國際EPC工程模塊化策劃思路研究

常立仁

（上海十三冶金建設有限公司，上海201900）

0 引言

作為一種先進的項目實施理念，模塊化施工在發達國家應用較為普遍，國內各行各業也紛紛開始關注這一動向，并已出現不少模塊化生產基地。然而，由于國際EPC工程總承包項目牽涉因素繁雜，環節眾多，要想將模塊化理念成功運用于其中，必須結合項目具體現場、道路、信息化水平等條件，與設計、制造、貨運、施工等單位密切合作、通盤科學策劃。本文將論述國際EPC工程模塊化策劃的一般思路。

1 模塊化策劃的組織與調研

1.1 成立專門的模塊化策劃機構

設計前應聯合設計、主要設備制造商、物流貨運等單位，成立模塊化工作組，落實各專業模塊化策劃人員，確定管理工作流程，確保協調一致地推進模塊化策劃工作。必要時聘請外部專家或咨詢公司協助策劃模塊化建模，共同研究設計、制造、運輸和施工過程模塊化技術，設立課題制定計劃并實施，定期小結并通報進展，協調解決問題。

1.2 模塊化條件調研和資料收集

各專業人員密切配合，全面、充分考慮設計、采購、組裝、物流運輸、模塊保護、港口裝卸、項目當地運輸與安裝等環節，詳細調研工廠、組裝地點、道路、橋梁、碼頭等客觀資料數據和制約因素。

2 總體思路及重點工作環節

模塊化策劃工作總體思路：（1）結合項目各專業實體內容，進行方案策劃，界定模塊化項目；（2）會同各專業技術專家交流討論，分析、評估方案的實施可行性；（3）完成模塊化方案、調整確定模塊化項目；（4）完成模塊化項目設計、組裝、出港、上岸、內陸運輸和安裝方案；（5）完善關鍵和輔助設備結構的模塊作業設計，論證其可靠性；（6）指導模塊化實施過程，包括道路建設、場地租賃、河流通淤、橋梁加固、船只及大型機械設備租賃等。

關鍵環節策劃的工作要點：（1）模塊設計。模塊化項目設計是模塊化工作的關鍵，很大程度決定了模塊化工作的成敗。1）要對相關各專業技術人員進行模塊化技術培訓，包括模塊化專業技術、模塊化設計規范、項目實施流程，確保設計過程能充分考慮組裝、包裝、保護、運輸、安裝等過程方法和要求，考慮構件在各環節的特殊狀態和特殊受力情況，還要考慮模塊的尺寸、重量與運輸、吊裝的密切配合，最終使包裝模塊的安裝簡單易行，減少安裝工程量。2）設計中盡量采用3D仿真建造技術將三維工廠設計技術與施工進度計劃管理結合在一起，對工藝設備的安裝、工業廠房、機電系統進行設計模塊化研究，實現可視化計劃編制和可視化進度仿真及優化，從而大幅提高施工現場的平行施工能力和工作效率。3）模塊化設計需協調一致的制造、運輸與施工計劃方案，模塊化項目設計結果應邀請制造單位、貨運單位和施工單位模塊化小組人員進行分析和評審，并最終確定設計方案。（2）模塊組裝。首要工作是選擇合適的、具備綜合條件的組裝場地，最好選擇具備組裝能力同時又有便利的港口條件的深水海港。其次，要考慮模塊化對勞動組織的影響，以及如何消減由此造成的新的工程質量問題。組裝質量要滿足海運的抗腐蝕要求、運輸階段的剛度以確保到達現場不產生永久變形以及運輸及安裝階段的安全性與穩定性。（3）包裝和保護。包裝的目的是控制模塊裝運尺寸、確定模塊重心、確保模塊不受外力破壞而成功完成長途海、陸運輸。要經過計算，策劃制定周密的包裝方案，尤其在確定重心時，要靈活應用力學、幾何知識，甚至借助計算機模擬。（4）模塊運輸。要策劃編制周密的運輸方案，協調處理好設計、運輸、安裝的相互關系；解決好與其他承建商共用駁船停靠碼頭的問題；熟悉車輛在現場的行走路線、水陸運輸現狀和相關制約條件；熟悉各地關于模塊化運輸和安裝的法律法規和要求；協調好施工安裝機械、模塊化安裝承包商關于安裝方案的編制；還要做好模塊化貨物出入組裝基地有關事務以及為進行模塊化安裝而雇用當地技術工人等工作。模塊化運輸方案對運輸成本的影響至關重要，要綜合比較陸路、水路成本比例，在滿足進度要求的前提下酌情選擇，實現最經濟的成本效益。

3 典型模塊化項目策劃思路

3.1 模塊化混凝土構件

（1）獨立基礎，如設備基礎、廠房結構基礎、道路雨水井、電纜井等，應整體預制、整體運輸、現場整體就位；較大基礎合理分割后模塊預制，模塊間縫隙現場安裝后澆筑。（2）地下室、地下通道、水溝以及條形、箱型、槽型、筒形混凝土構件，按模塊化設計重量和體積多段預制、運輸，現場組合對接。（3）大型設備基礎，基礎內鋼筋與鋼板制作外殼連為一體組成模塊，整體運輸、吊裝就位、焊接成型后澆筑混凝土，鋼殼不再取出，用作基礎的永久性保護。（4）大型混凝土地坪及廠房車間內地坪，綜合確定為3m×3m、4m×4m、6m×6m或其他合理尺寸，內設網狀鋼筋以保證吊裝剛度，現場就位后澆筑成型。策劃時注意經濟模塊體積要滿足運輸要求；設備地腳螺栓應盡可能在一個模塊上；模塊的數量盡量減少；模塊重量通常小于200t；每個模塊合理布置吊環，確保吊環位置錨固強度及抗裂要求；地下結構防水處理及模塊連接考慮采用灌漿料等防滲快硬材料。

3.2 模塊化鋼結構

（1）廠房鋼結構。按構件類別分別進行模塊化策劃，鋼柱、吊車梁、屋架梁等盡可能整體加工，設計時考慮其剛度和吊裝點，若須分段則盡量采用法蘭連接。吊車梁系統直接將走道、護欄、支撐與梁設計成一個模塊。統籌考慮結構內電纜、工藝管道支架等。（2）屋面系統。若干支撐和框架組成模塊單元，如屋頂天窗等，制作成最大運輸合適尺寸，墻板和屋面板按排版尺寸制作。（3）墻體系統。在剛度允許情況下，按照2個柱間為1個模塊單元的方法集成如墻柱、框架、支撐和拉索部分。墻柱和鋼柱設計為螺栓連接，鋼梯可組合在一起。扶手可制作成適合運輸最大長度的數個單元。（4）工藝鋼結構。如地表通廊按20～30m長度分段，架空通廊長度按支架間距確定，與內部膠帶機架、電氣、通訊、給排水等設備統籌考慮。策劃時注意結構盡量簡單，類型盡量少，所有的連接盡可能采用高強螺栓連接。組裝過程嚴格控制幾何尺寸和節點連接質量。

3.3 機電設備模塊化

空壓機、風機、泵等單體設備與加強底座結構模塊化集成，整體運輸、現場整體安裝。

大型設備如磨機、濃密機等可根據設備特性分解為滿足模塊化要求的功能單元，在組裝基地與機體配管、強弱電系統統籌模塊化組裝，運至現場只進行模塊間的連接工作。

變壓器選擇干式，以利于模塊化安裝，并事先與廠商協商容量等問題；電氣盤柜進行緊湊性、安全性設計。

對于控制系統，各模塊化設備單元設遠程I／O站，單元間及與主控室控制信號通過光纖通訊實現控制，減少控制電纜現場敷設量。遠程I／O站可預裝于模塊設備內。

3.4 管道系統模塊化

利用計算機三維技術模擬分段、編碼、包裝成捆，運至現場按編碼對號安裝。對于自成系統的獨立設施配管，應與基礎、機電設備集成一體化模塊，最大可能減少現場安裝工程量。

3.5 綜合設施模塊化

小型電氣樓、減壓站、空壓站、低壓配電室、現場辦公用房等設施可與內部設備管線或家具、辦公設施以及外部梯子欄桿等策劃為獨立箱體模塊或組合箱體模塊單元，運至現場就位組裝后外接水電線路等。

4 結語

國際EPC工程的模塊化實施應用尚處于實踐、探索和不斷完善階段。在模塊化策劃的同時應綜合考慮生產地、運輸過程以及工程所在地資源成本、進度、質量、安全環保、地方法規等因素，進行全面、充分的分析和權衡，以最終取得項目效益的最大化。

［1］劉暉.外資工程EPC合同模塊化設計研究［D］.天津大學，2010

［2］張靜曉，陸寧.EPC承包商的PMO模塊化信息系統研究［J］.中國港灣建設，2010（5）