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海洋平台建造中模块化建造技术

作者 :吕菲更新时间:2019-09-27

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 (中国石油大港油田分公司滩海开发公司 天津 大港 300280)  摘要:模块化设计建造技术目前广泛应用于工程建设领域,在海洋平台工程建造领域,传统的建造需要建设大量的临时施工设施,对周边环境影响较大,在同一  时间、同一地点存在大量的交叉作业,安全管理和项目管理难度较大,导致施工工期长,人力、建造资源投入量大。而若将模块化设计、建造技术的建造思路应用于  海洋平台的建造过程中,在不同的地点并行建造模块,尽可能多地完成模块上工作,然后在滑道上进行总装和调试,进而完成整个平台的建造则具有非常大的优势,  本文在总结模块化建造的优势基础上,阐述了模块化建造流程、模块化在平台设计与建造中的应用及注意事项,进而为海洋平台及类似结构物的建造提供借鉴。  关键词:海洋平台 模块化建造技术  1 模块化建造技术的优势  模块化技术最早是在 20世纪 60 年代以造船业的兴盛而大规模发  展起来的,近些年来随着全球各国海洋工程行业的快速发展,模块化  技术已经成为海洋工程等行业重要的应用技术。针对施工中工期、场  地等资源限制,目前在海洋石油平台建造过程中,越来越重视模块化  建造技术的应用。模块化施工是一种先进的施工理念,它的先进性在  于它大量引入了平行作业,在传统建造中需要同一地点依次完成的工  作,现在可以多地点同时开展,从而大大缩短了工期。其理念在于对  传统施工方法进行优化,依靠先进的建造技术,将钢结构预制、安装、  线路、管路设备的安装,包括后期调试等工序进行了深度交叉,缩短  建造周期,提高建造质量,降低建造成本,提高社会经济效益。  1.1节省场地资源  由于大型钢结构建成后,需要装船运到海上进行安装,尽管目前  装船存在吊装装船、滚装装船等方法,但从技术成熟性和费用方面考  虑,仍多采用滑道牵引装船的方法。为了便于装船,对于滑道牵引装  船,需要组块在滑道上预制。在项目建造高峰期,滑道便成为稀缺资  源,需要各项目尽量缩短在滑道上的停留时间。模块化施工大大增加  了预舾装和预安装的场地要求,缩短了滑道总装的时间,充分利用滑  道外的工期,节省了场地资源。  1.2并行施工,缩短工期  模块化设计、建造技术的建造思路是把整个站场通过优化设计成  不同的区域模块,这些区域模块在不同的地点进行并行建造,建造完  成后进行总装和调试,进而完成整个平台的建造,缩短项目工期。  1.3减少高空作业工作量  甲板片预制完成后需要吊装至滑道上进行空间安装,涉及舷外作  业、高空作业情况。采用模块化建造,大部分舷外支架、马脚等附件  可在甲板片安装期间同时完成,极大减少了各专业间施工矛盾和重复  性工作,节省人力,缩短工期;减少设备侧进等复杂工况,减少吊机  作业;减少高空作业。  1.4降低项目成本  模块化技术便于对施工流程进行优化,降低项目成本。例如,由  于钢结构涉及大量焊接工作,采用模块化建造后,大量的附件在未涂  装前进行焊接,完成后整体喷涂,减少了二次涂装的工作量及油漆的  破坏,同时节省工作及人工投入。经实际项目初步计算,采用模块化  建造对于一个1500t 组块,节省费用达百万左右。  2 模块化技术的应用  2.1 模块化设计技术  模块化设计在设计阶段就要按照要求进行有效设计,这是实施模  块化技术的主导和关键。项目进行模块化设计不同于传统的整体设计  建造模式,设计的角度和思路既要着眼项目的整体功能,又要考虑各  个模块的相对独立性,把握好整体和单模块的关系。项目的模块划分  是实施模块化建造的关键技术之一,项目对象是包含多个工艺流程和  系统的设备管道系列,  要成功达到模块化的预期,即要以功能的实现和工艺流程为基  础,合理的顶层规划也至关重要。模块划分受到众多因素和原则的影  响和制约,这些因素和原则包括:  ①项目要实现的功能,模块划分必须要保证这个功能,不能以牺  牲项目的功能进行模块划分。  ②要保证项目的安全,不能因为进行模块化设计,而产生一些不  安全因素。  ③要考虑模块建造、装船、海运、安装过程的可行性,例如场地  的建造能力、吊装能力、港口的承受能力、海运船舶的运输能力、装  船方案等因素。  ④模块的划分最好与装置各相应功能相对应。  ⑤要保证各模块安装连接的安全性,有助于建造过程的质量控  制、尺寸精度控制、重量和重心控制。  2.2 模块化建造技术  模块化建造一般在建造场地上直接进行,大大节省了滑道资源。  在需要对预制场地进行承载力评估的地方,合理布置各模块位置,以  满足建造需要。模块一般采用一体化进行建造,由于一个项目模块很  多,对大型吊装机械的需求量很大,整个装置进行模块化后,划分成  多个模块进行并行建造,这是模块化建造的重要优势之一。并行建造  是对各个模块建造过程进行并行、集成化处理的系统方法和综合技  术。在建造过程中要注意以下事项:  ①在基本设计前就要明确建造方法,根据建造方法编制总体计  划,做出总体建造方案。在基本设计过程中,不断细化和调整总体建  造方案。除传统的施工图之外,要重视模拟施工技术的应用。在充分  利用三维制图软件后,对于施工情况提前进行模拟,发现施工中可能  存在的诸如干涉等问题,采取解决措施。  ② 模块支撑选取,对于支撑性结构,考虑施工的便利性及潮水  影响,一般结构支撑的高度在600~800mm左右。过高不利于施工,  而且会增加脚手架的搭设工作。对于功能模块,建造所要求的钢结构  临时垫墩高度宜为1500~1800mm之间,利于甲板下部辅助性结构如  支架、电缆马脚等附件的安装。  ③ 模块化结构预制,在海洋石油平台预制中存在大量的功能性结  构,如设备底座、风机支架、穿仓件等,在建造过程中要注意此类结构  的模块标准化,此部分工作在预制安装过程中可以提高施工效率。  ④ 部分成品件提前安装于模块之上,在进行后续工作及最后平  台喷砂时有可能会对这些成品件造成影响,需要提前采取保护措施。  如为了适应海洋腐蚀性环境,有部分支架需要通过镀锌和涂装进行防  腐,镀锌支架必须在焊接前完成热侵锌。而甲板喷砂除锈时,会有大  量的沙粒喷到结构表面,将破坏镀锌层。为防止这种破坏,需要甲板  喷涂前,对镀锌支架进行保护,在施工中可以使用棉布、塑料包裹到  镀锌支架表面等。  ⑤ 由于模块化建造中存在着大量的资源约束和不确定性,施工  时面临复杂的多项目并行条件下的资源冲突问题,实现对资源的动态  管理和分配非常困难,对此项工作在施工中需要重点关注。此外,并  行建造要充分考虑设计的可行性,人员、施工资源配备情况,原材料  的到货进度,施工流程逻辑性,季节、其他项目对施工进度的影响,  合理编制施工计划和方案。  3.结论  模块化技术对于是海洋平台建造是发展趋势,对于平台建造业来  说既是一种挑战,也是一种机遇。设计时综合考虑建造的便利性大大  提高了设计能力;在建造过程中充分考虑海洋平台的施工程序,统筹  安排平台施工顺序及建造场地安排,大大提高了施工管理能力;同时,  施工成果对设计进行反馈,提升了设计、建造的综合水平。不断总结  海洋平台模块化设计、建造方法和经验,将会很大程度地提高海洋平  台模块化设计和建造水平,缩短项目工期,降低项目成本,对提高经  济效益和社会效益具有重要的意义,能够促进海洋工程行业的快速、  高质量的发展  参考文献:  [1] 马永康. 浅论海上石油平台模块的设计[J]. 中国设备工程,  2011,12(4):108-116.  [2] 谢文澜. 国外船舶装备运用模块化方法研究[J]. 舰舶标准化  与环境条件,2013,23(5):102-106.  [3] 宋连琪,倪鹤明,李陵,等. 论证研究、设计建造思想的  更新模块化新概念[J]. 船舶工程,2006,14(2):105-109. 职称论文发表网http://www.issncn.com 职称论文发表网http://www.issncn.com

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