王永興， 徐善輝， 徐學(xué)軍， 鄭德勇

(海洋石油工程(青島)有限公司， 山東 青島 266520)

0 引 言

目前海洋工程鋼結(jié)構(gòu)的建造模式主要采用傳統(tǒng)的順序建造，即先將模塊的結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行分段分片建造，再進(jìn)入舾裝車間預(yù)舾裝，然后將結(jié)構(gòu)片運(yùn)輸?shù)跹b到滑道或總裝墊墩上，最后再進(jìn)行機(jī)管電等專業(yè)的總裝工作。在這一建造過程中，由于各專業(yè)的總裝過程是順序開展的，總裝階段不可避免地出現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞，碰撞出現(xiàn)后就須對(duì)已就位的結(jié)構(gòu)桿件進(jìn)行反復(fù)切割、焊接、打磨、補(bǔ)漆等操作，還須進(jìn)行大量的腳手架高空作業(yè)，這不僅增加項(xiàng)目成本，還增加高空作業(yè)的施工風(fēng)險(xiǎn)。

為彌補(bǔ)傳統(tǒng)順序建造方法的缺陷，海洋鋼結(jié)構(gòu)的很多建造單位都在積極推行一體化建造模式，并在許多工程項(xiàng)目中都取得實(shí)質(zhì)性的成果[1-4]。鑒于傳統(tǒng)建造模式的缺陷，后續(xù)項(xiàng)目開工之初便會(huì)考慮一體化建造的可行性。一體化建造模式旨在提高車間預(yù)制階段甲板片的完整性，降低總裝階段現(xiàn)場(chǎng)安裝和修改的工作量，減少油漆破壞和補(bǔ)漆的工作量，從而達(dá)到節(jié)約成本和提高效率的目的。

1 傳統(tǒng)建造模式的缺陷

傳統(tǒng)建造模式的缺點(diǎn)主要在于總裝過程的順序進(jìn)行會(huì)不可避免地造成預(yù)舾裝件(油漆噴涂完成的桿件)的反復(fù)修改，增加總裝階段油漆破壞和修補(bǔ)的工作量，并因此增加高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)[5]。具體來說，傳統(tǒng)建造模式的問題可以分為以下幾類。

1.1 總裝過程中的專業(yè)間碰撞

建造開工后，受設(shè)備資料、業(yè)主需求等因素的影響，詳細(xì)設(shè)計(jì)管線三維圖紙(Isometric Drawing)會(huì)升版修改，這就可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或者其他專業(yè)一系列的現(xiàn)場(chǎng)修改。如圖1所示，在結(jié)構(gòu)片已經(jīng)安裝就位的情況下，正在吊裝的管線(詳細(xì)設(shè)計(jì)升版修改而增加的管線)因無法穿過結(jié)構(gòu)梁間的空間而完成總裝，只能將結(jié)構(gòu)片外側(cè)圖示的梁切斷，待管線安裝就位后再進(jìn)行焊接修復(fù)。

圖1 管線與結(jié)構(gòu)碰撞

1.2 側(cè)裝工序的影響

業(yè)主供貨設(shè)備或工藝管線延遲到貨已經(jīng)成為現(xiàn)行工程項(xiàng)目的常態(tài)，不少項(xiàng)目在投標(biāo)時(shí)就開始評(píng)估設(shè)備未及時(shí)到貨對(duì)工期和建造過程的影響。通常情況下，對(duì)于晚到貨的材料，現(xiàn)場(chǎng)都是采用側(cè)裝的方法進(jìn)行安裝。側(cè)裝是從模塊的側(cè)面安裝，首先須清除側(cè)裝路徑上的所有桿件，然后鋪設(shè)特殊的側(cè)裝平臺(tái)，通過懸掛于上層結(jié)構(gòu)梁的倒鏈，逐步將設(shè)備或管線挪動(dòng)至安裝位置。待側(cè)裝完成后再恢復(fù)已切割的桿件。這一過程大量破壞已安裝桿件，須投入大量人力和施工機(jī)具工時(shí)進(jìn)行切割、打磨、焊接和補(bǔ)漆工作。圖2為大型風(fēng)管的側(cè)裝案例，先搭設(shè)臨時(shí)平臺(tái)，將風(fēng)管吊運(yùn)至平臺(tái)上，然后通過懸掛于上層甲板片的倒鏈將其挪動(dòng)至最終位置。

圖2 風(fēng)管側(cè)裝

1.3 散件的預(yù)制精度

散件，如直梯、斜梯和欄桿等三級(jí)結(jié)構(gòu)的總裝順序一般都放在最后，即在主次結(jié)構(gòu)、主要管線、大中型設(shè)備安裝完成之后再進(jìn)行安裝。通常，這些三級(jí)結(jié)構(gòu)在主次結(jié)構(gòu)上都設(shè)計(jì)有對(duì)應(yīng)的連接或加強(qiáng)筋板，且這些筋板與主結(jié)構(gòu)是焊接在一起的。

如此類筋板能在甲板片預(yù)制階段與甲板片一起預(yù)制和噴涂，便可以減少總裝階段的油漆破壞和補(bǔ)漆的工作量。但實(shí)際上，由于三級(jí)結(jié)構(gòu)在預(yù)制過程中的誤差，后期總裝過程中可能出現(xiàn)與此類筋板無法對(duì)齊對(duì)正而不能正常安裝的情況。

圖3所示的欄桿生根點(diǎn)加強(qiáng)筋板就是為了考慮到欄桿預(yù)制的誤差可能會(huì)引起欄桿立柱和筋板不能對(duì)正的情況，所以安排在總裝階段，待桿安裝完成后再進(jìn)行安裝的。因此，不可避免地須對(duì)筋板位置處的油漆進(jìn)行破壞，然后再補(bǔ)漆。

圖3 欄桿處加強(qiáng)筋板的安裝

1.4 場(chǎng)地資源的限制

場(chǎng)地資源，如預(yù)制車間尺寸、運(yùn)輸小車和吊機(jī)的工作能力，都會(huì)對(duì)甲板片的劃分及桿件的散裝(噴涂完成后，總裝階段再進(jìn)行安裝的桿件)有很大影響，進(jìn)而增加總裝階段油漆破壞和修補(bǔ)的工作量，從而影響施工成本。吊裝運(yùn)輸設(shè)備對(duì)甲板片散裝情況的影響主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：運(yùn)輸小車在甲板片下方的布置區(qū)域范圍內(nèi)的桿件必須散裝；吊裝過程中與鋼絲繩碰撞的結(jié)構(gòu)件必須散裝；吊裝過程中局部受力或者變形比較大的桿件必須散裝。

如圖4a)所示，設(shè)計(jì)安裝在甲板片下方的電儀支架和管支架影響甲板片的運(yùn)輸，故須放到總裝階段安裝；這些散件在總裝過程中的安裝，須對(duì)已經(jīng)噴涂區(qū)域的油漆進(jìn)行破壞，待散件焊接就位之后，再進(jìn)行焊后打磨、補(bǔ)漆工作，如圖4b)所示。

圖4 運(yùn)輸小車對(duì)散裝情況的影響

2 一體化建造推薦做法

為減少總裝過程中桿件反復(fù)切割、打磨、焊接及油漆修補(bǔ)的工作量，本文針對(duì)傳統(tǒng)建造模式的上述缺陷，結(jié)合海洋石油工程(青島)公司近年來運(yùn)行項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)以下幾項(xiàng)要點(diǎn)，可用于提高一體化建造的程度。

2.1 加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的合作

一體化建造如需順利實(shí)施，首先必須加強(qiáng)項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)間的合作。業(yè)主應(yīng)該加強(qiáng)其供貨范圍內(nèi)設(shè)備管線的采辦管理，保證按計(jì)劃到貨，避免側(cè)裝；詳細(xì)設(shè)計(jì)階段須確保項(xiàng)目的完全設(shè)計(jì)和準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，做好3D模型碰撞檢測(cè)，避免在現(xiàn)場(chǎng)建造時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)升版修改，且配管、電氣儀表各專業(yè)的圖紙，特別是生根于結(jié)構(gòu)上的支架圖紙須與結(jié)構(gòu)專業(yè)的圖紙同時(shí)下發(fā)，以便這些結(jié)構(gòu)能在甲板片預(yù)制階段安裝；加工設(shè)計(jì)階段根據(jù)各專業(yè)的項(xiàng)目特點(diǎn)，結(jié)合建造場(chǎng)地資源條件，各專業(yè)間加強(qiáng)溝通，進(jìn)行碰撞校核，編制切實(shí)可行的一體化建造方案；現(xiàn)場(chǎng)施工單位須嚴(yán)格按照一體化建造方案進(jìn)行施工，提高工程精度，減少建造誤差原因?qū)е碌默F(xiàn)場(chǎng)修改，確保一體化成果的順利轉(zhuǎn)化。

2.2 增加預(yù)安裝環(huán)節(jié)

在甲板片運(yùn)輸過程中，下方小車布置區(qū)域內(nèi)的桿件必須散裝。對(duì)于懸掛支架比較多的中間層甲板片，后期總裝過程中，甲板片下方支架生根區(qū)域的油漆破壞量和修補(bǔ)量都比較大。為提高一體化建造的程度，減少由此引起的高空打磨、焊接、補(bǔ)漆的工作量，可以考慮增加預(yù)安裝的建造環(huán)節(jié)。所謂預(yù)安裝，即甲板片從噴涂車間運(yùn)輸?shù)浇ㄔ靾?chǎng)地之后，將不影響吊裝的桿件進(jìn)行地面安裝的過程。具體來說，預(yù)安裝環(huán)節(jié)主要有2種方式：(1)甲板片從舾裝車間運(yùn)輸?shù)娇傃b場(chǎng)地之后(吊裝之前)，將其擺放到已經(jīng)布置好的一體化建造墊墩上，如圖5所示。在地面上將因運(yùn)輸原因而散裝的管線、管支架等桿件焊接補(bǔ)漆完成，然后再進(jìn)行吊裝，以減少高空作業(yè)的工作量，節(jié)省吊機(jī)資源。(2)在吊機(jī)工況滿足要求的情況下，可以考慮在總體吊裝之前，將2層甲板片先預(yù)先總裝在一起，然后整體吊裝，如圖6所示。這樣既能保證2層之間的支架類和墻皮類結(jié)構(gòu)安裝完成，又能減少高空作業(yè)的工作量，可以有效地提高一體化建造的程度。

圖5 預(yù)安裝過程

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

通過前面的敘述分析不難發(fā)現(xiàn)，提高一體化建造程度的一個(gè)重要內(nèi)容就是優(yōu)化直梯、斜梯、欄桿等三級(jí)結(jié)構(gòu)，以及支架類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和安裝方法，盡量減少此類結(jié)構(gòu)的安裝對(duì)油漆的破壞。

2.3.1 預(yù)制件標(biāo)準(zhǔn)化

通過詳細(xì)設(shè)計(jì)與加設(shè)加強(qiáng)協(xié)作，在小型設(shè)備托架，如風(fēng)機(jī)風(fēng)閘、燈具、接線箱等設(shè)備支架的設(shè)計(jì)過程中考慮一體化建造模式的需求，將其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，并要求供貨廠家按照我方需求生產(chǎn)，目的在于減少總裝過程中油漆的破壞和修補(bǔ)的工作量。

圖6 2層甲板片整體吊裝

如圖7所示，BZ 34-2/4WHPB組塊一體化建造采用新型電纜橋架支撐，解決因托運(yùn)小車路徑限制導(dǎo)致橋架支撐不能一體化安裝的難題。在甲板片預(yù)制階段，將支架生根點(diǎn)筋板(該筋板高度較小，將其提前焊接到甲板片下方不會(huì)影響運(yùn)輸小車的布置)焊接到甲板片上。在總裝過程中，采用的成品橋架支撐只須進(jìn)行切割操作并與生根點(diǎn)筋板進(jìn)行螺栓連接即可，不須焊接和噴涂，不須出預(yù)制圖紙，不用采辦散鋼，免除預(yù)制、噴涂作業(yè)，與傳統(tǒng)預(yù)制支架相比可縮短70%以上工期。

圖7 新型電纜橋架支撐

2.3.2 三級(jí)結(jié)構(gòu)采用新的連接方式

考慮到三級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)制精度可能會(huì)導(dǎo)致安裝問題，這些三級(jí)結(jié)構(gòu)在甲板片上的加強(qiáng)筋板或者生根點(diǎn)都未隨甲板片一起預(yù)制，而是安排在總裝階段，待三級(jí)結(jié)構(gòu)安裝之后再安裝加強(qiáng)筋板和生根點(diǎn)，因此不可避免地增加油漆破壞和后期修補(bǔ)的工作量。

圖8所示的欄桿承插式生根點(diǎn)，允許欄桿預(yù)制過程中有較大的預(yù)制誤差，能夠方便總裝階段欄桿的順利安裝。因此，可在甲板片預(yù)制階段將這些生根點(diǎn)進(jìn)行安裝，避免總裝階段對(duì)油漆破壞和修補(bǔ)的工作量。

圖8 欄桿立柱的承插式連接

3 結(jié) 論

一體化建造旨在通過提高甲板片整體預(yù)制程度，減少總裝過程中油漆反復(fù)打磨和修補(bǔ)的工作量，達(dá)到降本增效的目的。本文通過對(duì)傳統(tǒng)建造模式缺陷的分析討論，結(jié)合建造過程中的實(shí)際案例，初步總結(jié)出一體化建造模式下的項(xiàng)目管理、詳細(xì)設(shè)計(jì)、采辦、加設(shè)和建造等諸多環(huán)節(jié)應(yīng)該注意的問題。預(yù)安裝環(huán)節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)可以作為一體化建造模式的推薦做法，對(duì)后續(xù)項(xiàng)目開展一體化建造有一定的指導(dǎo)意義。

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