须考虑到设备安装和管道连接的各方面要求，在尽可能保证吊顶天花高度和便于维修保养的前提下，完成接下来的管线的综合布置调整。

（六）进行局部综合管线模拟调整定位

综合管线模拟调整定位是本工法核心技术。

即在初步机电管线剖面布置图的基础上，利用系统编程工具，进行计算机综合管线预装配的调整定位。

1．计算机模拟基本方法：

（1）建立离散事件模型；

（2）确定系统中包含的所有有关的“实体”及其属性，系统状态改变的一切“事件”及其前因后果。

实体是系统的组成部件，每个实体的属性由表示其性质的数值表示,构成系统的状态。

本工程在综合管线系统中最基本的实体是一定数量的“位置”和要求就位的“管线”，它们的属性分别为“位置”的“就位速率”和“管线”的就位优先级、到达位置系统的时刻等。

基本的“事件”包括：

新实体进入系统或现有实体离开系统、实体属性发生变化、调度的时刻表变化等；

（3）确定模拟时间推移的方法。

本工程采用可变时距方法（即把时间按等间隔划分，顺序考察时间每次推移的长度以下一次“管线调整”事件发生的时刻为依据）；

（4）由于系统中事件的出现常具有随机性，服从一定的概率分布，因而在计算机上需要产生这些分布的随机数。

本工程概率以0.5～0.7范围占65%；

（5）为了灵活有效地记录系统的状态，进行事件的调度，积累有关性能数据并形成报表，保存和自动管理未来事件文件，在程序设计中采用数据库技术非常适宜。

2．各综合管线布置总体统筹顺序为：

（1）各系统管线避让布置原则：

1）小管让大管；

2）有压管让无压管；

3）无保温管让保温管；

4）电气管线位上方，风管位下方；

5）电气、水管分井布置；

6）强电、弱电分槽、井布置。

（2）提高观感布置原则：

为了给业主创造较高的建筑空间，还应尽量把管线尽量提高，以留下尽可能高的净高，提高建筑的观感，机电安装工程还应按下列要求进行管线综合布置：

1）雨水、污水、排水、冷凝水系统的管道等有排水坡度要求的管道，严格按设计图纸的要求的安装尺寸、标高和流体走向进行布置；通风（包括防排烟）与空调风管紧贴消防喷淋管道安装（需要预留保温层空间），当风管与消防喷淋头位置重叠时，按消防规范要求设置喷淋头与风管的间距或将消防喷淋头引至风管底部安装，并避开风口位置；

2）考虑电气系统功能变化较频繁（如电缆的增减等）和系统检修维护的方便及安全性，将电气桥架、线槽设置于水管上位或主干风管上方，以便进行电缆的敷设和线路维护；

3）水管（包括给水、排水、冷冻水、冷却水、冷凝水管道等）与电气桥架、线槽平行安装，则安装间距应大于100，在水管与电气桥架、线槽安装位置的交叉处，电气桥架、线槽爬升至管道上方安装。

喷淋主管宜安装在风管的上方,与上下喷淋头支管连接根据现场实际情况进行处理。

（3）电缆桥架、管线支架整合

共用电缆桥架断面设计形式应灵活、方便，易于实施，在不同区段过渡时，应充分考虑土建空间特点和电缆弯曲半径要求。

对于共用电缆支架形状、尺寸及支架内部空间划分，须有严格规定，细节清楚。

采用共用管道和电缆支架方案。

该方案整合了强弱电的电缆桥架、各专业管道支架，将吊顶内所有的管线桥架全部纳入共用架范围，统一设计，统一选型，为设备施工、系统设备安装提供了极大的方便，提高了电气安装质量和效率。

采用联合支架可以减少支架的拆改工作量，最大限度地降低工程成本。

（4）确定各局部剖面设计

根据管线综合调整布置结果，即可确定各局部剖面设计。

（5）合成最终电子版综合管线布置图

按建筑特点，结合专业施工图的管线布置要求，合理合成机电系统管线综合布置图。

管线综合布置图一般包括了：

1）各层机电综合管线平面布置图、各管线密集区域剖面图；

2）天棚综合管线、机房的平面布置图、各区剖面图；

3）水泵房立面图、剖面图、设备管道安装大样图；

4）各配电房桥架斜视图、准确的设备安装平面图、立面图；

5）冷冻机房的管线走向斜视图、设备安装大样图；

6）其他设备机房的管线布置图；

7）各配电箱/柜的立面布置图。

（6）参建各方确认或批准实施

因管线综合布置图涉及管道偏移及局部修改，并对后期预留施工布置及施工流程影响较大，故绘制后的管线综合布置图需要经过业主、监理、设计院各方认可或批准，方可实施。

第三节质量控制

一、质量控制标准

施工时，工程质量控制与验收应严格按照《房屋建筑制图统一标准》50001、《总图制图标准》50103、《建筑制图标准》50104、《给水排水制图标准》50106、《暖通空调制图标准》50114、《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》50312、《建筑工程施工质量验收统一标准》50300、《建筑装饰装修工程质量验收规范》50210、《给水排水管道工程施工及验收规范》50268、《建筑给水排水设计规范》50015、《建筑电气工程施工质量验收规范》50303、《电气装置安装工程施工及验收规范》50254~50259、《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》50242、《通风与空调工程施工质量验收规范》50243、《通风管道技术规程》141、《自动喷水灭火系统施工及验收规范》50261、《自动化仪表工程施工及验收规范》50093、《火灾自动报警系统施工及施工规范》50166、《工业管道工程施工及验收规范》235、《智能建筑设计标准》50314、《智能建筑工程质量验收规范》50339、《通信管道工程施工及验收规范》50374、《洁净室施工及验收规范》71、以及《视频显示系统工程技术规范》50464中的有关规定执行。

二、质量保证措施

1．严格按照设计单位确定的工艺参数及使用功能控制，管线综合布置时，应遵守各管线相应规范及设计标准，不得人为降低标准；

2．严格按制图规范制图，保证制图质量，提高制图效率。

做到图面清晰、简明，符合设计、施工、存档的要求，适应工程建设的需要；

3．管线综合布置设计形式应灵活、方便，易于实施；

4．严格按各系统管线避让布置原则进行布置，必须满足规范及安全使用功能；

5．在保证结构安全及各系统管线使用功能基础上，观感布置美观；

6．在满足规范及设计要求的前提下，各专业管道（线）支架，尽量采用共用支架，统一设计，统一选型，提高电气安装质量和效率。

采用公用支架可以减少支架的拆改工作量，最大限度地降低工程成本；

7．应考虑维修和二次施工管道（线）的需要，预留出足够的后续维修及施工位置。

（一）安全措施

因管线综合布置属纯管理技术，且在电脑工作室内完成，安全措施无需特别说明。

（二）环保措施

因管线综合布置属纯管理技术，且在电脑工作室内完成，环保措施无需特别说明。

（三）效益分析

1．社会效益

（1）在政府提倡节约型社会的今天，采用本工法，实现了超前预控技术，大大降低了返工工作量，尤其是对复杂安装工程，综合管线工程量越大越复杂，节约效果越明显。

（2）在政府大力推动科技转化为生产力方面，本工法有利于充分发挥各专业科技人员的聪明才智，孕育大批复合型人才的诞生，该合成技术应用于工程后，施工更安全、质量更好、建设投资更省、工期更短。

2．经济效益

（1）针对综合管线安装工程而言，本工法大幅度降低了施工人员的操作难度，改变了以往需靠经验丰富的高级技工才能完成该项工作状况，现一般工人均可出色完成施工任务，扩大了就业面，同时节约大量人工及返工材料成本费用。

（2）采用管线综合布置技术施工质量比传统做法更有保证，管线综合布置更合理，管线走向清晰美观，且施工质量稳定可靠，不受操作人员因经验不足而影响施工质量，减小因人为操作因素所造成的质量偏差。

（3）采用管线综合布置技术，工人劳动作业强度比凭施工经验作业低80％，每日作业量比传统人工安装做法效率提高1.5倍，且大大缩短施工工期，大面积施工效果非常显著。

第四节工程案例

案例一宸鸿科技四期F厂房工程

1．工程概况

宸鸿科技四期F厂房工程，位于厦门火炬信息光电园（高崎机场对面），建筑总高度45.20m，总建筑面积135000m2。

建筑层高：

底层为10m，二层为7.5m，三层为5.3m，四～六层为6.4m，屋面构架为3.2m不等。

合同造价2.35亿元，该厂房设计功能为透明玻璃投射电容触控模块制造洁净厂房，单栋厂房面积总计13.5万㎡。

综合管线主要由建筑给水排水及采暖工程、建筑电气工程、智能建筑工程、通风与空调工程及工业管道工程5个分部工程组成。

各类综合管线种类齐全，相互犬牙交错，综合管线安装工程量巨大，空间交叉复杂，如何实现各专业管线综合布置力求在相对有限的空间里更科学、合理、美观，对专业技术人员聪明才智成为一项严峻考验。

开工时间为2010年9月10日，竣工时间为2011年8月26日。

2．施工情况

该管线综合布置分项工程于2010年12月20日开始启动，共完成各层机电综合管线平面图26张、各管线密集区域剖面图59张；天棚综合管线图28张、机房的布置图15张、各区剖面图36张；水泵房立面图3张、剖面图6张、设备管道安装大样图16张；各配电房桥架斜视图10张、准确的设备安装平面图25张、立面图25张；冷冻机房的管线走向斜视图6张、设备安装大样图3张；其他设备机房的管线布置图3张；各配电箱/柜的立面布置图9张。

合计深化设计制图270张，2011年3月20日完成深化设计，并付诸实施，有效地指导了现场施工，使建筑给水排水及采暖工程、建筑电气工程、智能建筑工程、通风与空调工程及工业管道工程5个分部工程施工进展顺利，2011年8月26日圆满完成施工任务。

3．工程评价

由于采用了管线综合布置超前控制技术，人工作业技术含量大幅度降低，大大降低了返工工作量，节约了大量人工成本费用，同时施工质量得到明显提升，未出现因各专业管线综合布置在相对有限的空间矛盾返工现象，安装工程施工一次成优。

目前一至四层安装工程5个分部工程各系统已投入使用，使用结果显示，各系统运行平稳，管线综合布置合理，管线走向清晰美观，得到业主好评。

该工程已通过“主体结构优良”评审，正在申请“鼓浪杯”验收。

该工程拟申报“鲁班奖”。

案例二厦门革新塑胶制品有限公司一期3#厂房工程

1．工程概况

厦门革新塑胶制品有限公司一期3#厂房工程，位于杏林杏北工业区三南路北侧，建筑总高度20.55m，总建筑面积15558.5m2；建筑层高：

底层为6m，二层～四层为4.8m；合同造价0.35亿元；该厂房设计功能为休闲塑胶制品厂房。

综合管线主要由建筑给水排水及采暖工程、建筑电气工程、智能建筑工程、通风与空调工程及工业管道工程5个分部工程组成。

各类综合管线种类繁多，相互犬牙交错，综合管线安装工程量较大，空间交叉复杂。

开工时间为2004年9月18日，竣工时间为2006年1月26日。

2．施工情况

本工程开工二周后即将各专业设计图电子版收集齐全，并组织各专业技术人员在计算机上实施综合管线预装配合成，最终深化设计成果报设计、业主、监理等确认后，在施工中付诸实施，安装工程施工一次成优。

项目部保质保量按期完成了施工任务。

3．工程评价

本工法的应用得到施工班组及各参建单位好评，安装工程各系统已投入使用5年，使用结果显示，各系统运行平稳，管线综合布置合理，管线走向清晰美观，该项目获“闽江杯”。

案例三泉州宝马4S店工程

1．工程概况

泉州宝马4S店工程，位于泉州汽车城内，建筑总高度22.8m，总建筑面积11743m2。

建筑层高：

底层为10m，二层为3.2m，三层为4.8m，四层为4.8m。

合同造价16511950元，该4S店设计功能为整车销售、零配件、售后服务、信息反馈等综合性服务大楼。

综合管线主要由建筑给水排水及采暖工程、建筑电气工程、智能建筑工程、通风与空调工程及工业管道工程5个分部工程组成。

各类综合管线种类齐全，相互犬牙交错，综合管线安装工程量大，空间交叉复杂。

开工时间为2010年11月1日，竣工时间为2011年6月30日。

2．施工情况

该管线综合布置分项工程于2011年3月20日开始施工，该工法有效地指导了现场施工，使建筑给水排水及采暖工程、建筑电气工程、智能建筑工程、通风与空调工程及工业管道工程5个分部工程施工进展顺利，2011年6月15日圆满完成施工任务。

3．工程评价

由于采用了管线综合布置超前控制技术，人工作业技术含量大幅度降低，大大降低了返工工作量，节约了大量人工成本费用，同时施工质量得到大幅提升，未出现因各专业管线综合布置在相对有限的空间矛盾返工现象。

目前一至四层安装工程5个分部工程各系统已全面投入使用，使用结果显示，各系统运行平稳，管线综合布置合理，管线走向清晰美观，得到业主好评。