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摘要：針對地鐵機電安裝工程中地下空間限制、工作量大，傳統施工設計方式效率低等特點，本文以無錫地鐵4號線體育中心站機電安裝工程為例，介紹了集BIM、模塊化、智能制造、裝配化施工等技術的應用，有效保障了項目施工質量，節約了成本，提高了項目的施工效率。

關鍵詞：地鐵模塊化;裝配式;工廠化預制;機電安裝

隨著城市化率不斷提高，城市地鐵緩解了日益擁擠的交通現象，已經逐漸成為非常重要的交通工具，中國城市地鐵已經進入了一個蓬勃發展時期，也是地鐵機電設備安裝工程的全面發展和創新應用時期。因此，做好城市地鐵機電設備安裝工程的標桿性創新應用具有重要意義[1]。本文通過對地鐵機電安裝工程中裝配式預制模塊化的應用研究，融合BIM、模塊化、裝配式、工廠化預制等新技術在無錫地鐵4號線體育中心站展開創新應用，該成果的實施對提高地鐵機電安裝工程全生命周期質量水平起到了重要作用。

1工程概況

體育中心站是無錫市軌道交通4號線一期工程第9個站，位于蠡溪路與太湖大道交叉口處。車站周邊為公共、商業金融用地及部分居住用地。車站有效站臺中心里程為右DK12+241.443。該站為地下兩層雙柱14m寬島式站臺車站，共設3個出入口、2個直通地面的安全出口。計算站臺長度118m，站臺寬度為14m，車站外包總長322.0m，標準段外包總寬22.7m,設降壓變電所。車站主體建筑面積為13,611m2，車站附屬建筑面積4323m2，車站總建筑面積17,934m2。

2裝配式模塊化技術應用

在裝配式預制模塊化的應用研究中，引進BIM技術、物聯網技術，大數據分析等技術對預制模塊化進行優化設計[2]，并配合模塊化的預制生產進行生產線設備的改造升級，提高模塊化生產質量以及管理水平。模塊化應用研究的技術路線見圖1。預制模塊化應用，在現場取消繁雜的安裝施工，絕大部分工作在工廠完成，場拼裝用時短，加快項目施工進度，模塊化工廠生產安裝以及整體運輸，減少現場建筑垃圾，大幅降低了操作工人勞動強度。

2.1BIM模塊化設計

無錫地鐵體育中心站站廳層B端環控機房運用BIM技術實施預制模塊的模型劃分、設計優化，主要設備及其附屬管道，按照施工空間、功能、結構等因素拆分為8個模塊（見圖2），分別為水處理器模塊2個、分集水器模塊2個、泵組模塊2個及冷水機組管道模塊2個。根據模塊和模塊之間對接的節點形式、要求偏差等問題，優化模塊組成，其中空調箱體積較大，選擇按傳統方式進行施工。冷水機組如與相關管道組合成模塊，會因為尺寸較大而無法吊裝運輸，所以采用冷水機組單獨安裝。在模塊劃分時，運用空間分析程序和計算機模擬仿真技術對機房機電設備施工的工序進行模擬仿真，驗證模塊劃分的可行性，進一步優化模塊，形成滿足預制加工、運輸及施工空間要求的模塊結構。

2.2工廠模塊化預制

機電安裝工程的模塊化安裝將機電工程系統的相近區域、相同功能等機電設備、管線組合成不同的模塊，將不同的模塊在預制工廠內預制完成后運輸至施工現場，再將各不同模塊組合安裝連接，完成整個機電安裝工程的施工。（1）模塊化預制加工出圖運用BIM技術對無錫地鐵體育中心站站廳層B端環控機房進行模塊化劃分后，對預制段進行編碼，便于部品部件在工廠預制中的有效管理。預制模塊化編碼圖（見圖3），包括模塊裝配安裝總圖、模塊間安裝連接節點圖、構配件預制生產圖等，表達方式包括總平面圖、立面圖、剖面圖等，以及所需的預制加工及安裝裝配的技術要求等。（2）工廠化預制加工在加工工廠、車間以及有加工、組對制作條件的場地，按照預制生產加工圖紙進行模塊化預制生產，同時必須具有比較完備的生產工藝及工裝設備設施，完善的質量管理體系和必要的試驗檢測手段。預制所用材料、規格型號應符合設計要求。以自動化較高的管道切斷坡口一體機、自動焊接設備進行管道的預制生產（見圖4），以組對工裝、柔性組合工裝夾具等進行高精度的組對和組裝裝配，從而提高焊接質量、焊縫外觀質量及組裝質量。（3）模塊化組裝及調試在預制工廠內按不同的功能要求，組裝成模塊實體（見圖5），完成檢驗檢測、試車試壓，以確保功能模塊的質量。模塊內部管件、管道在工廠進行焊接、法蘭連接等，以節約大量時間，減少無錫地鐵體育中心站站廳層B端環控機房施工現場明火作業，優化機電安裝現場環境，降低安全隱患。

2.3裝配化施工

無錫地鐵體育中心站站廳層B端環控機房模塊制作并完成出廠檢驗測試后，按施工進度要求，吊裝至運輸車輛運至施工現場，采用整體式運輸、吊裝及平面轉運等方式就位于相應位置。模塊化安裝因具有框架，土建基礎按模塊的重量、規格及尺寸進行基礎施工。通過垂直和水平位置的調整使得模塊的高度及模塊間的相對位置符合安裝要求。模塊的垂直及水平位置定位后，對土建基礎進行二次灌漿，使土建基礎平整。所有模塊安裝就位后，進行模塊間的管道連接，模塊間的管線節點采用拼接形式安裝裝配。裝配施工效果見圖6。無錫地鐵體育中心站站廳層B端環控機房模塊化裝配式施工采用統一的預制加工工藝和質量管理標準，使每個安裝部位的管線、部件等都具備相同外觀特點，在組裝后的模塊成品中可實現外觀的美觀與整齊，同時提高了空間利用率。

3仿真分析

為滿足地鐵環控機房及消防泵房模塊化應用需求，在模塊化預制前，對離心泵模塊底框基礎、門型支架等受力做了仿真分析。離心泵模塊底框承重5000N（兩臺水泵和管道等），底框基礎采用條形基礎，質量為386.776kg，體積為0.0493967m3，密度為7830kg/m3，重量為3790.4N。在5000N的負載下，最大變形量0.2mm，符合安全使用要求門型支架上方管道承重為7200N，底部采用螺栓固定地面基礎。質量密度為7830kg/m3，屈服強度為2.35×108N/m2，張力強力為3.9×108N/m2，彈性模量為2.1×1011N/m2，泊松比為0.274，質量密度為7830kg/m3，抗剪模量為8.24×1010N/m2，在7200N負載下，最大變形量約為0.8mm（見圖8），滿足安全使用要求。

4結語

裝配式模塊化施工技術在地鐵機電設備安裝工程中的應用，不僅提高了從設計、預制、到運輸安裝的標準化程度，而且提高了施工質量，縮短了施工工期，降低了對環境的影響。

作者：朱剛 劉旭東 單位：無錫地鐵集團有限公司 無錫市工業設備安裝有限公司