海洋平臺建造中的模塊化建造技術應用

李國杰 陳耀輝 趙真

摘 要：早在上個世紀的六十年代，美國、日本等發達國家便已經開始應用模塊化技術進行生產和制造。憑借模塊化技術取得了優異的造船成績。當然在該技術的不斷發展過程中，這項技術也獲得了更為廣泛的應用，成為了如今一項必不可少的生產技術，推動著設計思想、工程工藝、施工管理的不斷改革。

關鍵詞：海洋平臺;模塊化;建造技術;應用

1 模塊化概述

傳統施工建造與施工設計往往會受到場地、工期等條件的限制，從而會嚴重影響建造有效性。海洋石油平臺的施工建造效率、質量將直接影響工程本身的收益。故傳統施工建造方式并不能滿足海洋平臺作業要求。作為先進的施工技術和施工理念，模塊化在近些年憑借眾多優勢成功引起了大量設計人員的重視。其先進體現在能夠進行平行作業，原本傳統建造中需要循序漸進完成的工作可以用多點同時開花的方式進行，有效縮短了施工周期，保障了作業效率。模塊技術的出現改變與優化了施工方案，憑借眾多出色先進的理念，可以完成管路設備、線路設備、鋼結構預制等活動的交叉進行。在保障建造質量的基礎上，有效控制了施工成本和建造周期。

2 模塊化應用

2.1 模塊化設計

所謂的模塊化設計實際上指的就是提前按照作業要求進行設計。設計階段作為模塊化能否發揮最大化效益的環節，在模塊化技術應用中扮演著關鍵和主導的角色作用。在模塊化設計中，不再采用傳統設計理念和建造方式，而是將設計理念和施工方案放在大局觀角度，著眼于項目整體功能、思路、角度設計，兼顧模塊獨立性，處理好單模塊與工程整體關系。在項目化建造中模塊劃分是非常重要的一項技術。其對象包括多種多樣的系統、工藝流程。為了達成模塊化預期要求，就必須將工藝流程和功能實現作為基礎工作，合理規劃不同層次與模塊關系。因模塊劃分實際上會受到眾多原則和因素的制約與影響，如果忽視這些內容就無法突出模塊化作業效益。其內容具體包括：①實現功能，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，而不是為了節約資源犧牲該功能模塊。②項目安全。安全是項目施工永遠不變的話題，設計人員決不能為了追求模塊化設計而忽視了模塊化設計本身的安全需要，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、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、船舶運輸能力、港口能夠承載模塊卸載的能力、港口吊裝設備的作業能力、施工現場的設備與人員建造能力等。④不同模塊裝置與模塊劃分應整齊對應，保障功能的合理性與對應性。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、質量控制最需要關注的問題，對工程的社會收益、經濟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，模塊化作業是在建造現場的作業，能夠有效節約滑道資源。為此就必須提前評估預制場地承載能力，科學布置不同模塊具體位置，保障各個模塊都能滿足實際建造要求。施工中應采取一體化建造方式，因大多數模塊整體內容都比較巨大，對吊裝機械有著比較高的吊裝能力要求。所以在結束裝置模塊化劃分以后，就需要及時在不同區域、部位開始建造，當然這也正是模塊化作業優勢。其能夠集成化、并行化處理各個模塊，統一施工建造技術與方法。需要重點注意：①設計前，必須了解具體的建造需求和建造方案。以建造需求編制設計計劃調整建造方案。設計基本方案的過程中，一定要注重整體結構規劃與細化。在設計圖紙過程中要同時結合傳統施工圖與模擬技術。充分利用電腦軟件模擬未來作業情況。該過程可以幫助設計人員及時發現工程潛藏問題，保障工程質量和有效性。②模塊支撐物與支撐結構的選擇。因海洋平臺本身會受到潮水影響，所以為了解決這一問題，考慮施工便利性需要，常規條件下支撐結構高度需要控制在600-800毫米。如果高度過大，那么腳手架工作量的增加就會影響模塊施工的最終效果。功能模塊鋼結構墊墩應控制在1500-2000毫米之間，這樣甲板下方的結構包括電纜馬腳、支架安裝才會更加順利。③模塊結構預制。因海洋平臺在預制活動中需要結合其功能特性，所以在實際安裝過程中應提前準備好功能性預制件，包括穿倉件、風機支架、設備底座等等。建造中需要同時考慮標準化模塊需求。該環節作業內容的預制可以有效提升工程效率，保障建造質量。④在安裝前一些成品件可提前安裝在模塊。因平臺噴砂以及一部分后續工作可能會影響到成品件性能和質量，所以需要制定保護措施。比如為了提升成品件防腐性，避免海洋環境腐蝕設備，很多支架都要進行防腐涂料的涂裝或采用鍍鋅方式進行保護。鍍鋅前必須進行熱侵鋅。進行甲板除銹時，因可能出現大量沙粒破壞支架鍍鋅層。所以為了防止出現這種情況，噴涂甲板前還要制定保護方案，保護鍍鋅支架。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雜的環境。所以施工中必須要注重資源的動態分配和管理工作，考慮計劃的有效性，制定施工方案和制訂計劃。

3 模塊化優勢

3.1 節省資源

在鋼結構建造完成后需要使用船舶將其運送到作業現場安裝。雖然有著滾裝裝船以及吊裝裝船方式，但考慮到費用和技術成熟型問題，目前常用的方法仍舊是滑道牽引。為了提高裝船效率，需要提前在滑到預制組塊，以此來節約場地資源。

3.2 工期有效控制

模塊建造會提前將工程分為多個模塊，結束模塊作業后進行模塊調試與總裝，能夠有效縮短工期。

3.3 控制項目成本

模塊技術能夠優化施工流程與項目成本。比如很多焊接工作都可以提前進行，結束后進行噴涂，能夠有效減少油漆使用量和涂裝工作量，節約人工投入和工程投入。

4 結語

對海洋平臺作業來說，模塊化技術在未來必然能夠發揮更多的功效和作用，是海洋平臺今后發展趨勢。其對海洋平臺建造來說不僅是一場挑戰，同時也是一場重要機遇。其本身的特性決定了設計能力可以得到有效提升，設計人員需要同時考慮建造場地、施工順序、施工管理要求，注重設計結果反饋，保障建造水平和設計有效性。在不斷地總結過程中，積累經驗、方法和優勢。不論從哪一點來看，模塊化的作用都非常突出，對提升社會效益、經濟效益來說具有重大意義。

參考文獻：

[1]閆紅軍.全面推行標準化設計模塊化建設問題及對策探討[J].油氣田地面工程，2009（10）.