基于DFMA的消防泵房施工方法

摘要

本发明涉及建筑施工技术领域，公开了一种基于DFMA的消防泵房施工方法，包括以下步骤：采用BIM技术对设备机房进行深化设计；将BIM模型与现场导出的三维点云模型进行重合对比；使用支架载荷计算软件进行支架荷载复核；将消防泵房按消防泵房设备管线排布情况及计划施工顺序划分多个区域；对消防泵房内设备进行模块化拆分，并对各构件进行拆分；使用3D打印技术对设备进行施工次序进行模拟，并制作3D模型；在施工现场内使用移动式加工厂对管道及支架进行预制；现场装配安装。采用本发明提供的消防泵房施工方法，不仅方便施工，而且节约运输成本，提高了施工效率，缩短了二次修改时间，易于推广使用。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别是涉及一种基于DFMA的消防泵房施工方法。

背景技术

机电设备机房安装一直以来都是机电系统施工的重点难点，传统设备机房施工需要在土建移交设备机房作业条件后，采用在机房内现场测量、管道现场切割、现场组对施焊的施工方法，有着施工时间长、施工人员要求高、作业环境差的缺点。

近年来机电系统安装技术随着BIM深化设计技术及工厂化预制技术的发展，机房管道设备施工采用“BIM技术+工厂化预制+现场装配”施工的方式也越来越普及，该技术的应用在提升设备机房整体施工质量、安全、进度管理的同时，还能大幅度降低整体施工作业时间。但由于管道工厂化预制对厂房选择及运输有较高要求，不仅难以对该项成本进行有效控制，而且运输成本高，施工效率慢，二次修改时间长，严重影响施工效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于DFMA的消防泵房施工方法，方便施工，节约运输成本，提高施工效率，缩短二次修改时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于DFMA的消防泵房施工方法，包括以下步骤：

采用BIM技术对设备机房进行深化设计；

将BIM模型与现场导出的三维点云模型进行重合对比；

使用支架载荷计算软件进行支架荷载复核；

将消防泵房按消防泵房设备管线排布情况及计划施工顺序划分多个区域；

对消防泵房内设备进行模块化拆分，并对各构件进行拆分；

使用3D打印技术对设备进行施工次序进行模拟，并制作3D模型；

在施工现场内使用移动式加工厂对管道及支架进行预制；

现场装配安装。

优选地，采用BIM技术对设备机房进行深化设计时，需根据厂家提供的管件、设备等资料，调整修正通用族库模型的模型参数，确保整体模型精度达到LOD400。

优选地，运用红外线测距仪和三维激光扫描技术对机房现场结构进行实测，将现场导出的三维点云模型与BIM模型进行重合对比，确保模型与现场误差在±10mm以内。

优选地，消防泵房分为四个区域，分别为：水泵设备及引上管部分、消防及喷淋给水管部分、减压阀组部分、消防水箱及水泵进水管部分。

优选地，制作3D模型时采用3D打印机打印出每一段预制管道和构件，采用模块化方式打印泵组，然后将模块化泵组与管道、构件进行分段拼装。

优选地，所述模块化泵组包括泵体，所述泵体上设有相连通的进水口和出水口，所述进水口上设有进水管，所述进水管远离所述泵体的一端设有进水法兰，所述出水口通过软接头连接有出水管，所述出水管的远离所述泵体的一端设有出水法兰，所述泵体的底部设有水泵架。

优选地，移动式加工厂为将管道预制的核心设备分别安装在可移动的集装箱内，将工位架和物流系统设计成可拆装式。

优选地，现场装配安装包括以下步骤：

对工人进行施工技术交底，明确施工工艺和技术要点、仪器操作方法、要领、质量控制措施、安全控制措施等；

在机房中选择一个安装原点，所有的设备及管道构件按深化设计装配图的定位尺寸在这个原点上进行延伸安装；

整体安装，并进行管道试压清洗及试运行。

优选地，现场安装完成后应进行水压实验或气压实验，水压实验包括以下步骤：

将试压设备与试压的管道系统相连，试压用的各类阀门、压力表安装在试压系统中，在系统的最高点安装放气阀、在系统的最低点安装泄水阀；

打开所述放气阀，关闭所述泄水阀，向系统灌水，待放气阀连续不断地向外排水时，关闭放气阀；

系统充水完毕后检查系统有无渗水漏水现象。

充水检查无异常后使用试压泵进行升压；

当压力达到试验压力后，稳压8-12min；

将压力降至设计压力，停压25-35min，检验是否合格。

优选地，对支架荷载进行复核时采用MagicCAD软件计算。

本发明实施例的一种基于DFMA的消防泵房施工方法，与现有技术相比，其有益效果在于：采用现场移动式加工厂的方式对管道进行预制，同时对设备进行模块化拆分，不仅安装时可以进行装配式安装，方便施工，提高了施工效率，而且方便运输，也不需要对管道进行长途运输，节约了运输成本。同时，模块化装配也可以避免二次修改，缩短了二次修改时间。本发明操作简单，使用效果好，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明的施工方法的流程图。

图2为深化设计流程图。

图3为本发明的模块化泵组采用喷淋水泵的结构示意图。

图4为本发明的模块化泵组采用消防水泵的结构示意图。

其中：1-泵体，2-进水口，3-出水口，4-进水管，5-出水管，6- 软接头，7-水泵架，8-第一明杆闸阀，9-压力表，10-偏心变径管接头， 11-第二明杆闸阀，12-排气阀，13-消声止回阀，14-支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种基于DFMA的消防泵房施工方法，包括以下步骤：

图纸审核，其包括以下步骤：

熟悉图纸：组织参与项目的技术人员对图纸进行审核，熟悉并掌握该机房的特点和技术要求，提出可优化的建议及方案，以满足使用需求的前提下对设备摆放和管线走向进行深化，提高施工及运营效率。

收集已定板的水泵设备、流量计、减压阀组、止回阀、闸阀等的尺寸参数。

图纸会审:对于图纸表达不清的地方提前与设计进行沟通，确认设计本身意图，提出优化意见需要经设计核实后再进行下一步工作。

审核时应从施工难易程度、方便运维操作性、净空、控制电柜安装位置等方面对消防泵房图纸进行审核；

采用BIM技术对设备机房进行深化设计，确定设备管线安装走向及标高，明确各个预制管段和预制支架的形式及安装位置。采用BIM 技术对设备机房进行深化设计时，需根据厂家提供的管件、设备等资料，调整修正通用族库模型的模型参数，确保整体模型精度达到 LOD400。其具体深化设计流程如图2。

其中，创建深化设计模型包括以下要点：

1)根据项目结构图纸、建筑图纸、机电管线图纸，通过Revit软件分别创建结构、建筑墙体、机电管线的模型。

2)创建施工模型需要对每个专业有统一的规则和要求，要采用统一的坐标系、原点和度量单位，各专业的模型应协调一致，并能够集成应用。

3)当发生变更时，要及时收集信息，更新模型、模型元素及相关信息，并记录好相关的变更。

深化设计具有以下要点：

根据厂家提供的管件、设备等资料，调整修正通用族库模型的模型参数，确保整体模型精度达到LOD400，即可指导现场施工的精度。

报警阀组、旁通泄压阀组、减压阀组安装位置应有足够空间操作。符合消防给水及消火栓系统技术规范(GB50974-2014)施工标准。

控制电柜安装位置上方不应有管道经过。

电缆梯架、托盘、槽盒和管道可同一高度水平布置；与管道上下布置时，桥架在上，管道在下；在管道下方时，其正上方不宜有管道平行布置。

5)通过软件进行碰撞检查，检查各专业模型之间是否有冲突，生成碰撞报告，优化模型和生成综合管线图。

最终的BIM模型图应在原始模型元素的基础上，明确具体的标高、定位。

最终的BIM深化设计模型及综合管线图完成后，需复核各系统参数，包括管线截面尺寸、支架受力、检修空间等；

将BIM模型与现场导出的三维点云模型进行重合对比，刺猬现场复测，运用红外线测距仪和三维激光扫描技术对机房现场结构进行实测，将现场导出的三维点云模型与BIM模型进行重合对比，生成效果图及现场误差报告，确保模型与现场误差在±10mm以内。另外，还需要提前与项目使用的设备及管件厂家沟通，获取构件实物参数，保证模型中所有构件尺寸均与实物一致，确保模型准确度，此为设备、管件实物尺寸复测。

使用支架载荷计算软件进行支架荷载复核。支吊架的布置和选型：按照管道的数量、规格进行布置，运用MagicCAD支架荷载计算软件进行审核；

水泵支座深化：在本项目中，由于土建预留孔洞位置与图纸标注高度相差250mm，需要在现场原有的水泵混凝土基础上增加水泵支座以确保水泵进水管高度与孔洞高度平齐，因此在深化模型中添加水泵支座并绘制大样图提交现场制作。

将消防泵房按消防泵房设备管线排布情况及计划施工顺序划分多个区域。具体地，消防泵房分为四个区域，分别为：水泵设备及引上管部分、消防及喷淋给水管部分、减压阀组部分、消防水箱及水泵进水管部分；

对消防泵房内设备进行模块化拆分，即将设备、管路、配件、阀部件、支架等“化整为零”组合形成预制模块，改变传统方式下“边量、边焊、边改”的施工模式，预制模块整体运输至施工现场后，只需施工人员进行“乐高式”装配即可。同时对各构件进行拆分。

模块化选择适合于进行模块化拆分的预制模块要求：

1)与其他模块组对部位较少，可减少因安装精度或装配精度不足引起的二次修改。

2)模块应具备可移动性，吊装和运输应较为方便。

3)模块应具备独立性，便于单独进行保存和搬运。

根据上述原则，选择水泵设备及引上管部分进行模块式安装。制作时对需要进行模块化安装的构件进行编号并出图。

使用3D打印技术对设备进行施工次序进行模拟，并制作3D模型。制作3D模型时采用3D打印机打印出每一段预制管道和构件，采用模块化方式打印泵组，然后将模块化泵组与管道、构件进行分段拼装；

在施工现场内使用移动式加工厂对管道及支架进行预制。移动式加工厂是将管道预制的核心设备分别安装在可移动的集装箱内，将工位架和物流系统设计成可拆装式，可快速地把预制工厂从一个施工现场搬移至另一个施工现场的管道预制流水线。生产设备包含多功能冲压机、焊接机械臂等高精度连续生产设备，可全自动化完成对预制管段、预制支架进行开料、焊接制作等作业。

其中，预制加工包括以下流程：

(1)设计交底：开始构件加工前，对工人进行设计交底，明确构件预制的施工工艺和技术要点、仪器操作方法、要领、质量控制措施、安全控制措施等。

(2)管段预制：根据预制管段加工图在移动式加工厂中预制生产各类构件，包括管道切割、开孔、套丝、压槽、上漆等工序；加工成型后，对成品进行编号，方便后续现场跟踪和安装。

(3)支架预制：由于本项目存在现场施工时间短，施工空间不足的特点，本消防水泵房支架采用成品支架的安装方式。横担和竖杆的连接方式为镀锌螺栓连接，我们提前在移动式加工厂上根据支架大样加工图对支架各构件进行预制，分别对支架的横担、竖杆、掌板、堵板、加强板进行生产并焊接，完成各个成品支架构件，最后在现场定位后进行连接。

另外，整体模型深化完成后，利用3D打印机对水泵房深化模型进行三维打印，获得“缩小版”水泵房实物，用于模拟现场可能出现的施工或碰撞问题。三维打印比例如下表。

现场装配安装。现场安装包括施工实施准备、现场运输和现场装配安装，现场装配安装包括以下步骤：

1、安装交底：开始现场施工前，对工人进行施工技术交底，明确施工工艺和技术要点、仪器操作方法、要领、质量控制措施、安全控制措施等。

2、测量放线：采用模块化安装施工时，为减少安装过程中出现的整体偏差，应在机房中选择一个安装原点，所有的设备及管道构件按深化设计装配图的定位尺寸在这个原点上进行延伸安装，本项目以水泵设备安装位置为安装原点。

3、整体安装：根据现场安装便利及空间利用率原则，现场模块安装顺序为：完成消防和喷淋给水管吊装管段模块的安装，并与水泵进行管道组对；安装减压阀组管段模块；安装DN250水箱给水管道的安装以及设备连接；旁通泄压阀组模块安装；确保管道连接无误后进行管道试压清洗及试运行。

管段间连接前检查法兰盘及密封垫是否有划伤，在自由状态下检查法兰间的平行度和同轴度，在联轴器上架设百分表监视设备有无位移，管段试压吹洗后对设备进行复位检验，安装检验合格后不得承受设计以外的额外载荷。

另外，在实际应用中，管道安装完毕后，应按设计要求对管道系统进行压力试验。按试验的目的可分为检查管道力学性能的强度试验、检查管道连接质量的严密性试验。管道系统的强度试验与严密性试验，一般采用水压试验，如因设计结构或其他原因，不能采用水压试验时，可采用气压试验。

本项目为常规消防水泵房项目，故还需进行水压试验。

1、压力试验前应具备的条件：

1)试验范围内的管道安装工程除涂漆、绝热外，已按设计图纸全部完成，安装质量符合有关规定。

2)管道上的膨胀节已设置了临时约束装置。

3)试验用压力表已校验，并在周检期内，其精度不得低于1.5 级，表的满刻度值应为被测压力的1.5～2倍，压力表不得少于2块。

4)符合压力试验要求的液体已经备齐。

5)按试验的要求，管道已经固定。

6)待试管道与无关系统已用盲板或采取其他措施隔开。

7)试验方案已经过批准，并已进行了技术交底。

2、水压试验的程序、步骤方法：

1)连接。将试压设备与试压的管道系统相连，试压用的各类阀门、压力表安装在试压系统中，在系统的最高点安装放气阀、在系统的最低点安装泄水阀。

2)灌水。打开系统最高点的放气阀，关闭系统最低点的泄水阀，向系统灌水。试压用水应使用纯净水，当对奥氏体不锈钢管道或对连有奥氏体不锈钢管道或设备的管道进行试验时，水中氯离子含量不得超过25×10-6(ppm)。待排气阀连续不断地向外排水时，关闭放气阀。

3)检查。系统充水完毕后，不要急于升压，而应先检查一下系统有无渗水漏水现象。

4)升压。充水检查无异常，可升压，升压用手动试压泵(或电动试压泵)，升压过程应缓慢、平稳，先把压力升到试验压力的一半，对管道系统进行一次全面的检查，若有问题，应泄压修理，严禁带压修复。若无异常，则继续升压，待升压至试验压力的3/4时，再作一次全面检查，无异常时再继续升压到试验压力，一般分2～3次升到试验压力。

5)持压。当压力达到试验压力后，稳压8-12min，优选10min，再将压力降至设计压力，停压25-35min，优选30min，以压力不降、无渗漏为合格。

6)试压后的工作试压结束后，应及时拆除盲板、膨胀节限位设施，排尽系统中的积水。

基于DFMA的消防泵房施工方法，通过采用现场移动式加工厂的方式对管道进行预制，同时对设备进行模块化拆分，不仅安装时可以进行装配式安装，方便施工，提高了施工效率，而且方便运输，也不需要对管道进行长途运输，节约了运输成本。同时，模块化装配也可以避免二次修改，缩短了二次修改时间。本发明操作简单，使用效果好，易于推广使用

请参阅附图3-4，本实施例中，所述模块化泵组包括泵体1，所述泵体1可以为任意水泵，本实施例中分别以喷淋水泵及消防水泵为例进行说明，所述泵体1上设有相连通的进水口2和出水口3，所述进水口1上设有进水管4，所述进水管4远离所述泵体1的一端设有进水法兰，所述出水口3通过软接头6连接有出水管5，所述软接头6 优选橡胶软管接头。所述出水管5的远离所述泵体1的一端设有出水法兰，所述泵体1的底部设有水泵架7，所述水泵架7上可以设置连接装置，便于与机房内的基础设备相连接。通过在泵体1的进水口2 及出水口3分别设置进水管4及出水管5，且在进水管4及出水管5 上分别设置法兰，安装至直接将法兰与消防泵房的其他管道法兰连接即可，不仅安装简单，效率高，而且便于将泵组整体运输至施工现场。另外，由于进水管4与进水口2通过软接头6连接，使得出水法兰与其他管道连接时可以实现位置的调节，避免了二次修改。

本实施例中，所述进水管4上设有第一明杆闸阀8和压力表9，便于控制进水及观察进水压力。同时，所述进水管4与所述进水口2 之间通过偏心变径管接头10连接，所述偏心变径管接头10与所述进水管4之间通过软接头6连接，所述软接头6采用橡胶软接头，便于安装时进行微调，避免二次修改，提高了安装效率。

本实施例中，所述出水管5上设有至少一个第二明杆闸阀11，所述第二明杆闸阀11的具体数量可根据具体情况决定。同时，所述出水管5上设有排气阀12及消声止回阀13，可及时排除所述出水管5 内的水汽，保证出水正常。

本实施例中，所述进水管4及所述出水管5上均支撑有支架14，通过设置所述支架14，可有效对所述进水管4及所述出水管5进行支撑。所述支架14可以为任意形式，只需能有效支撑即可。

本实施例中的所述模块化泵组，通过将与泵体1连接的管路、配件、阀部件、支架等“化整为零”组合形成预制模块，提高了安装效率，避免二次修改。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。