魏峰,史少宇,張崇瑞,褚義成,張?jiān)?/p>
(海洋石油工程股份有限公司,天津 300461)
近年來,清潔能源產(chǎn)業(yè)是世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的一環(huán),液化天然氣(liquefied natural gas,LNG)作為清潔能源的代表,在我國傳統(tǒng)工業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等行業(yè)的應(yīng)用呈空前遞增趨勢[1]。為保證國內(nèi)LNG能源供應(yīng)充沛,國內(nèi)沿海地區(qū)通常建設(shè)LNG接收站終端作為儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)、氣化、外輸LNG的媒介。LNG接收站工程建造投資大,技術(shù)難,對建造過程中設(shè)計(jì)、采辦、計(jì)劃、費(fèi)用、施工、質(zhì)量、安全等方面管理水平要求甚高,其中計(jì)劃管理作為項(xiàng)目開工前期的先行工序,是項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營的首要步驟,總領(lǐng)全局[2]。本文將以唐山某LNG項(xiàng)目接收站4#混凝土全容式儲(chǔ)罐(20萬立方米)為例,對LNG儲(chǔ)罐工程氣升頂計(jì)劃管理進(jìn)行分析。
項(xiàng)目計(jì)劃的制定,首先應(yīng)根據(jù)里程碑節(jié)點(diǎn)來編制項(xiàng)目的總體控制計(jì)劃,再根據(jù)各自業(yè)務(wù)板塊制定分階段專項(xiàng)計(jì)劃。儲(chǔ)罐工程氣升頂是項(xiàng)目重要的分界里程碑節(jié)點(diǎn),應(yīng)制定專項(xiàng)計(jì)劃進(jìn)行跟蹤。
根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn),在常規(guī)全容式LNG儲(chǔ)罐建設(shè)過程中,一般設(shè)計(jì)、采辦、施工階段的工作可平行推進(jìn)[3]。儲(chǔ)罐工程氣升頂前期計(jì)劃的編制,首先可依據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)及描述,對項(xiàng)目進(jìn)行分解,以明確項(xiàng)目所包含的各項(xiàng)工作;其次,為了更加明確項(xiàng)目包含的各項(xiàng)工作的具體內(nèi)容和要求,需要對工作進(jìn)行描述,并制定出工作責(zé)任分配表;最后,依據(jù)工作邏輯關(guān)系和工作時(shí)間繪制出網(wǎng)絡(luò)圖,制定出包含各工序的進(jìn)度計(jì)劃[4]。
此外,在項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)中,除滿足項(xiàng)目總體計(jì)劃、招標(biāo)文件及合同的要求外,需合理規(guī)劃、分配WBS權(quán)重以及作業(yè)代碼,這對后續(xù)進(jìn)度計(jì)算及跟蹤有著重要意義。
設(shè)計(jì)是工程項(xiàng)目的基礎(chǔ),項(xiàng)目的后續(xù)施工、采辦能否順利推進(jìn),以及能否取得利潤,都取決于設(shè)計(jì)階段能否高效、有序地完成設(shè)計(jì)出圖等任務(wù)[5]。儲(chǔ)罐氣升頂設(shè)計(jì)計(jì)劃編制關(guān)鍵要點(diǎn):
(1)確定混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算及有限元分析的開展時(shí)間;
(2)確定儲(chǔ)罐土建工程樁基、承臺(tái)、墻體等施工藍(lán)圖的出版時(shí)間;
(3)確定儲(chǔ)罐安裝工程拱頂結(jié)構(gòu)、鋁吊頂結(jié)構(gòu)、抗壓環(huán)等施工藍(lán)圖的出版時(shí)間;
(4)確定穹頂管線、管嘴及其他配套工程施工藍(lán)圖的出版時(shí)間。
除必要的施工藍(lán)圖及相關(guān)計(jì)算報(bào)告外,也應(yīng)充分考慮以下因素:
(1)前期設(shè)計(jì)資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供的完整性、準(zhǔn)確性,以及關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的確定或凍結(jié);
(2)氣升頂前關(guān)鍵鋼結(jié)構(gòu)材料的采辦需求;
(3)設(shè)計(jì)圖紙交付與相應(yīng)施工作業(yè)的邏輯關(guān)系梳理;
(4)設(shè)計(jì)各專業(yè)之間的邏輯關(guān)系梳理,條件互補(bǔ)等。
采辦是設(shè)計(jì)、施工協(xié)調(diào)工作的開端。采辦計(jì)劃的編制應(yīng)考慮上游設(shè)計(jì)計(jì)劃和下游施工計(jì)劃的時(shí)間窗口[6]。儲(chǔ)罐氣升頂采辦計(jì)劃編制應(yīng)關(guān)注:
(1)樁基、承臺(tái)、墻體施工用鋼筋的采辦周期;
(2)拱頂鋼結(jié)構(gòu)模塊、墻體預(yù)埋件等預(yù)制用碳鋼材料的采辦周期;
(3)吊頂鋁板、不銹鋼材料的采辦周期;
(4)墻體模板及焊接用相關(guān)焊材的采辦周期等。
采辦通常在招標(biāo)、合同談判、提資、制造、交貨等過程中存在的不確定性因素較多,需從中選擇一些關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)作為采辦計(jì)劃的控制節(jié)點(diǎn)。待節(jié)點(diǎn)選定后,根據(jù)物資技術(shù)的復(fù)雜性、成本的高低、制造的難易程度等,編排各個(gè)階段的時(shí)間周期,從而形成完整的采辦計(jì)劃。
儲(chǔ)罐工程的施工計(jì)劃,作為施工組織設(shè)計(jì)中重要組成部分,同時(shí)也是管理和協(xié)調(diào)各項(xiàng)施工作業(yè)的重要依據(jù),施工計(jì)劃的合理性與否,將會(huì)對施工進(jìn)度、質(zhì)量、成本產(chǎn)生直接影響,科學(xué)的施工計(jì)劃能夠保證儲(chǔ)罐氣升頂里程碑節(jié)點(diǎn)的順利實(shí)現(xiàn)[7]。
儲(chǔ)罐工程氣升頂施工計(jì)劃應(yīng)全面考慮項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量、成本等方面的具體要求,并需結(jié)合以往LNG儲(chǔ)罐項(xiàng)目的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。施工總控計(jì)劃必須與建設(shè)單位進(jìn)行交底,必要的施工工序還需制定各交叉施工節(jié)點(diǎn)的交叉施工計(jì)劃及專項(xiàng)計(jì)劃,保證各分包單位的施工作業(yè)有序、高效開展。重點(diǎn)關(guān)注的交叉施工主要有以下幾點(diǎn):
(1)樁基與承臺(tái)施工交叉界面時(shí)間點(diǎn)的控制;
(2)承臺(tái)與墻體施工交叉界面時(shí)間點(diǎn)的控制;
(3)墻體施工與預(yù)埋件安裝交叉界面時(shí)間點(diǎn)的控制;
(4)拱頂模塊吊裝與墻體施工交叉界面時(shí)間點(diǎn)的控制;
(5)環(huán)梁施工與抗壓環(huán)安裝交叉界面時(shí)間點(diǎn)的控制。
全容式混凝土儲(chǔ)罐工程建設(shè)可分為外罐施工、內(nèi)罐安裝兩個(gè)階段,氣升頂工序可視為兩階段過渡對接的里程碑,標(biāo)志著儲(chǔ)罐工程關(guān)鍵路徑從外罐施工逐步轉(zhuǎn)移至內(nèi)罐安裝。因此,科學(xué)地對氣升頂計(jì)劃進(jìn)行管理對于保障氣升頂里程碑節(jié)點(diǎn)的順利實(shí)現(xiàn)尤為重要。
EPC項(xiàng)目中,設(shè)計(jì)、采辦、實(shí)體工程施工平行進(jìn)行,不確定因素較多。設(shè)計(jì)、采辦、施工之間的制約關(guān)系如圖1所示。設(shè)計(jì)和采辦相互制約,卻又共同影響著施工的開展,三者之間任何一項(xiàng)的進(jìn)度存在滯后,必然會(huì)造成項(xiàng)目總體進(jìn)度的滯后。因此,需要對設(shè)計(jì)、采辦、施工過程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行管控并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。
圖1 EPC制約關(guān)系
(1)設(shè)計(jì)過程中存在的主要風(fēng)險(xiǎn)包括:①初設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)未能及時(shí)提供;②廠家未能及時(shí)返資;③業(yè)主需要修訂或改變合同的相關(guān)條款引起大量的設(shè)計(jì)變更;④設(shè)計(jì)成果存在錯(cuò)誤、疏漏及進(jìn)度滯后。
(2)采辦過程中存在的主要風(fēng)險(xiǎn)包括:①設(shè)計(jì)無法及時(shí)提供MR文件;②供應(yīng)商交貨期延遲;③進(jìn)出口管制及經(jīng)濟(jì)制裁;④原材料價(jià)格上漲造成資金風(fēng)險(xiǎn)及供應(yīng)緊缺。
(3)施工過程中存在的主要風(fēng)險(xiǎn)包括:①樁基、土建分包隊(duì)伍未能及時(shí)到場;②土建作業(yè)面臨冬季施工,施工難度大,冬歇期不可控;③現(xiàn)場施工組織管理未能合理安排及協(xié)調(diào)交叉施工,造成窩工;④受政府及環(huán)保管控要求,商砼無法連續(xù)供應(yīng);⑤質(zhì)量、安全出現(xiàn)事故導(dǎo)致進(jìn)度滯后。
土建、安裝施工交叉界面工序繁瑣,事前計(jì)劃控制無法全覆蓋現(xiàn)場突發(fā)情況。交叉施工界面的主要管理內(nèi)容是協(xié)調(diào)各分包商的交叉施工界面和工序銜接界面,過程中應(yīng)提前做好交叉施工計(jì)劃,明確交接時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn),以此控制、監(jiān)督各家分包商。針對前述施工部分計(jì)劃編制要點(diǎn)存在的交叉施工界面,在界面管理需要明確以下2個(gè)控制要點(diǎn)。
(1)交叉施工責(zé)任明確化:各分包單位之間的交叉施工,雖然在作業(yè)空間和時(shí)間上存在重合,但是在責(zé)任界限的劃分上不可存在模糊性,需要在項(xiàng)目伊始明確各分包單位的責(zé)任,避免各自推諉造成進(jìn)度滯后。
(2)工序交接程序規(guī)范化:交接雙方在對前后兩道工序進(jìn)行交接時(shí),要將文本資料作為依據(jù),總包及交接雙方負(fù)責(zé)人需檢查交接區(qū)域的施工情況是否符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,各方確認(rèn)無誤并簽字后完成交接程序。交接區(qū)域一經(jīng)移交,代表責(zé)任轉(zhuǎn)移到下道工序的施工方,所以務(wù)必保證工序交接程序的規(guī)范化,便于后續(xù)施工管理中對責(zé)任方的追溯。
全容式混凝土儲(chǔ)罐建造已成為標(biāo)準(zhǔn)化施工,土建和安裝的工程量較為固定,可依據(jù)施工工效進(jìn)行初步測算,合理安排人力及工機(jī)具的投入,以達(dá)到最佳施工工效的目的。
20萬立方米混凝土全容式LNG儲(chǔ)罐整體工期預(yù)估在34個(gè)月,唐山某LNG項(xiàng)目4#儲(chǔ)罐氣升頂前實(shí)際工期約為14個(gè)月(已排除春節(jié)及冬季停工),工期不足整體工期50%。因此,在既定的工期和里程碑節(jié)點(diǎn)目標(biāo)面前,有必要采取一定的管理模式和控制措施對項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行跟蹤與控制。
(1)采用“強(qiáng)總包、弱分包”的進(jìn)度管理模式:總包上報(bào)項(xiàng)目總體計(jì)劃給業(yè)主、監(jiān)理后,經(jīng)批復(fù)后,下發(fā)各分包單位執(zhí)行,分包單位根據(jù)總包總體計(jì)劃節(jié)點(diǎn)及要求,編制四級(jí)進(jìn)度計(jì)劃來指導(dǎo)施工,并由分包單位定期報(bào)送進(jìn)度數(shù)據(jù)給總包,由總包單位計(jì)劃工程師負(fù)責(zé)項(xiàng)目分項(xiàng)及整體的進(jìn)度管理。
(2)采用“盯緊設(shè)計(jì)、嚴(yán)抓采辦、控制分包”的進(jìn)度控制理念:項(xiàng)目伊始,首先要盯緊設(shè)計(jì)提供儲(chǔ)罐的樁基圖紙,同時(shí)嚴(yán)抓樁基分包的招評標(biāo),迅速確定樁基分包單位,并要求樁基分包單位按合同要求執(zhí)行各項(xiàng)施工任務(wù)。待樁基工程開工后,儲(chǔ)罐承臺(tái)及上部土建、安裝等一系列的圖紙都應(yīng)根據(jù)出圖計(jì)劃按時(shí)提供,后續(xù)物資及各分包單位也應(yīng)按照采辦計(jì)劃節(jié)點(diǎn)按時(shí)進(jìn)場,并根據(jù)總體計(jì)劃對各分包單位的施工進(jìn)度進(jìn)行嚴(yán)格管控。
(3)采用“宏觀掌控、強(qiáng)化預(yù)警、重點(diǎn)出擊”的進(jìn)度控制措施:通過跟蹤項(xiàng)目的進(jìn)展情況,結(jié)合總體計(jì)劃上EPC各板塊的里程碑節(jié)點(diǎn),宏觀掌控項(xiàng)目的整體進(jìn)度;在項(xiàng)目進(jìn)行過程中,對存在滯后風(fēng)險(xiǎn)的里程碑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分,針對滯后風(fēng)險(xiǎn)高的里程碑節(jié)點(diǎn)要及時(shí)預(yù)警,對已存在滯后的里程碑節(jié)點(diǎn)要作為進(jìn)度糾偏的重點(diǎn),必要時(shí)要通過編制趕工方案、采取趕工措施來追回進(jìn)度。
以唐山某LNG項(xiàng)目4#儲(chǔ)罐為例,儲(chǔ)罐工程氣升頂計(jì)劃的關(guān)鍵路徑為:工程樁施工→隔震墊施工→承臺(tái)施工→外罐墻體施工→抗壓環(huán)安裝→環(huán)梁第一層施工→氣升頂施工。而儲(chǔ)罐承臺(tái)施工、墻體施工及氣升頂施工是氣升頂計(jì)劃關(guān)鍵路徑的重點(diǎn)作業(yè)項(xiàng),需重點(diǎn)關(guān)注。
唐山某LNG項(xiàng)目4#儲(chǔ)罐承臺(tái)的半徑為46.25 m,中心區(qū)厚1.2 m,外環(huán)區(qū)厚1.5 m,混凝土澆筑面積6 928 m2,澆筑方量約9 198 m3,屬于大體積混凝土。施工中將承臺(tái)劃分為5區(qū),采用“跳倉法”進(jìn)行施工,澆筑順序?yàn)橄戎行暮笸猸h(huán)。承臺(tái)的具體施工工序如圖2所示。
圖2 承臺(tái)施工工序
承臺(tái)整體的施工工期應(yīng)控制在50至55個(gè)日歷日,為確保承臺(tái)施工現(xiàn)場的安全和質(zhì)量,施工過程中需要對以下關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制。
(1)支撐架搭設(shè)
支撐架采用扣件式鋼管滿堂支撐系統(tǒng),施工順序?yàn)椋簻y量放線→放置鋼墊片、安置立桿、縱向和橫向掃地桿→安裝U型支托→安裝主龍骨→安裝次龍骨。在搭設(shè)過程中要及時(shí)驗(yàn)收步距、縱距、橫距和立桿的垂直度,確保符合設(shè)計(jì)要求。待支撐架搭設(shè)完成,在其上安裝底模板后,需進(jìn)行支撐架的承壓模擬試驗(yàn),以確保支撐架和地基承載力滿足強(qiáng)度要求。支撐架搭設(shè)整體工期可控制在20至25個(gè)日歷日,可分區(qū)施工,與后續(xù)鋼筋綁扎工序可交叉。
(2)混凝土澆筑
對于承臺(tái)的大體積混凝土澆筑,因其面積大、體積大,易出現(xiàn)裂縫和上表面不平整等問題,在施工中常作為控制重點(diǎn)[8]。在混凝土澆筑過程中,應(yīng)采用分層澆筑的方法,由大斜面分層下料,分皮振搗,澆筑完成后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),以控制裂縫的產(chǎn)生。儲(chǔ)罐承臺(tái)整體5個(gè)區(qū)域需先完成中心區(qū),中心區(qū)施工工期控制在15個(gè)日歷日內(nèi);中心區(qū)域澆筑完成后,可對邊緣區(qū)域的兩對稱區(qū)塊同時(shí)開展施工,工期控制在25個(gè)日歷日左右;最后剩余兩對稱區(qū)塊需等待混凝土水化熱反應(yīng)結(jié)束后1周內(nèi)完成。
儲(chǔ)罐的墻體采用混凝土建造,分12層進(jìn)行澆筑,墻體內(nèi)徑43.5 m,1~2層(變截面層)的墻體外徑為44.5~44.2 m,3~12層(標(biāo)準(zhǔn)層)的墻體外徑為44.2 m,墻體高度為47.8 m。墻體施工工序如圖3所示。
圖3 墻體施工工序
外罐墻體整體工期應(yīng)控制在130~140個(gè)日歷日,變截面層墻體施工工期約14個(gè)日歷日,標(biāo)準(zhǔn)層墻體工期約10個(gè)日歷日。因外罐墻體施工工期較長,應(yīng)制定專項(xiàng)計(jì)劃,對工序關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行跟蹤,避免延誤工程的整體推進(jìn)。在墻體的施工過程中需要對以下關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制。
(1)鋼筋網(wǎng)片的安裝
1~2層變截面墻體因內(nèi)部鋼筋綁扎工序與承臺(tái)施工有界面交叉,施工工期較3~12層標(biāo)準(zhǔn)層墻體長,儲(chǔ)罐自3層墻體起,采用雙層高度鋼筋網(wǎng)片組建墻體內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu),內(nèi)、外層鋼筋網(wǎng)片根據(jù)墻體層數(shù)奇偶不同而錯(cuò)落疊放。此方案雖減少了材料的損耗,但增加了施工難度,需增加人力投入以保證施工進(jìn)度。
(2)墻體模板的安裝
墻體模板分為內(nèi)、外墻模板,內(nèi)外各52塊,扶壁柱角模8塊,單塊模板系統(tǒng)由上、中、下操作平臺(tái)及大模板組成。墻體模板在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝,所需工字木、鋼圍檁為成品裝配件,而造型木及次龍骨需要在現(xiàn)場加工,模板的拼裝應(yīng)該在儲(chǔ)罐承臺(tái)施工期間完成。當(dāng)墻體進(jìn)行第1層時(shí),大模板及上平臺(tái)要搭設(shè)完成;當(dāng)墻體進(jìn)行第2層時(shí),中平臺(tái)要搭設(shè)完成;當(dāng)墻體進(jìn)行第3層時(shí),下平臺(tái)要搭設(shè)完成。上一層墻體澆筑完成后,同條件混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度達(dá)到15 MPa后,由上、中、下平臺(tái)及大模板組成的模板系統(tǒng)方可被提升和安裝至下一層墻體。
全容式LNG儲(chǔ)罐采用氣升頂工藝完成鋼結(jié)構(gòu)拱頂?shù)陌惭b就位。氣升頂?shù)墓に囋硎抢霉绊斉c外罐內(nèi)壁之間可形成相對密閉空間的特點(diǎn),使用鼓風(fēng)機(jī)向拱頂以下的密閉空間內(nèi)連續(xù)輸送低壓空氣,拱頂則在克服自重及與外罐內(nèi)壁之間摩擦力的情況下,被低壓空氣平穩(wěn)頂升至設(shè)計(jì)高度[9]。氣升頂工序如圖4所示。
圖4 氣升頂工序
通常儲(chǔ)罐工程在外罐墻體施工完成后的1~1.5個(gè)月內(nèi)完成氣升頂施工,氣升頂?shù)臏?zhǔn)備工作距升頂日期應(yīng)提前2周啟動(dòng),依據(jù)編制的銷項(xiàng)計(jì)劃表落實(shí)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。在氣升頂前期準(zhǔn)備過程中,需要對以下關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制。
(1)動(dòng)力系統(tǒng)安裝
在外罐門洞位置安裝4臺(tái)頂升用風(fēng)機(jī),總風(fēng)量為所需風(fēng)量的2倍以上,確保2臺(tái)失效的情況下仍能進(jìn)行升頂作業(yè)。風(fēng)機(jī)需在氣升頂前1周完成安裝、接線及調(diào)試工作。
(2)平衡系統(tǒng)安裝
為防止在氣升頂過程中,拱頂發(fā)生傾斜、傾覆等意外情況,需精確計(jì)算拱頂?shù)闹亓糠植?,通過加載配重保證拱頂?shù)闹匦奈挥趦?chǔ)罐中心位置。同時(shí),在拱頂上安裝一套鋼絲繩平衡系統(tǒng),用于拱頂升頂導(dǎo)向。為避免與環(huán)梁預(yù)應(yīng)力張拉的施工界面產(chǎn)生沖突,通常平衡系統(tǒng)的搭設(shè)會(huì)避讓主線工序而進(jìn)行穿插施工,其整體搭設(shè)工期較短,需在氣升頂前3天完成安裝。
本文以唐山某LNG項(xiàng)目儲(chǔ)罐工程4#儲(chǔ)罐為例,從計(jì)劃的編制、計(jì)劃的管理、重點(diǎn)施工作業(yè)項(xiàng)的進(jìn)度控制這三個(gè)方面,對20萬方全容式LNG儲(chǔ)罐氣升頂計(jì)劃管理進(jìn)行了全面分析,形成如下總結(jié):
(1)結(jié)合儲(chǔ)罐工程的計(jì)劃體系和實(shí)施特點(diǎn),總結(jié)出氣升頂前設(shè)計(jì)、采辦、施工計(jì)劃編制的重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng);
(2)結(jié)合氣升頂前設(shè)計(jì)、采辦及施工的風(fēng)險(xiǎn)管理要點(diǎn),交叉施工界面與管理要點(diǎn),以及進(jìn)度計(jì)劃的管理模式和控制措施,歸納總結(jié)出氣升頂計(jì)劃的管理要點(diǎn);
(3)結(jié)合氣升頂計(jì)劃關(guān)鍵路徑上重點(diǎn)施工作業(yè)項(xiàng)的工序難點(diǎn)及工期特點(diǎn),總結(jié)出重點(diǎn)施工作業(yè)項(xiàng)的進(jìn)度控制重點(diǎn)。
本項(xiàng)目首個(gè)儲(chǔ)罐,自承臺(tái)施工到完成氣升頂施工,工期較國內(nèi)同等規(guī)模LNG項(xiàng)目縮短近一個(gè)月。言而總之,本文所做的分析和總結(jié),可形成一套相對完善的氣升頂計(jì)劃管理體系,成為推動(dòng)本項(xiàng)目儲(chǔ)罐工程氣升頂里程碑節(jié)點(diǎn)順利實(shí)現(xiàn)的堅(jiān)實(shí)保障,可為同類項(xiàng)目計(jì)劃管理提供參考。