海洋平臺(tái)建造中的模塊化建造技術(shù)應(yīng)用

李國(guó)杰 陳耀輝 趙真

摘 要：早在上個(gè)世紀(jì)的六十年代，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家便已經(jīng)開始應(yīng)用模塊化技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)和制造。憑借模塊化技術(shù)取得了優(yōu)異的造船成績(jī)。當(dāng)然在該技術(shù)的不斷發(fā)展過程中，這項(xiàng)技術(shù)也獲得了更為廣泛的應(yīng)用，成為了如今一項(xiàng)必不可少的生產(chǎn)技術(shù)，推動(dòng)著設(shè)計(jì)思想、工程工藝、施工管理的不斷改革。

關(guān)鍵詞：海洋平臺(tái);模塊化;建造技術(shù);應(yīng)用

1 模塊化概述

傳統(tǒng)施工建造與施工設(shè)計(jì)往往會(huì)受到場(chǎng)地、工期等條件的限制，從而會(huì)嚴(yán)重影響建造有效性。海洋石油平臺(tái)的施工建造效率、質(zhì)量將直接影響工程本身的收益。故傳統(tǒng)施工建造方式并不能滿足海洋平臺(tái)作業(yè)要求。作為先進(jìn)的施工技術(shù)和施工理念，模塊化在近些年憑借眾多優(yōu)勢(shì)成功引起了大量設(shè)計(jì)人員的重視。其先進(jìn)體現(xiàn)在能夠進(jìn)行平行作業(yè)，原本傳統(tǒng)建造中需要循序漸進(jìn)完成的工作可以用多點(diǎn)同時(shí)開花的方式進(jìn)行，有效縮短了施工周期，保障了作業(yè)效率。模塊技術(shù)的出現(xiàn)改變與優(yōu)化了施工方案，憑借眾多出色先進(jìn)的理念，可以完成管路設(shè)備、線路設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制等活動(dòng)的交叉進(jìn)行。在保障建造質(zhì)量的基礎(chǔ)上，有效控制了施工成本和建造周期。

2 模塊化應(yīng)用

2.1 模塊化設(shè)計(jì)

所謂的模塊化設(shè)計(jì)實(shí)際上指的就是提前按照作業(yè)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)階段作為模塊化能否發(fā)揮最大化效益的環(huán)節(jié)，在模塊化技術(shù)應(yīng)用中扮演著關(guān)鍵和主導(dǎo)的角色作用。在模塊化設(shè)計(jì)中，不再采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和建造方式，而是將設(shè)計(jì)理念和施工方案放在大局觀角度，著眼于項(xiàng)目整體功能、思路、角度設(shè)計(jì)，兼顧模塊獨(dú)立性，處理好單模塊與工程整體關(guān)系。在項(xiàng)目化建造中模塊劃分是非常重要的一項(xiàng)技術(shù)。其對(duì)象包括多種多樣的系統(tǒng)、工藝流程。為了達(dá)成模塊化預(yù)期要求，就必須將工藝流程和功能實(shí)現(xiàn)作為基礎(chǔ)工作，合理規(guī)劃不同層次與模塊關(guān)系。因模塊劃分實(shí)際上會(huì)受到眾多原則和因素的制約與影響，如果忽視這些內(nèi)容就無法突出模塊化作業(yè)效益。其內(nèi)容具體包括：①實(shí)現(xiàn)功能，為了滿足這一要求在劃分模塊的過程中就必須將其視作主體，而不是為了節(jié)約資源犧牲該功能模塊。②項(xiàng)目安全。安全是項(xiàng)目施工永遠(yuǎn)不變的話題，設(shè)計(jì)人員決不能為了追求模塊化設(shè)計(jì)而忽視了模塊化設(shè)計(jì)本身的安全需要，一定要將重心放在安全因素控制，保障模塊整體安全性。③考慮不同模塊在安裝、海運(yùn)、裝船、建造過程中可能遇到的問題，包括可能性與合理性。舉例來說裝船方案、船舶運(yùn)輸能力、港口能夠承載模塊卸載的能力、港口吊裝設(shè)備的作業(yè)能力、施工現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備與人員建造能力等。④不同模塊裝置與模塊劃分應(yīng)整齊對(duì)應(yīng)，保障功能的合理性與對(duì)應(yīng)性。⑤模塊安裝安全性，該要求是保障建造過程重心控制、重量控制、尺寸控制、精度控制、質(zhì)量控制最需要關(guān)注的問題，對(duì)工程的社會(huì)收益、經(jīng)濟(jì)效益來說影響非常突出。

2.2 模塊化建造

如人們所知道的一樣，模塊化作業(yè)是在建造現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)，能夠有效節(jié)約滑道資源。為此就必須提前評(píng)估預(yù)制場(chǎng)地承載能力，科學(xué)布置不同模塊具體位置，保障各個(gè)模塊都能滿足實(shí)際建造要求。施工中應(yīng)采取一體化建造方式，因大多數(shù)模塊整體內(nèi)容都比較巨大，對(duì)吊裝機(jī)械有著比較高的吊裝能力要求。所以在結(jié)束裝置模塊化劃分以后，就需要及時(shí)在不同區(qū)域、部位開始建造，當(dāng)然這也正是模塊化作業(yè)優(yōu)勢(shì)。其能夠集成化、并行化處理各個(gè)模塊，統(tǒng)一施工建造技術(shù)與方法。需要重點(diǎn)注意：①設(shè)計(jì)前，必須了解具體的建造需求和建造方案。以建造需求編制設(shè)計(jì)計(jì)劃調(diào)整建造方案。設(shè)計(jì)基本方案的過程中，一定要注重整體結(jié)構(gòu)規(guī)劃與細(xì)化。在設(shè)計(jì)圖紙過程中要同時(shí)結(jié)合傳統(tǒng)施工圖與模擬技術(shù)。充分利用電腦軟件模擬未來作業(yè)情況。該過程可以幫助設(shè)計(jì)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程潛藏問題，保障工程質(zhì)量和有效性。②模塊支撐物與支撐結(jié)構(gòu)的選擇。因海洋平臺(tái)本身會(huì)受到潮水影響，所以為了解決這一問題，考慮施工便利性需要，常規(guī)條件下支撐結(jié)構(gòu)高度需要控制在600-800毫米。如果高度過大，那么腳手架工作量的增加就會(huì)影響模塊施工的最終效果。功能模塊鋼結(jié)構(gòu)墊墩應(yīng)控制在1500-2000毫米之間，這樣甲板下方的結(jié)構(gòu)包括電纜馬腳、支架安裝才會(huì)更加順利。③模塊結(jié)構(gòu)預(yù)制。因海洋平臺(tái)在預(yù)制活動(dòng)中需要結(jié)合其功能特性，所以在實(shí)際安裝過程中應(yīng)提前準(zhǔn)備好功能性預(yù)制件，包括穿倉(cāng)件、風(fēng)機(jī)支架、設(shè)備底座等等。建造中需要同時(shí)考慮標(biāo)準(zhǔn)化模塊需求。該環(huán)節(jié)作業(yè)內(nèi)容的預(yù)制可以有效提升工程效率，保障建造質(zhì)量。④在安裝前一些成品件可提前安裝在模塊。因平臺(tái)噴砂以及一部分后續(xù)工作可能會(huì)影響到成品件性能和質(zhì)量，所以需要制定保護(hù)措施。比如為了提升成品件防腐性，避免海洋環(huán)境腐蝕設(shè)備，很多支架都要進(jìn)行防腐涂料的涂裝或采用鍍鋅方式進(jìn)行保護(hù)。鍍鋅前必須進(jìn)行熱侵鋅。進(jìn)行甲板除銹時(shí)，因可能出現(xiàn)大量沙粒破壞支架鍍鋅層。所以為了防止出現(xiàn)這種情況，噴涂甲板前還要制定保護(hù)方案，保護(hù)鍍鋅支架。比如可以用塑料、棉布等材料包括鍍鋅支架。因模塊建造中存在資源不確定性和約束問題，且施工大多出在比較復(fù)雜的環(huán)境。所以施工中必須要注重資源的動(dòng)態(tài)分配和管理工作，考慮計(jì)劃的有效性，制定施工方案和制訂計(jì)劃。

3 模塊化優(yōu)勢(shì)

3.1 節(jié)省資源

在鋼結(jié)構(gòu)建造完成后需要使用船舶將其運(yùn)送到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝。雖然有著滾裝裝船以及吊裝裝船方式，但考慮到費(fèi)用和技術(shù)成熟型問題，目前常用的方法仍舊是滑道牽引。為了提高裝船效率，需要提前在滑到預(yù)制組塊，以此來節(jié)約場(chǎng)地資源。

3.2 工期有效控制

模塊建造會(huì)提前將工程分為多個(gè)模塊，結(jié)束模塊作業(yè)后進(jìn)行模塊調(diào)試與總裝，能夠有效縮短工期。

3.3 控制項(xiàng)目成本

模塊技術(shù)能夠優(yōu)化施工流程與項(xiàng)目成本。比如很多焊接工作都可以提前進(jìn)行，結(jié)束后進(jìn)行噴涂，能夠有效減少油漆使用量和涂裝工作量，節(jié)約人工投入和工程投入。

4 結(jié)語

對(duì)海洋平臺(tái)作業(yè)來說，模塊化技術(shù)在未來必然能夠發(fā)揮更多的功效和作用，是海洋平臺(tái)今后發(fā)展趨勢(shì)。其對(duì)海洋平臺(tái)建造來說不僅是一場(chǎng)挑戰(zhàn)，同時(shí)也是一場(chǎng)重要機(jī)遇。其本身的特性決定了設(shè)計(jì)能力可以得到有效提升，設(shè)計(jì)人員需要同時(shí)考慮建造場(chǎng)地、施工順序、施工管理要求，注重設(shè)計(jì)結(jié)果反饋，保障建造水平和設(shè)計(jì)有效性。在不斷地總結(jié)過程中，積累經(jīng)驗(yàn)、方法和優(yōu)勢(shì)。不論從哪一點(diǎn)來看，模塊化的作用都非常突出，對(duì)提升社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益來說具有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆紅軍.全面推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)模塊化建設(shè)問題及對(duì)策探討[J].油氣田地面工程，2009（10）.