國(guó)際EPC工程模塊化策劃思路研究

常立仁

（上海十三冶金建設(shè)有限公司，上海201900）

0 引言

作為一種先進(jìn)的項(xiàng)目實(shí)施理念，模塊化施工在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用較為普遍，國(guó)內(nèi)各行各業(yè)也紛紛開(kāi)始關(guān)注這一動(dòng)向，并已出現(xiàn)不少模塊化生產(chǎn)基地。然而，由于國(guó)際EPC工程總承包項(xiàng)目牽涉因素繁雜，環(huán)節(jié)眾多，要想將模塊化理念成功運(yùn)用于其中，必須結(jié)合項(xiàng)目具體現(xiàn)場(chǎng)、道路、信息化水平等條件，與設(shè)計(jì)、制造、貨運(yùn)、施工等單位密切合作、通盤科學(xué)策劃。本文將論述國(guó)際EPC工程模塊化策劃的一般思路。

1 模塊化策劃的組織與調(diào)研

1.1 成立專門的模塊化策劃?rùn)C(jī)構(gòu)

設(shè)計(jì)前應(yīng)聯(lián)合設(shè)計(jì)、主要設(shè)備制造商、物流貨運(yùn)等單位，成立模塊化工作組，落實(shí)各專業(yè)模塊化策劃人員，確定管理工作流程，確保協(xié)調(diào)一致地推進(jìn)模塊化策劃工作。必要時(shí)聘請(qǐng)外部專家或咨詢公司協(xié)助策劃模塊化建模，共同研究設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸和施工過(guò)程模塊化技術(shù)，設(shè)立課題制定計(jì)劃并實(shí)施，定期小結(jié)并通報(bào)進(jìn)展，協(xié)調(diào)解決問(wèn)題。

1.2 模塊化條件調(diào)研和資料收集

各專業(yè)人員密切配合，全面、充分考慮設(shè)計(jì)、采購(gòu)、組裝、物流運(yùn)輸、模塊保護(hù)、港口裝卸、項(xiàng)目當(dāng)?shù)剡\(yùn)輸與安裝等環(huán)節(jié)，詳細(xì)調(diào)研工廠、組裝地點(diǎn)、道路、橋梁、碼頭等客觀資料數(shù)據(jù)和制約因素。

2 總體思路及重點(diǎn)工作環(huán)節(jié)

模塊化策劃工作總體思路：（1）結(jié)合項(xiàng)目各專業(yè)實(shí)體內(nèi)容，進(jìn)行方案策劃，界定模塊化項(xiàng)目；（2）會(huì)同各專業(yè)技術(shù)專家交流討論，分析、評(píng)估方案的實(shí)施可行性；（3）完成模塊化方案、調(diào)整確定模塊化項(xiàng)目；（4）完成模塊化項(xiàng)目設(shè)計(jì)、組裝、出港、上岸、內(nèi)陸運(yùn)輸和安裝方案；（5）完善關(guān)鍵和輔助設(shè)備結(jié)構(gòu)的模塊作業(yè)設(shè)計(jì)，論證其可靠性；（6）指導(dǎo)模塊化實(shí)施過(guò)程，包括道路建設(shè)、場(chǎng)地租賃、河流通淤、橋梁加固、船只及大型機(jī)械設(shè)備租賃等。

關(guān)鍵環(huán)節(jié)策劃的工作要點(diǎn)：（1）模塊設(shè)計(jì)。模塊化項(xiàng)目設(shè)計(jì)是模塊化工作的關(guān)鍵，很大程度決定了模塊化工作的成敗。1）要對(duì)相關(guān)各專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行模塊化技術(shù)培訓(xùn)，包括模塊化專業(yè)技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)規(guī)范、項(xiàng)目實(shí)施流程，確保設(shè)計(jì)過(guò)程能充分考慮組裝、包裝、保護(hù)、運(yùn)輸、安裝等過(guò)程方法和要求，考慮構(gòu)件在各環(huán)節(jié)的特殊狀態(tài)和特殊受力情況，還要考慮模塊的尺寸、重量與運(yùn)輸、吊裝的密切配合，最終使包裝模塊的安裝簡(jiǎn)單易行，減少安裝工程量。2）設(shè)計(jì)中盡量采用3D仿真建造技術(shù)將三維工廠設(shè)計(jì)技術(shù)與施工進(jìn)度計(jì)劃管理結(jié)合在一起，對(duì)工藝設(shè)備的安裝、工業(yè)廠房、機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)模塊化研究，實(shí)現(xiàn)可視化計(jì)劃編制和可視化進(jìn)度仿真及優(yōu)化，從而大幅提高施工現(xiàn)場(chǎng)的平行施工能力和工作效率。3）模塊化設(shè)計(jì)需協(xié)調(diào)一致的制造、運(yùn)輸與施工計(jì)劃方案，模塊化項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)邀請(qǐng)制造單位、貨運(yùn)單位和施工單位模塊化小組人員進(jìn)行分析和評(píng)審，并最終確定設(shè)計(jì)方案。（2）模塊組裝。首要工作是選擇合適的、具備綜合條件的組裝場(chǎng)地，最好選擇具備組裝能力同時(shí)又有便利的港口條件的深水海港。其次，要考慮模塊化對(duì)勞動(dòng)組織的影響，以及如何消減由此造成的新的工程質(zhì)量問(wèn)題。組裝質(zhì)量要滿足海運(yùn)的抗腐蝕要求、運(yùn)輸階段的剛度以確保到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)不產(chǎn)生永久變形以及運(yùn)輸及安裝階段的安全性與穩(wěn)定性。（3）包裝和保護(hù)。包裝的目的是控制模塊裝運(yùn)尺寸、確定模塊重心、確保模塊不受外力破壞而成功完成長(zhǎng)途海、陸運(yùn)輸。要經(jīng)過(guò)計(jì)算，策劃制定周密的包裝方案，尤其在確定重心時(shí)，要靈活應(yīng)用力學(xué)、幾何知識(shí)，甚至借助計(jì)算機(jī)模擬。（4）模塊運(yùn)輸。要策劃編制周密的運(yùn)輸方案，協(xié)調(diào)處理好設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、安裝的相互關(guān)系；解決好與其他承建商共用駁船?？看a頭的問(wèn)題；熟悉車輛在現(xiàn)場(chǎng)的行走路線、水陸運(yùn)輸現(xiàn)狀和相關(guān)制約條件；熟悉各地關(guān)于模塊化運(yùn)輸和安裝的法律法規(guī)和要求；協(xié)調(diào)好施工安裝機(jī)械、模塊化安裝承包商關(guān)于安裝方案的編制；還要做好模塊化貨物出入組裝基地有關(guān)事務(wù)以及為進(jìn)行模塊化安裝而雇用當(dāng)?shù)丶夹g(shù)工人等工作。模塊化運(yùn)輸方案對(duì)運(yùn)輸成本的影響至關(guān)重要，要綜合比較陸路、水路成本比例，在滿足進(jìn)度要求的前提下酌情選擇，實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的成本效益。

3 典型模塊化項(xiàng)目策劃思路

3.1 模塊化混凝土構(gòu)件

（1）獨(dú)立基礎(chǔ)，如設(shè)備基礎(chǔ)、廠房結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、道路雨水井、電纜井等，應(yīng)整體預(yù)制、整體運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)整體就位；較大基礎(chǔ)合理分割后模塊預(yù)制，模塊間縫隙現(xiàn)場(chǎng)安裝后澆筑。（2）地下室、地下通道、水溝以及條形、箱型、槽型、筒形混凝土構(gòu)件，按模塊化設(shè)計(jì)重量和體積多段預(yù)制、運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)組合對(duì)接。（3）大型設(shè)備基礎(chǔ)，基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋與鋼板制作外殼連為一體組成模塊，整體運(yùn)輸、吊裝就位、焊接成型后澆筑混凝土，鋼殼不再取出，用作基礎(chǔ)的永久性保護(hù)。（4）大型混凝土地坪及廠房車間內(nèi)地坪，綜合確定為3m×3m、4m×4m、6m×6m或其他合理尺寸，內(nèi)設(shè)網(wǎng)狀鋼筋以保證吊裝剛度，現(xiàn)場(chǎng)就位后澆筑成型。策劃時(shí)注意經(jīng)濟(jì)模塊體積要滿足運(yùn)輸要求；設(shè)備地腳螺栓應(yīng)盡可能在一個(gè)模塊上；模塊的數(shù)量盡量減少；模塊重量通常小于200t；每個(gè)模塊合理布置吊環(huán)，確保吊環(huán)位置錨固強(qiáng)度及抗裂要求；地下結(jié)構(gòu)防水處理及模塊連接考慮采用灌漿料等防滲快硬材料。

3.2 模塊化鋼結(jié)構(gòu)

（1）廠房鋼結(jié)構(gòu)。按構(gòu)件類別分別進(jìn)行模塊化策劃，鋼柱、吊車梁、屋架梁等盡可能整體加工，設(shè)計(jì)時(shí)考慮其剛度和吊裝點(diǎn)，若須分段則盡量采用法蘭連接。吊車梁系統(tǒng)直接將走道、護(hù)欄、支撐與梁設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊。統(tǒng)籌考慮結(jié)構(gòu)內(nèi)電纜、工藝管道支架等。（2）屋面系統(tǒng)。若干支撐和框架組成模塊單元，如屋頂天窗等，制作成最大運(yùn)輸合適尺寸，墻板和屋面板按排版尺寸制作。（3）墻體系統(tǒng)。在剛度允許情況下，按照2個(gè)柱間為1個(gè)模塊單元的方法集成如墻柱、框架、支撐和拉索部分。墻柱和鋼柱設(shè)計(jì)為螺栓連接，鋼梯可組合在一起。扶手可制作成適合運(yùn)輸最大長(zhǎng)度的數(shù)個(gè)單元。（4）工藝鋼結(jié)構(gòu)。如地表通廊按20～30m長(zhǎng)度分段，架空通廊長(zhǎng)度按支架間距確定，與內(nèi)部膠帶機(jī)架、電氣、通訊、給排水等設(shè)備統(tǒng)籌考慮。策劃時(shí)注意結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，類型盡量少，所有的連接盡可能采用高強(qiáng)螺栓連接。組裝過(guò)程嚴(yán)格控制幾何尺寸和節(jié)點(diǎn)連接質(zhì)量。

3.3 機(jī)電設(shè)備模塊化

空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵等單體設(shè)備與加強(qiáng)底座結(jié)構(gòu)模塊化集成，整體運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)整體安裝。

大型設(shè)備如磨機(jī)、濃密機(jī)等可根據(jù)設(shè)備特性分解為滿足模塊化要求的功能單元，在組裝基地與機(jī)體配管、強(qiáng)弱電系統(tǒng)統(tǒng)籌模塊化組裝，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)只進(jìn)行模塊間的連接工作。

變壓器選擇干式，以利于模塊化安裝，并事先與廠商協(xié)商容量等問(wèn)題；電氣盤柜進(jìn)行緊湊性、安全性設(shè)計(jì)。

對(duì)于控制系統(tǒng)，各模塊化設(shè)備單元設(shè)遠(yuǎn)程I／O站，單元間及與主控室控制信號(hào)通過(guò)光纖通訊實(shí)現(xiàn)控制，減少控制電纜現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)量。遠(yuǎn)程I／O站可預(yù)裝于模塊設(shè)備內(nèi)。

3.4 管道系統(tǒng)模塊化

利用計(jì)算機(jī)三維技術(shù)模擬分段、編碼、包裝成捆，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)按編碼對(duì)號(hào)安裝。對(duì)于自成系統(tǒng)的獨(dú)立設(shè)施配管，應(yīng)與基礎(chǔ)、機(jī)電設(shè)備集成一體化模塊，最大可能減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工程量。

3.5 綜合設(shè)施模塊化

小型電氣樓、減壓站、空壓站、低壓配電室、現(xiàn)場(chǎng)辦公用房等設(shè)施可與內(nèi)部設(shè)備管線或家具、辦公設(shè)施以及外部梯子欄桿等策劃為獨(dú)立箱體模塊或組合箱體模塊單元，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)就位組裝后外接水電線路等。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)際EPC工程的模塊化實(shí)施應(yīng)用尚處于實(shí)踐、探索和不斷完善階段。在模塊化策劃的同時(shí)應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)地、運(yùn)輸過(guò)程以及工程所在地資源成本、進(jìn)度、質(zhì)量、安全環(huán)保、地方法規(guī)等因素，進(jìn)行全面、充分的分析和權(quán)衡，以最終取得項(xiàng)目效益的最大化。

［1］劉暉.外資工程EPC合同模塊化設(shè)計(jì)研究［D］.天津大學(xué)，2010

［2］張靜曉，陸寧.EPC承包商的PMO模塊化信息系統(tǒng)研究［J］.中國(guó)港灣建設(shè)，2010（5）