如何做好試驗水池設備安裝與土建施工配合管理

陳志法 李 超 吳祺佑 鐘秋文

(1.國家海洋技術中心漳州基地籌建辦公室,福建 廈門 361001； 2.廈門大學建筑設計研究院,福建 廈門 361005)

1 概述

隨著海洋資源開發利用的逐步深入，海洋科學技術得到了長足的發展。試驗水池作為船舶與海洋科學研究的重要平臺，是研究發展海洋工程技術和裝備必不可少的試驗手段。自從1872年英國率先創建了世界上第一座船模試驗水池以來，世界各國相繼建造了幾百座各色各類的水池用于試驗研究。我國于1954年建成了第一座水池，據不完全統計截至目前也建造了幾十座水池，主要分布于大學和研究所[1]。試驗水池一般可分為拖曳水池、耐波性操縱性水池以及海洋工程水池等類型[2]，常見配套設備有軌道拖車、造消波機、造風系統、池中試驗平臺、打撈回收裝置、水下照明及觀測系統、測試系統、數據采集及分析系統、吊裝設備以及水循環處理系統等(如圖1所示)，主要用于開展船模和相關海洋裝備拖曳試驗、操縱性試驗、耐波性試驗、水動力試驗以及水環境試驗等。

試驗水池建設涉及土木工程、水工工程、海洋工程、機電一體化和信息系統等專業，學科門類跨度大，系統集成度高，工藝復雜。其建設過程大致可分為以下幾個步驟(如圖2所示)：1)地質勘查單位招標；2)土建設計單位招標；3)設備承制單位招標，根據配套設備數量一般有幾家承制單位(同時也是安裝單位)；4)地質勘查作業；5)設備研制生產，研制時需與土建設計單位做好對接，生產時需根據設備研制規律及土建施工進度安排好生產、運輸、倉儲等環節工作；6)土建施工設計，設計過程中需與地質勘查單位、設備承制單位做好對接；7)土建施工單位招標；8)施工監理單位招標，包括土建施工監理和設備安裝調試監理(往往沒有單獨遴選設備安裝調試監理單位，而是采取項目管理與監理職能合二為一的方式，或者以目標管理為牽引，要求其他相關單位做好設備安裝調試工作)；9)土建施工及設備安裝，實施過程中涉及基坑開挖與支護、施工降水、池體澆筑、自然沉降、注水加載、抗裂抗滲和設備安裝、預埋預設以及相關配套設施建設等工作；10)設備聯調聯試及工程竣工驗收。這些過程中，設備安裝與土建施工密切關聯，直接影響著試驗水池的建設質量和功能發揮，因此有必要進行研究分析。

2 試驗水池設備安裝與土建施工的關系

試驗水池建設是一個復雜的系統工程，具有不可逆轉性，各系統之間互相影響又相輔相成。土建施工是設備安裝的物質基礎；設備安裝是影響水池建設成敗的關鍵因素。因此，在建設過程中必須做好兩者之間的配合，土建施工必須為設備安裝打牢基礎，注重預埋件安裝、孔洞預留、管線預埋預設等關鍵環節質量控制，保證設備的安裝精度，盡量避免后續設備安裝不順暢、精度不達標或者使用互相干擾等問題[3]；反過來，設備的安裝也要保護好土建施工現場，盡量避免因配合不到位導致重新鉆孔、拆除重建或者二次澆筑等行為，進而破壞池體的力學特性、結構安全和防滲漏能力等功能。這對設備安裝與土建施工配合提出很高的要求。

例如，某試驗水池池壁上方設有拖車，用于拖曳海洋環境設備及船舶模型等被試品開展研究試驗，要求運行精度達毫米級，其中拖車軌道安裝精度便直接影響著拖車運行精度。如圖3，圖4所示，該試驗水池拖車軌道墊梁采用H型鋼，沿軌道全長布置，每節長約8 m，墊梁設置錨固鋼筋與水池池壁鋼筋焊接為一體，支座預埋鋼板與墊梁頂面通過3道橫向連接鋼板焊接為一體。在設計階段，設備承制單位應將軌道墊梁和支座預埋鋼板型號、規格、尺寸以及埋設位置、標高、安裝精度等要素，與土建設計單位進行對接，形成工藝設計詳細方案，并召開專家評審會進行審核。進入施工階段，設備安裝單位應按照工藝設計方案，先行進場完成支座預埋鋼板預制焊接，將每段軌道墊梁與16塊支座預埋鋼板焊接成一個整體，并配合土建施工單位，按水池壁中心線和池頂標高要求，將軌道墊梁調整到位并固定可靠，隱蔽工程驗收合格后方可進行混凝土澆搗等環節。整個過程，設備安裝與土建施工之間的銜接配合至關重要。

然而，隨著建筑工程和機械設備復雜性的提高，實際建設過程中設備安裝與土建施工配合不到位的事例也時常發生，例如陜西某院所試驗水池因互相配合不夠緊密，導致施工過程中出現大量變更和返工，造成建設進度嚴重滯后、投資經費超出預算，其中水池拖車軌道安裝后變形嚴重，達不到驗收標準；黑龍江某院所試驗水池由于土建先期開工，設備延后采購，未充分開展工藝方案設計對接，造成部分預埋件埋設位置及標高偏差較大、部分預留孔洞不符合要求，影響后續設備安裝，不得不采取局部打鑿水池池體方式進行解決，一定程度影響了池體整體強度和抗滲能力；江蘇某院所試驗水池建造過程中，由于未明確預埋件保護責任單位，造成拖車軌道預埋螺栓磨損變形，無法起到調整軌道精度作用，最后只能破壞部分池體建筑進行更換。

以上事例說明，在試驗水池建設過程中，全面做好設備安裝與土建施工之間的配合關系是緊迫而又重要的。

3 做好設備安裝與土建施工配合建議

建設單位如何牽頭做好設備安裝與土建施工之間的配合銜接，對于提高工程質量、縮短施工周期、降低建設成本至關重要。

3.1 建立項目管理機構

建設單位應成立專門的項目管理機構，作為試驗水池建設管理核心，加強對方案設計、設備研制、工藝設計、預埋預設、土建施工、安裝調試、檢查驗收等環節的管控。統籌抓好土建和設備專業的協同配合，處理好土建設計單位、設備承制單位、土建施工單位以及施工監理單位等參建各方的關系。項目管理機構可設置協調部、土建部和設備部等職能部門，各部門職責分工如下：1)協調部。統籌各階段土建和設備的技術對接，牽頭組織設備承制單位與土建設計單位進行協作配合，協調土建施工進度和設備進場及安裝時機，制定總體配合計劃，并跟蹤督導計劃落實；2)土建部。負責土建施工質量、工程進度和施工安全等現場管理工作，組織實施土建工程檢查驗收；3)設備部。負責組織設備研制生產、接裝培訓和調試驗收，與設備承制單位做好協調對接。

3.2 加強各方溝通協調

試驗水池參建各方掌握著各自領域專業信息，代表著各自的利益，如果沒有良好的溝通協調機制，很容易造成各自為戰，最終無法實現一致的目標。因此，建設單位在簽訂合同的時候要明晰參建各方職責界面，建立溝通協調機制，具體實施過程中項目管理機構應全面協調好參建單位關系，特別是在土建施工單位與設備安裝單位出現矛盾時，要及時做好溝通協調工作，依據合同條款，通過召開會議、發出整改通知等形式，督促雙方摒棄“只管自己”的狹隘思想，共同制定、完善技術協作方案，實現合作共贏的目標。另外，監理單位作為項目建設的監督者，必須熟悉掌握設備安裝與土建施工配合的關鍵技術、重要工藝及檢驗方法等標準要求，全面控制土建施工及設備安裝的進度和質量[4]。

3.3 嚴密組織優化設計

據統計，工程項目的質量有70%～80%是在設計階段形成的[5]。因此，在設備研制和土建施工設計階段，項目管理機構應當要求設備承制單位和土建設計單位，將設備安裝與土建施工配合問題作為重要事項列入設計考慮內容。設備承制單位應全面了解土建施工技術和圖紙參數，合理提出設備安裝設計、預埋預設及承載能力等要求；土建設計單位應系統分析各種設備安裝、使用情況，根據相關設備特點開展各類預埋件施工設計及承載力校核等工作，制定好設備安裝與土建施工的配合方案。此外，項目管理機構要組織土建設計單位、設備安裝單位以及相關專業機構，對土建施工、設備安裝以及兩者之間的配合技術等方案進行評審，重點關注預埋設備、預留孔洞以及線路管溝的尺寸、位置、數量和相關施工技術、保護措施等方案是否科學合理，及時發現和糾正設計缺陷，盡可能把問題解決在圖紙設計階段，必要時可以多次組織設計評審，為后續施工奠定良好基礎，確保施工時可以按部就班地組織施工。

3.4 密切彼此施工配合

施工前項目管理機構要組織參建各方進行充分的圖紙和施工技術交底，及時發現并解決圖紙問題。施工過程中，要以安全性、先進性、適應性為原則[6]，嚴格按照施工圖紙做好交叉施工作業。設備安裝單位要緊密結合土建施工進度，安排好設備零部件生產、倉儲、進場、預埋預設和安裝調試等工作，按照流程和標準進行施工作業；土建施工單位針對關鍵設備預埋、安裝，應會同設備安裝單位編制合理可行的專項施工方案,并嚴格按照圖紙及施工方案進行施工；同時，監理單位應嚴格落實旁站及檢查制度，對施工過程進行全程監管。整個施工配合過程各參建單位要落實好自檢和互檢制度，減少實際施工與設計圖紙之間的偏差，避免因預埋點位、預留吊裝環遺漏或者管溝轉彎半徑不夠導致返工重修，防止因踩踏碾壓、振搗過度、“跑模”或保護不力等情況導致基礎埋件或預留孔洞尺寸及位置出現偏差，或者破壞預埋件性能[7]。

總之，試驗水池設備安裝與土建施工配合工作重要而又復雜，建設單位要采取有力措施，全過程抓好兩者之間的協作，確保項目建設質量過關、投資合理、工期可控、安全有序，全面實現試驗水池預期功能。