中国建筑第五工程局有限公司

一、基本情况

（一）案例简介

中建五局基于机电工程的特点和构件、配件生产工厂化的理念，研制了装配式机电管线生产线，将以往施工现场的加工设备、加工工艺通过集成、优化、组合等方式形成满足不同安装需求的成套、标准加工生产设备，通过工业控制程序、工厂数字化管理平台等形成智能化生产能力。该设备实现了装配式机电模块、产品的工厂化生产，打通了从标准化的设计至现场装配的关键环节,改变了传统手工业生产存在的分散、低水平、低效率的现状，促进了技术水平的提升。

　　图1装配式机电管线生产线

（二）申报单位简介

　　中国建筑第五工程局有限公司创立于1965年，是集“投资商、建造商、运营商”三商一体的现代化投资建设集团。公司主营业务是房屋建筑施工、基础设施建造、投资与房地产开发。拥有房建、市政、公路“三特三甲”资质，总资产过1000亿元，累积投资额超3000亿元。全局拥有3万名员工，博士后、博士、教授级高级工程师等高端人才3000多人，获得鲁班奖近100项、国家优质工程奖50多项、詹天佑奖11项、全国市政金杯奖30余项，火车头奖8项。

二、案例应用场景和技术

（一）技术方案要点

中建五局的智能建造体系主要由数字化设计、自动化生产、智慧化施工、数字化交付构成，其中装配式机电管线生产线是重要组成部分。

图2中建五局智能建造体系

　　图3中建五局智能建造流程

　　装配式机电管线生产线属于自动化生产环节中重要的实施设备。按照不同产品及工艺需求，主要有风管加工生产线、管道焊接加工生产线、支架加工生产线、构件防腐除锈加工生产线。

　　设计阶段将装配式模块、产品等信息数据化、标准化，输入到相应加工生产线的操作控制平台。加工生产线的操作控制平台通过电气控制系统以动作指令的形式指挥相应的机械装置完成从原材料输入到最终产品完成的一系列动作和加工流程，包括输送、固定、切割、焊接、测量、组对、冲孔、折弯等。

　　工厂数字化管理平台包括研发设计、质量监管、企业协同、物资采购、生产计划、市场服务、成品仓储、物流运输等模块，为智能建造提供可靠的信息数据保障，实现精细化、数字化的高效生产管控效果。

装配式机电管线生产线简介表1

　　1. 基于BIM的支吊架批量加工：根据BIM模型综合排布的管道情况，点击任意位置，自动生成剖面，在剖面中智能生成联合支吊架，并自动进行力学计算，选取最优型号支吊架，导出构件清单，在加工场进行批量加工。

　　图4基于BIM的支吊架批量加工

2.基于BIM的管道预制化加工技术(水管)：根据BIM模型选取某个系统或区域的管道，对管道按标准管(9m或12m)进行分段，自动生成标准管和连接段，生产构件清单，在加工场进行批量加工。

　　图5基于BIM的管道预制化加工技术(水管)

3.基于BIM的管道预制化加工技术(风管)：根据BIM模型，将风管管件模型生成展平图，并将数据转化成机床可读的G代码，只需通过U盘将数据导入等离子切割机，即可加工生产风管，特别适合风管管件进行批量加工。

　　图6基于BIM的管道预制化加工技术(风管)

　　4.装配式机房模块制作技术：根据实际工程机房BIM模型，进行模块划分;绘制加工图纸，利用工艺流水线进行加工、组装、测试。

5.受限空间机电模块制作技术：根据受限空间机电BIM模型，进行模块设计;绘制加工图纸，利用工艺流水线进行部件加工并组装成一定形式的定制模块。

　　图7装配式机房模块制作技术/受限空间机电模块制作技术

　　(三)技术经济指标

　　经估算，装配式机电管线生产线与以上核心技术结合为机电安装工程带来的效益如下：

技术经济指标表2

　　装配式机电管线生产线适用于为安装工程量大、施工工期紧张、运输条件好的工程进行装配式模块、产品的加工制造，目前主要在房屋建筑工程、城市轨道交通工程领域进行应用。

　　三、案例实施情况

　　(一)案例基本信息

深圳国际会展中心(一期)机电承包工程项目位于广东省深圳市宝安区宝安机场以北，空港新城南部。深圳国际会展中心一期由展厅及相关配套、中央廊道、登录大厅、会议中心和地下车库及设备用房等构成，占地面积121.42万㎡，总建筑面积150.7万㎡，展厅及相关配套94.7万㎡(含地上及地下计规定面积，不含核增)，地下车库及设备用房约56万㎡。

　　图8深圳国际会展中心效果图

　　中建五局机电安装模块技术主要用于本工程位于B7区域的3#站房，站房面积约1000m2，净高5.8m，制冷功能服务范围为A6、A7、C6、C7，并与2#冷站系统通过DN350冷冻水管联动工作，平面布置如图9所示。

　　图9平面布置图

　　(二)应用过程

　　1.前期设计阶段

　　项目前期BIM深化采用基于三维模型的可视化设计，模型本身带有数据信息和工艺信息，这些数据信息将随产品的全设计期和全制造期进行流转。模型不仅能指导生产制造和资源组织，而且还可以作为自动化加工的文件。最终交付不再是传统的二维图纸，而是包含设计信息的任务清单和基于模型的图纸，

　　(1)建筑结构模型核对：为保证虚拟建造模型与现场保持一致，首先利用3D激光扫描仪对建筑结构进行实测实量。所得数据导入模型，分析现场建造误差，调整建筑结构模型。使其能真实的反应现场实体。

　　(2)设备建族：统计机房内所有相关设备，沟通厂家提供对应选型样本，创建设备模型。要求设备尺寸大小及管道接口位置及接口大小等关键数据必须精准，保证能真实反应设备形状、及接口特征。

　　制冷机组明细表3

水泵明细表4

　　3#冷站管道明细表5

　　设备建模表6

(3)设备及管道排布：机房内设备排布按功能需求合理布置设备。同类型设备成排布置，设备与设备、墙体之间距离满足检修要求。预留机房内主要通道。管道排布实现管道整体排布，大型管道成排布置，设置综合支架，支架充分利用结构梁柱，节省钢材，增加稳定性。

图10深化设计平面效果图

　　图11深化设计三维效果图

　　(4)模块化管段划分：依据管道路由、型号、重量及长度，将管道进行分解。要便于管道模块运输及安装，如图12所示。

　　图12模块化管段划分图

依据模块化管段划分图生产模块化管段编号方案图，再生成个模块化管段加工详图，如图13、14、15所示

图13模块化管段编号方案图

图14模块化管段加工详图一

　　图15模块化管段加工详图二

(6)支架系统设计：按管道重量级排布，设置支架的形式及位置，并经迈达斯软件进行有限元受力分析，保证支架设置安全可靠。

图16支架形式设计

　　图17支架受力计算

　　2.模块化加工阶段

模块化加工在中建五局安装华南装配式机电生产基地进行，工厂位于广东省东莞市黄江镇宝山工业区，占地面积约6000㎡，距离深圳国际会展中心约40公里，极大的方便了粤港澳大湾区项目开展装配式机电施工，项目主要情况如图18、19所示。

图18工厂模块化加工工厂

　　图19生产线设备

　　(1)切割下料阶段：依据设计阶段BIM模型导出物料清单，管段模块切割采用数控相贯线等离子切割机，所有配件均一次切割成型。对下料范围内的生产系统、智能物流系统、人机互动、互联网、信息控制、信息管理、数字控制、自动化运用等方面进行全面管理，采用数字化技术全面管控工艺产品设计、运行、指导、安全预警等，建立智能下料中心的全数据管理系统，拟采用物联网技术，对所有设备、管道、附件从设计、运输到现场安装进行全过程管控，如图20所示。

(2)模块组对焊接阶段：采用物流系统对切割好的配件运送至组对平台，常规模块采用机械组对平台，复杂模块采用复杂组对平台。组装好的模块采用悬臂自动焊焊接成型，特殊模块采用焊接机器人焊接成型，如图21所示

　　图21模块组对焊接

　　(3)存放运输阶段：各模块从工厂到施工现场的运输依靠卡车进行，行吊和运输过程中，通过高精度的BIM模型，对模块平衡点进行准确计算，保障运输和吊装过程中的平稳及安全。对于机组和水泵整体模块，运输到达现场后，利用拖车从前期规划好的运输通道至机房地面;而水平管线模块可以从现场吊装孔中垂直下吊，在机房内利用叉车辅助运输转移，如图22所示。

　　图22物流运输

(4)现场组装阶段：采用BIM技术模拟组装，确保各模块按编号依次组装成型，如图23所示。最终现场效果如图24所示。

图23模拟组装

　　图24效果图

　　中建五局装配式机电管线生产线

　　1.设备模块与运转设备减震断桥连接设计，精确控制基础，预埋件误差在3mm以内。

　　2.应用了DN700大口径管道地面预制整体提升技术，减少高空作业，操作都在地面完成，提升施工质量和效率。

　　3.采用倒装法施工，确保水流方向阻力最小化，达到节能减排效果。

　　四、应用成效

　　中建五局安装华南装配式机电生产基地自成立以来先后为深圳国际会展中心项目、深圳地铁9号线、东莞国贸等20余个项目供应装配式机电管线产品。其中深圳国际会展中心项目3号制冷机房最具代表性，该机房如按传统施工建设，检修通道仅2m宽，现在宽度达到了3.5m。如采用传统施工，土建主体结构耗时90天，机电安装再耗时62天，施工总周期长达152天;而采用装配式机电管线，土建主体结构耗时90天，土建主体结构施工的同时机电预制用时30天，现场装配及调试20天，施工总周期仅为140天，节省建造费用总额高达40余万元。

　　传统制冷机房与装配式制冷机房对比表7

　　执笔人:

　　中国建筑第五工程局有限公司(熊威、屈波、姚传联、晏宇春、欧阳学)

　　审核专家:

　　任成传(北京市燕通建筑构件有限公司，总经理)

　　韩彦军(河北新大地机电制造有限公司，副总经理)