模塊化技術應用對核電項目前期及進度接口影響分析

康淑敏 羅璋 王啟寧 凌崢

(中廣核工程有限公司，廣東 深圳 518124)

0 引言

模塊化技術已廣泛成熟地應用于船舶、化工、民用建筑等領域，并取得了良好的社會效益和經濟效益。目前，第三代、第四代商用核電項目建設中采用模塊化設計和施工理念，代表了先進建造技術的發展趨勢。為確保模塊化技術的成功應用，達到大幅縮短現場建造工期的目的，需要依靠超前成熟的設計和采購，并需要發達的設備制造、工廠預制、物流和大件吊裝等先進施工技術。同時它們也對核電項目前期和設計-采購-施工(EPC)各階段工作邏輯和進度接口產生了一系列影響。因此，需要深入研究和分析模塊化技術帶來的進度影響、重新架構和編制模塊專項進度計劃、不斷提高進度管控和項目精細化管理水平。

1 傳統核電項目進度控制體系

核電項目進度控制體系主要有三方面內容：進度目標，管理制度和組織機構。

進度控制方法主要有：里程碑點控制、關鍵路徑控制、工程量控制、進度接口管理單元控制、設計-采購-施工-調試專項進度(Engineering-Procurement-Construction-Startup，EPCS)和系統綜合計劃所涉及的EPCS集成控制等。

模塊專項進度計劃是在原有傳統核電項目進度控制體系基礎上，增加了模塊進度控制的有關內容，模塊進度需與項目的整體進度安排相匹配且有機融合。

2 模塊化技術概要及對核電項目前期和進度接口影響分析思路

2.1 模塊化技術概要

模塊是由材料和部件組裝而成的一個組合件。為便于安裝和土建并行作業，避免在模塊最終位置的狹窄空間進行過多工作。模塊就位前，在車間或者拼裝場提前完成相關的預制和組裝，這樣可以方便和加速現場的建造。

模塊化技術依靠超前成熟的設計、提前采購、發達的工廠預制和設備制造技術、先進的物流、高效的大件吊裝和先進施工技術，將大量土建、安裝工作前移至模塊預制廠和模塊拼裝場，將建安和調試等工序深度交叉，大量開展場外和場內平行作業，進而達到大幅縮短現場建造工期的目的。

模塊化技術示意圖見圖1。

2.2 項目前期和進度接口影響的分析思路

對比傳統施工模式下的核電項目進度控制體系，分析模塊化技術應用對項目前期配套設施的進度影響以及給項目EPC進度接口帶來的變化和影響，對原有進度體系做適應性調整和完善，編制采用模塊化之后的模塊專項進度計劃。

圖1 模塊化技術示意圖

(1)根據核電項目采用模塊化技術后的施工關鍵路徑和施工進度，研究分析每個模塊的現場安裝引入時間，基于正常合理的周期，在項目建造總進度目標前提下，研究分析模塊的設計、采購、預制、運輸、拼裝和安裝周期及進度需求。

(2)依據需要最早預制、最早拼裝和最早安裝的模塊，結合模塊實施EPC各環節總的進度安排，綜合分析模塊前期配套設施的投用進度需求。

3 對項目前期影響

采用模塊化技術，實質上是將現場部分工作量前移至模塊預制廠完成，現場采用模塊拼裝/吊裝的方式施工，因為部分模塊體積和重量較大，需配備相應的模塊拼裝和吊裝場地等設施，同時還會增加與模塊預制廠/拼裝單位/吊裝單位等的工作接口。因此，實施模塊化須提前開展工作策劃和技術準備，包括EPCSM各責任部門模塊管理工作策劃、潛在模塊預制廠和供應商的培養、外部資源的提前掌控、模塊化實施技術準備以及前期配套設施的準備等。

3.1 對前期配套設施影響

核電項目采用模塊化技術需在前期階段考慮相應的模塊配套設施，并提前完成模塊配套設施的設計、采購和建造等工作，項目前期和建造階段的模塊進度需要相互匹配并有序銜接。與模塊相關的前期配套設施及其技術影響分析見表1。

表1 模塊對前期配套設施影響

(續)

3.2 前期配套設施進度影響分析

以最早需要預制、拼裝的內部結構模塊1為例，分析模塊預制和模塊拼裝進度邏輯和時間安排。

(1)根據項目整體建造進度需求，分析確定模塊1現場就位時間為第一罐混凝土澆灌日(FCD)+5。

(2)根據模塊1設計信息和復雜程度，分析確定模塊現場拼裝周期為6個月，模塊預制周期為6個月，就可以向前推算出模塊1預制開始時間為FCD-7，模塊1拼裝開始時間為FCD-1，拼裝場可用時間為FCD-1.5。

(3)可以再向前推算出結構模塊預制合同簽訂時間為FCD-17、模塊拼裝場開工時間為FCD-8.5、模塊采購技術文件出版時間最早為FCD-25。

模塊預制和拼裝進度邏輯圖見圖2。

同樣，考慮最早、最重和尺寸最大的模塊運輸、拼裝和吊裝開始時間需求，并考慮運輸道路和碼頭的設計和建造周期、吊機的采購和制造周期等條件，推算分析出廠外運輸道路、重件碼頭、碼頭吊機、廠內重件道路、大型吊機等設計、采購和建造進度需求。

圖2 模塊預制和拼裝進度邏輯圖

4 對進度接口影響

傳統的建造進度接口一般遵循設計、采購、施工、調試按序遞進的方式進行。采用模塊化后，現場部分工作提前，增加了模塊預制、拼裝、吊裝等環節，改變了以往的現場施工工序，對設計出圖方式和采購也提出了新的接口要求。

4.1 核電項目EPCS進度接口

各建設階段涉及的進度接口主要包括：

(1)設計和采購之間的接口。

(2)設計和土建施工之間的接口。

(3)設計和安裝施工之間的接口。

(4)采購和土建、安裝施工之間的接口。

(5)設計和調試之間的接口。

(6)土建和安裝施工之間的接口。

(7)安裝和調試之間的接口。

(8)調試和運行之間的接口。

核電項目EPCS接口關系見圖3

圖3 EPCS接口關系圖

根據圖3，設計部門(E)出版“技術規格書”，提供給采購部門(P)用于采購設備/材料；采購部門開展設備/材料采購，設備供應商根據設計需求向設計部門進行“設備提資”；設計和采購部門分別向施工部門(C)提供土建和安裝“施工文件”和“設備/材料”用于現場施工；施工部門的土建專業向安裝專業進行“房間移交”；施工部門完成系統安裝后向調試部門(S)進行“系統移交”；調試部門完成系統調試后向生產運營進行“交接試運行”移交。

4.2 對進度接口影響分析

(1)對E/C進度接口影響分析。

采用模塊，E/C進度接口變化主要體現在接口點的改變，以及相應的出圖方式改變。例如：傳統施工方式下，現場土建施工進度按該結構混凝土施工起始點進行控制，設計院根據現場鋼筋綁扎和支模澆筑混凝土施工進度要求，提供相應的模板圖和配筋圖。

模塊化后，由于工序改變，該結構施工的進度控制點改為模塊預制、模塊拼裝及模塊吊裝安裝，相應地設計院出圖方式也改為出版對應的模塊預制圖、拼裝圖和吊裝安裝施工圖。

(2)對E/P進度接口影響分析。

采用模塊，相比傳統施工需增加模塊預制、拼裝和吊裝安裝合同，并要求設計院出版相應的模塊相關“合同采購技術文件”，根據管理需要，這些合同可以單獨發包采購，也可以放入土建施工主合同范圍。

(3)對P/C進度接口影響分析。

采用模塊，相比傳統施工將部分現場土建或安裝工作量前移至模塊預制廠和拼裝場。由于新增了模塊預制、拼裝、安裝合同商，增加了進度管理接口，對進度精細化管理也提出了更高要求。

5 編制模塊專項進度計劃關注的問題

模塊專項進度計劃貫穿項目前期和建造階段，涉及EPCS各責任部門內容，編制過程中需重點關注以下問題：

(1)明確計劃編制的目的、項目實施前提條件、模塊實施范圍。

(2)明確計劃的編制依據和參考文件。

(3)模塊專項進度計劃需要與整個項目本身前期和建造階段的各級進度相互匹配，有機融合。

(4)模塊專項進度計劃編制前需先行編制模塊進度接口清單，以保證EPCS各責任部門工作接口清晰、進度匹配，易于聯動分析。

(5)在傳統的項目管理進度體系基礎上，建立更為完善的模塊化進度管理體系，在進度管理程序中體現模塊進度有關規定和內容。

6 結語

模塊化先進的設計和施工理念，代表了先進建造技術的發展趨勢，但在AP1000首堆建設過程中也出現了結構模塊變形、機械模塊交貨延誤、項目整體進度延誤等問題。隨著AP1000及其他堆型核電項目模塊化建造實踐經驗的不斷積累、核電項目管理精益化程度的不斷提高、三代核電設計和建造技術的不斷成熟，在核電項目標準化、批量化建造的基礎上，模塊化建造技術必將展現出縮短工期、降低造價、提高質量等方面的優勢，循序漸進地達到大幅縮短現場建造工期的目的。