海洋平台建造中的模块化建造技术应用

    李国杰 陈耀辉 赵真

    摘 要：早在上个世纪的六十年代，美国、日本等发达国家便已经开始应用模块化技术进行生产和制造。凭借模块化技术取得了优异的造船成绩。当然在该技术的不断发展过程中，这项技术也获得了更为广泛的应用，成为了如今一项必不可少的生产技术，推动着设计思想、工程工艺、施工管理的不断改革。

    关键词：海洋平台;模块化;建造技术;应用

    1 模块化概述

    传统施工建造与施工设计往往会受到场地、工期等条件的限制，从而会严重影响建造有效性。海洋石油平台的施工建造效率、质量将直接影响工程本身的收益。故传统施工建造方式并不能满足海洋平台作业要求。作为先进的施工技术和施工理念，模块化在近些年凭借众多优势成功引起了大量设计人员的重视。其先进体现在能够进行平行作业，原本传统建造中需要循序渐进完成的工作可以用多点同时开花的方式进行，有效缩短了施工周期，保障了作业效率。模块技术的出现改变与优化了施工方案，凭借众多出色先进的理念，可以完成管路设备、线路设备、钢结构预制等活动的交叉进行。在保障建造质量的基础上，有效控制了施工成本和建造周期。

    2 模块化应用

    2.1 模块化设计

    所谓的模块化设计实际上指的就是提前按照作业要求进行设计。设计阶段作为模块化能否发挥最大化效益的环节，在模块化技术应用中扮演着关键和主导的角色作用。在模块化设计中，不再采用传统设计理念和建造方式，而是将设计理念和施工方案放在大局观角度，着眼于项目整体功能、思路、角度设计，兼顾模块独立性，处理好单模块与工程整体关系。在项目化建造中模块划分是非常重要的一项技术。其对象包括多种多样的系统、工艺流程。为了达成模块化预期要求，就必须将工艺流程和功能实现作为基础工作，合理规划不同层次与模块关系。因模块划分实际上会受到众多原则和因素的制约与影响，如果忽视这些内容就无法突出模块化作业效益。其内容具体包括：①实现功能，为了满足这一要求在划分模块的过程中就必须将其视作主体，而不是为了节约资源牺牲该功能模块。②项目安全。安全是项目施工永远不变的话题，设计人员决不能为了追求模块化设计而忽视了模块化设计本身的安全需要，一定要将重心放在安全因素控制，保障模块整体安全性。③考虑不同模块在安装、海运、装船、建造过程中可能遇到的问题，包括可能性与合理性。举例来说装船方案、船舶运输能力、港口能够承载模块卸载的能力、港口吊装设备的作业能力、施工现场的设备与人员建造能力等。④不同模块装置与模块划分应整齐对应，保障功能的合理性与对应性。⑤模块安装安全性，该要求是保障建造过程重心控制、重量控制、尺寸控制、精度控制、质量控制最需要关注的问题，对工程的社会收益、经济效益来说影响非常突出。

    2.2 模块化建造

    如人们所知道的一样，模块化作业是在建造现场的作业，能够有效节约滑道资源。为此就必须提前评估预制场地承载能力，科学布置不同模块具体位置，保障各个模块都能满足实际建造要求。施工中应采取一体化建造方式，因大多数模块整体内容都比较巨大，对吊装机械有着比较高的吊装能力要求。所以在结束装置模块化划分以后，就需要及时在不同区域、部位开始建造，当然这也正是模块化作业优势。其能够集成化、并行化处理各个模块，统一施工建造技术与方法。需要重点注意：①设计前，必须了解具体的建造需求和建造方案。以建造需求编制设计计划调整建造方案。设计基本方案的过程中，一定要注重整体结构规划与细化。在设计图纸过程中要同时结合传统施工图与模拟技术。充分利用电脑软件模拟未来作业情况。该过程可以帮助设计人员及时发现工程潜藏问题，保障工程质量和有效性。②模块支撑物与支撑结构的选择。因海洋平台本身会受到潮水影响，所以为了解决这一问题，考虑施工便利性需要，常规条件下支撑结构高度需要控制在600-800毫米。如果高度过大，那么脚手架工作量的增加就会影响模块施工的最终效果。功能模块钢结构垫墩应控制在1500-2000毫米之间，这样甲板下方的结构包括电缆马脚、支架安装才会更加顺利。③模块结构预制。因海洋平台在预制活动中需要结合其功能特性，所以在实际安装过程中应提前准备好功能性预制件，包括穿仓件、风机支架、设备底座等等。建造中需要同时考虑标准化模块需求。该环节作业内容的预制可以有效提升工程效率，保障建造质量。④在安装前一些成品件可提前安装在模块。因平台喷砂以及一部分后续工作可能会影响到成品件性能和质量，所以需要制定保护措施。比如为了提升成品件防腐性，避免海洋环境腐蚀设备，很多支架都要进行防腐涂料的涂装或采用镀锌方式进行保护。镀锌前必须进行热侵锌。进行甲板除锈时，因可能出现大量沙粒破坏支架镀锌层。所以为了防止出现这种情况，喷涂甲板前还要制定保护方案，保护镀锌支架。比如可以用塑料、棉布等材料包括镀锌支架。因模块建造中存在资源不确定性和约束问题，且施工大多出在比较复杂的环境。所以施工中必须要注重资源的动态分配和管理工作，考虑计划的有效性，制定施工方案和制订计划。

    3 模块化优势

    3.1 节省资源

    在钢结构建造完成后需要使用船舶将其运送到作业现场安装。虽然有着滚装装船以及吊装装船方式，但考虑到费用和技术成熟型问题，目前常用的方法仍旧是滑道牵引。为了提高装船效率，需要提前在滑到预制组块，以此来节约场地资源。

    3.2 工期有效控制

    模块建造会提前将工程分为多个模块，结束模块作业后进行模块调试与总装，能够有效缩短工期。

    3.3 控制项目成本

    模块技术能够优化施工流程与项目成本。比如很多焊接工作都可以提前进行，结束后进行喷涂，能够有效减少油漆使用量和涂装工作量，节约人工投入和工程投入。

    4 结语

    对海洋平台作业来说，模块化技术在未来必然能够发挥更多的功效和作用，是海洋平台今后发展趋势。其对海洋平台建造来说不仅是一场挑战，同时也是一场重要机遇。其本身的特性决定了设计能力可以得到有效提升，设计人员需要同时考虑建造场地、施工顺序、施工管理要求，注重设计结果反馈，保障建造水平和设计有效性。在不断地总结过程中，积累经验、方法和优势。不论从哪一点来看，模块化的作用都非常突出，对提升社会效益、经济效益来说具有重大意义。

    參考文献：

    [1]闫红军.全面推行标准化设计模块化建设问题及对策探讨[J].油气田地面工程，2009（10）.