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5号冷站项目采用数字化建造理念，进行高精度BIM建模，结合机房逆作法+装配化施工，结合3D模拟技术，对现场施工进行精细化管理，安装建造高效智慧冷站。采用预制装配化施工大幅度减少现场施工工作量面临问题传统施工方式采用现场人工切割、组对、焊接、刷漆，施工全套工艺流程现场材料大量堆积、施工空间减少、高空焊接吊装交叉作业面多，不仅会带来一系列安全质量和文明施工管理问题，还会引起材料二次转运、焊接人工、安全文明措施等成本费用增加，对工程进度、安全、质量和成本管理不利。解决方案本项目经考虑，管道安装采用预制装配化施工，内容有BIM设计、工厂预制、现场施工三个环节，是在高精度BIM建模的前提下出具预制分节图，在工厂进行机械化加工，然后运输至现场安装，可大幅度减少现场施工工作量，对工程进度、安全、质量和成本管理有利
相信大家都有过装空调的经验，网上下单、空调到货、师傅上门，不一会就能享受清凉。但是，前海安装的这个“大空调”，可没这么简单！
今天，我们以前海区域集中供冷系统中心站——前海5号冷站项目为例，带大家都看看这个“大家伙”到底如何安装！
前海区域集中供冷系统是自贸区低碳生态规划的重要组成，是建设绿色自贸区的一大亮点。系统共规划10个冷站、90km市政供冷管网，总供冷量可达40万冷吨，总投资约40亿元，是目前全球规划最大的区域集中供冷群，将为前海深港合作区1900万㎡的办公、商业、酒店等公共建筑提供空调冷源服务。其中5号冷站是中心站，是前海区域集中供冷系统的监控管理中心，其一期工程已于2021年6月对外供冷。5号冷站项目采用数字化建造理念，进行高精度BIM建模，结合机房逆作法+装配化施工，结合3D模拟技术，对现场施工进行精细化管理，安装建造高效智慧冷站。
前海5号冷站项目位于前海深港合作区前湾片区8单元1街坊1地块公共空间地块地下室，与公交场站附建，一面临海、一面紧邻沿江高速桥，总装机容量3.84万RT，总蓄冰量15.38万RTh，尖峰供冷能力6.05万RT，供冷服务建筑面积约275万㎡。5号冷站是前海深港合作区前湾片区的第一个冷站，项目采用电制冷+冰蓄冷技术，分三期建设，其中一期包括3台2400RT双工况离心式高效制冷主机和1台1200RT基载离心式高效冷水机组，以及相对应的板式换热器、水泵、冷却塔、蓄冰装置等设备。
传统施工方式采用现场人工切割、组对、焊接、刷漆，施工全套工艺流程现场材料大量堆积、施工空间减少、高空焊接吊装交叉作业面多，不仅会带来一系列安全质量和文明施工管理问题，还会引起材料二次转运、焊接人工、安全文明措施等成本费用增加，对工程进度、安全、质量和成本管理不利。
本项目经考虑，管道安装采用预制装配化施工，内容有BIM设计、工厂预制、现场施工三个环节，是在高精度BIM建模的前提下出具预制分节图，在工厂进行机械化加工，然后运输至现场安装，可大幅度减少现场施工工作量，对工程进度、安全、质量和成本管理有利。
装配化施工首先要进行BIM深化设计和建模。5号冷站项目制冷机房和蓄冰槽总建筑面积仅10640㎡，管道直径最大达1.4m，共有5种运行工况，工艺系统复杂，管线排布密集，平面剩余空间不足15%，容错率低，采用BIM建模和系统深化，不仅解决管线碰撞问题，也是进行工厂预制和装配化施工的关键。项目BIM设计团队先要详细准确收集机房内设备（制冷机组、水泵、板换、阀门等）的具体尺寸等相关参数，为BIM精细建模提供数据支持。然后通过机电管线路由优化，结合高精度BIM建模，最终实现设备模型尺寸与实物尺寸偏差小于2cm，现场管线cm以内。
项目深化设计团队在设计图纸的基础上进行了颠覆性优化设计，系统走向、设备位置、管道排布全部做调整，不仅节省管道约30%，而且后期运维和二、三期施工极为便利。
在综合管道排布优化完成、设备基础位置确定后，考虑物流和现场实际转运条件，将空调水模型合理划分为多个模块，完成管段的分段、编码，并对应形成加工图、装配图，形成预制料单给至数字化工厂实现预制加工。
工厂预制是将工艺管道现场加工、焊接、组装工作改由工厂统一加工生产的做法，是在BIM设计和预制图完成后根据现场进度需求开展预制工作，其包含进料、下料、加工、编码、入库、发货等过程。
（1）管道、法兰、弯头等原材料入库时用游标卡尺、卷尺对材料来质检，质检合格后方可入库堆放。然后利用喷砂除锈设备对材料统一进行除锈处理，要求钢材表面没有可见油脂和污垢，没有附着不牢的氧化皮、铁锈等附着物为合格。
管道切割制作时，采取成批制作原则，发挥工厂设备生产效率。使用管道模块化预制加工图，将图纸参数导入工厂管道自动切割设备及焊接设备内，对管道切割下料利用八轴相贯线激光数控切割，完成对管道端面及相贯线切割。控制管道的切口无裂纹、无重皮，平整度达到一定的要求，不出现铁屑、缩口、凹凸、毛刺、氧化物等。切口位置倾斜误差不超过管道外部直径1%，且不大于2mm，管口位置开出V型坡口，将坡口开好以后，焊接管道组。
（2）利用角度可调管道组对机器人应用编程算法对管道和弯头进行自动化组对，组对完成后对管道、弯头进行点焊固定，然后将管道运送至焊接工作站进行数控焊接。
（3）对焊接完成的管段进行统一的堆放，并按照料单图中的管段编号统一贴上二维码及名称标签，随后用现场阀门对各个模块化管道进行预拼装，用法兰间的螺栓紧固连接，以此来检查管段工艺流程中的误差。连接前先检查密封垫片和法兰密封面，保证密封性达到一定的要求，连接法兰时保证法兰的平衡，误差不超过法兰外部直径的1.5%，并且不大于2mm。
编制误差修正、测量控制以及误差偏离标准，对空调机房关键预制件复核测量，将测量的点云数据生成模型，与空调机房管线BIM模型进行匹配，确保误差可控（误差范围控制在5mm以内）。参考GB50683-2011《现场设备、工业管道焊接工程项目施工质量验收规范》第八章对预制化管道进行焊缝抽样检测，通过超声检测控制焊缝质量。
管道实测实量和焊缝测试通过后，在工厂密封空间内集中喷水性防锈漆，喷漆干燥后，检查管道表面是否手感光滑、有无颗粒感，确保管道表面没有气泡、没有裂缝，油漆厚度均衡。然后对喷漆管道用防震气泡膜进行包裹，并用柔性绳索进行缠绕紧固，防止运输、搬运途中发生碰撞、剐蹭。包装好之后便可以运往现场安装了。
机房逆作法施工方式：主管道安装→设备基础浇筑→设备安装→设备与管道接驳。
针对冷站设备高位管线多、系统复杂等特点，对机电工程安装工序进行创新，5号冷站整个制冷机房采用了逆作法+装配化施工，即楼板浇筑完成就进行机电工程施工，不再受制于设备基础施工，利用垂直空间整体提升技术，进行高位管道整体提升安装，将机房施工难度最大、工期最长、工程量最多的管道，在设备安装之前就完成施工。同时，设备与主管连接采用了装配式技术，提前在工厂进行管道预制，装配率达到80%，大大减少现场焊接作业，改善了现场施工环境，再通过天宝测量机器人，进行数据测控与传递，实现管道与设备快速精准连接。逆作法工序变革使得施工空间开阔，降低了运输和施工的难度，减少了对前置条件的依赖性，进度更加可控，使得机电总包真正具备了机房先行的自主性。
5号冷站项目采用装配化施工，共形成预制分节图246份、管道机械焊接量达到1518m，占整体焊接量的70%，支管预制率达到80%，对工程质量管理和进度控制起到了关键积极作用。BIM深化技术与现场实际施工的高度结合，使得工序更合理、施工更简易，施工效果更加美观。结合3D模拟技术进行技术交底，使得施工劳务人员能宛如身临其境感受管道成型效果，饱满的空间立体感使得劳务工人具有整体思维方式，实现“撒豆成兵”让每个劳务工人具备自我判断意识和质量把控能力，减少因信息误差，理解误差所造成的实施工程质量问题。通过3D模拟技术，可以直观的观测到阀门的安装高度、手柄和执行器朝向是否一致、开启空间是否满足，管道吊装过程空间是否足够等。同时，结合天宝机器人进行现场三维精准定位和测量放线、复核现场结构偏差，保证机电管线一次成优，实现冷站机电装饰化效果，提高机房的合理性、舒适性，甚至观赏性。
冷站等大型机电安装工程采用装配化施工技术手段，大幅度减少了现场焊接等工作量，降低了大型管道的施工难度，提升了现场施工环境，有利于现场安全文明施工管理。创新预埋吊钩设计，避免了后期打膨胀螺栓的方式，极大的减少了高空作业的次数，有效的解决了超高层管道施工的难度。同时创造了安全绳的悬挂点，保证工人施工安全。
装配化施工的前两个环节BIM设计和工厂预制是在现场具备进场条件前就能提前开展的工作，一定程度上可以减少对现场作业面的依赖。同时，采用工厂机器自动化焊接，焊接质量远远高于人工焊接，能保证实施工程质量零返工对工期控制有利，对工期控制有利。
装配化施工不仅对工程安全质量和进度管理有利，还能降低人力成本，减少材料损耗和浪费。经测算，5号冷站减少现场焊接380个人工日，节省材料损耗、搬运、现场安装措施费用等共约10%。
5号冷站机电安装项目通过应用以数字化为理念，装配化施工为核心的实施工程的方案，在整个建设项目总体目标的实现过程中一直在优化施工工序，优化各类资源配置，克服工作面移交、春节假期、交叉施工等多重困难，成功完成供冷节点目标，及时保障了用户供冷需求，带来了一定社会效益。未来还将不断探索，进一步提升应用效能，为国家装配化建筑体系的设计标准化、管理信息化、安装可视化做出努力，推动机电安装高品质发展，将前海区域集中供冷系统打造变成全球领先标杆。
