鋼結構模塊化預制安裝的優越性探討

楊三軍　李瑞

摘要：隨著模塊化施工安裝技術的推廣，化工項目中的鋼結構施工安裝也實現模塊化，在此基礎上鋼結構模塊化預制安裝技術以其獨特的優越性，被廣大的化工行業施工企業所采用。文章從施工工期、施工安全性、施工質量保證和施工成本控制四方面對鋼結構模塊化預制安裝技術所表現出的優越性進行了闡述。

關鍵詞：鋼結構；模塊化；預制安裝；優越性；化工項目；化工行業 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE682 文章編號：1009-2374（2017）10-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.014

隨著我國經濟的快速發展，越來越多的化工廠拔地而起，在這些化工廠的建造過程中，有大量的先進施工技術不斷涌現，其中模塊化預制安裝技術也有了長足的進步。模塊化施工技術作為新產業和科學發展的方向，為各類建造行業提供了創造性的新思維，在這種大背景下，化工行業也大量采用模塊化的建造方式，由于化工行業的特殊性，大多數的結構都采用鋼結構，以適應其高溫高壓的生產環境。因此化工行業鋼結構也逐步實現模塊化，在此基礎上鋼結構模塊化預制安裝技術以其獨特的優越性，被廣大的化工行業施工企業所采用，本文將就其優越性進行全方位的闡述。

1 在施工工期上的優越性

化工設備是多種多樣的，在建造之初施工企業就可以按照設計將這些鋼結構設備分解成不同的鋼結構模塊，而且這些鋼結構模塊可以不同的工廠進行預制、預組裝，做到與不能模塊化生產的設備進行現場同步，甚至可以提前完成，這樣就實現了建造過程的分布式推進，保證鋼結構模塊的流水作業與現場作業同步

進行。

1.1 縮短設計工期

化工行業那種閉門造車單打獨斗的方式已經過去了，在同類型的化工產品生產廠，一些壓力容器、鋼梁和鋼構件的結構和功能基本相同，所以一些鋼結構設備在設計之初就通過采用類庫的形式，將這類鋼結構變成了一個模塊，設計者關注的重點放在了自身化工產品的特殊性生產方式上，這樣大大縮短了設計的時間。

1.2 縮短安裝施工工期

由于這種通用的鋼結構模塊設計圖紙在社會上較普及，這樣大大增加了能夠建造此類模塊的工廠，而且可以實現預制，使得模塊從一家生產變成了工廠分布于世界各地，從下單建造變成了提前預制，這樣化工項目的建造企業就可以通過采購的方式快速獲得鋼結構模塊，而不會出現由于模塊生產廠無法按時交貨而造成整個工程的時間延誤。

1.3 縮短無損檢測的時間

鋼結構設備往往需要進行性能測試，如果這些鋼結構進行模塊化處理后，就可以進行單獨的檢測，如果在檢測過程中該模塊不合格，就及時更換或對模塊進行維修，最終當全部預制的合格鋼結構模塊吊裝調試完成進行聯合檢測，這樣就避免了過去鋼結構在建造時邊建造邊測試的方式。

2 在施工安全性上的優越性

鋼結構模塊預制安裝在施工安全性上是傳統安裝施工無法比擬的。

2.1 減少了作業人員高空作業時間

由于鋼結構模塊在預制過程中大部分工作是在地面進行，只是在最后階段才進行高空進行吊裝，而且由于是模塊化拼裝，在各鋼結構模塊連接處都預留了拼裝結構，在組裝過程中施工人員就通過聯接螺栓的緊固或焊接，就可以在較短的時間實現鋼結構設備整體建造。從而避免了整個鋼結構安裝在高空建造過程中需要搭設大量的腳手架配合，減少了作業人員的高空作業時間。

2.2 提高了施工組織的安全性

鋼結構模塊在預制過程中可以在不同的場地進行施工，減少了鋼結構施工過程的相互交叉和干擾，即使鋼結構模塊與土建施工同時開展，其主要集中在吊裝現場，這樣相互重疊的作業面少，交叉作業少，現場技術工人需求數量少，大型的吊裝機具只在吊裝過程中出現，而且吊裝結束就離開現場，停留時間短，減少了現場作業人員數量和作業時間。由于鋼結構模塊預制施工將現場大量的作業放到了預制廠進行，減少了施工現場材料擺放場地，降低了現場資源的損耗，使施工現場組織能夠變得更加有序合理，其過程極大地降低了施工安全風險。

2.3 施工難度的降低

在一些化工項目中，鋼結構設備非常巨大，如果在現場制作需要搭建大規模的腳手架，同時這種設備多在室外進行，這樣對氣候和環境的要求較高。而采用鋼結構模塊預制安裝技術后，可以將大型的鋼結構分解成小的模塊，這些小模塊可以在室內進行加工生產，等到小模塊建成后，在氣候、環境、人員各方面準備充分的條件下進行組裝，現場施工工序被減少到最少，現場安裝工期將會被大幅壓縮，受惡劣天氣影響降至最低，可以大大的降低施工難度。

3 在施工質量控制上的優越性

3.1 對單體鋼結構模塊制造質量的把控

所謂“術業有專攻”，如今在鋼結構模塊預制領域越來越顯示出專業化的趨勢，一些模塊的專業化制造工廠，其工裝機具非常精良，而且人員在其相應的領域也得到了更加專業的培訓，使得在鋼結構模塊的生產上從制造精度和工作效率方面都有切實的保證。同時由于單體的鋼結構模塊可以在工廠制造，其加工制造條件遠遠優于現場條件，在制造過程受天氣、施工環境因素影響較小，而且不受現場建造時施工場地的限制，特別是在大型鋼結構制造時需要氣體保護焊和埋弧焊等高效焊接方法時，使鋼結構從材料切割和除銹等工序都比現場更有利于制造。以焊接過程來講，一些在現場必須進行立焊和固定焊的部位，在工廠制造時都可以改為平焊和轉動焊，這樣一方面降低了技術難度；另一方面也可以大幅提高焊接質量。

3.2 對鋼結構模塊功能質量的把控

鋼結構框架預制完成后按規范要求需要進行無損檢測，一般在整體施工結束后才能進行，如果其中一些部件的質量不合格就會造成整體性能的不合格，整個鋼結構也許要拆除重新建造。采用鋼結構模塊化后，這種現象會大大避免，在一個單體鋼結構模塊建成后，技術人員就可以對這個單體的各項物理和化學性能進行全面的檢測，對于一些不合格的模塊，在進行整體組裝前就得以發現，對這些不合格的模塊進行再加工或者直接重新制作，從源頭上杜絕了“千里之堤毀于蟻穴”這種情況的發生。

3.3 對于設計缺陷的把控

一些工程由于工期緊、設計時間短，其中的一些細節問題不能及時發現，現場安裝按照有缺陷的圖紙建造整體鋼結構，而鋼結構施工又處于工程施工的初始階段，這樣就會造成這個施工的停止。鋼結構框架預制完成后按規范要求需要進行無損檢測，有利于發現設計文件不完善或不適合的細節。特別是一些大型的鋼結構，設計中經常出現節點設計不合理、節點圖表述不清楚和制造中存在難以實施的情況等問題，采取鋼結構模塊化施工可以最大限度地規避這些問題以及其他一些通常只有在現場組裝時才能發現的問題，并及時予以修正。

4 在建造成本上的優越性

化工項目建設一般周期長，項目涉及的領域也非常多，從材料的采購到機械和人工的管理，都必須對其中的成本支出嚴格把關，設備成本、人力成本、運輸成本、資金成本等各單項成本都影響著項目總成本的控制，而鋼結構模塊預制安裝可以將這些單項成本變得有序可控。

4.1 對材料設備采購的控制

在化工項目建設沒有開展模塊化以前，鋼結構建造中從鋼材的采購到鋼結構的焊接組裝都是線性發展的，在建造過程中各種影響因素較多，材料采購要做出一些預留就要多占用一些材料成本，在人工焊接和組裝過程中要考慮到材料的使用率、工藝水平、施工周期不同造成的人力成本的變化等這些都大大增加了建造成本控制的難度，而采用鋼結構模塊的預制后，其采購成本一目了然，而且可以通過模塊招標采購的方式，降低模塊的成本。并通過模塊的不同地域的采購還能享受一些當地的稅收和監管費用方面的優惠。

4.2 對管理成本的控制

在鋼結構的建造過程中焊接、運輸、吊裝、檢測等環節都需要大量的人力資源，在進行人力資源管理和調配過程中又需要大量的管理人員，這樣就形成了多層次的管理模式，這種多層次管理模式一般情況下效率較低，而采用鋼結構模塊的預制模式后，鋼結構模塊的建造過程都是單獨進行的，每個模塊都有不同的管理團隊，這樣就對整個化工項目管理沒有了依賴性，只有當該模塊被使用時，才通過項目的管理團隊進行統一協調。另一方面，由于模塊化的施工使得施工難度降低，人員勞動效率提高，在工期縮短的同時，人工消耗更少，大大節省了成本支出。

4.3 有利于重復利用

由于鋼結構模塊是通過現場拼接完成，屬于可拆卸、可移動設施，現場拆裝搬運方便，施工企業可以根據需要，對預制鋼結構模塊進行移動。相比傳統建筑形式，模塊化建筑形式將土建、制造以及安裝進行深度交叉，減少了間接費用、提高了生產效率，在保證工程質量的情況下極大地縮短了工期。

5 結語

就鋼結構模塊預制安裝技術本身而言，在使用該項技術時要綜合考慮現場施工場地平面布置，氣候環境對施工的影響，將各種鋼結構模塊的地面拼裝、單一鋼結構模塊的工廠化生產以及在模塊化組裝利用大型吊車集約化吊裝的各個階段，都要有針對性地對施工安裝的技術方案有一個整體的研究，特別是一些鋼結構施工時間緊、工藝要求高的大型項目，更要加強模塊施工的理念，力求將這種高效、安全的模塊化施工模式做到最好，使其在人工成本不斷提高、追求安全、講求效率的施工大環境下，將鋼結構模塊預制安裝技術的優越性得到最大程度的發揮。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）