鋼結(jié)構(gòu)模塊化預(yù)制安裝的優(yōu)越性探討

楊三軍　李瑞

摘要：隨著模塊化施工安裝技術(shù)的推廣，化工項目中的鋼結(jié)構(gòu)施工安裝也實現(xiàn)模塊化，在此基礎(chǔ)上鋼結(jié)構(gòu)模塊化預(yù)制安裝技術(shù)以其獨特的優(yōu)越性，被廣大的化工行業(yè)施工企業(yè)所采用。文章從施工工期、施工安全性、施工質(zhì)量保證和施工成本控制四方面對鋼結(jié)構(gòu)模塊化預(yù)制安裝技術(shù)所表現(xiàn)出的優(yōu)越性進行了闡述。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；模塊化；預(yù)制安裝；優(yōu)越性；化工項目；化工行業(yè) 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(jīng)濟的快速發(fā)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(shù)不斷涌現(xiàn)，其中模塊化預(yù)制安裝技術(shù)也有了長足的進步。模塊化施工技術(shù)作為新產(chǎn)業(yè)和科學(xué)發(fā)展的方向，為各類建造行業(yè)提供了創(chuàng)造性的新思維，在這種大背景下，化工行業(yè)也大量采用模塊化的建造方式，由于化工行業(yè)的特殊性，大多數(shù)的結(jié)構(gòu)都采用鋼結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)其高溫高壓的生產(chǎn)環(huán)境。因此化工行業(yè)鋼結(jié)構(gòu)也逐步實現(xiàn)模塊化，在此基礎(chǔ)上鋼結(jié)構(gòu)模塊化預(yù)制安裝技術(shù)以其獨特的優(yōu)越性，被廣大的化工行業(yè)施工企業(yè)所采用，本文將就其優(yōu)越性進行全方位的闡述。

1 在施工工期上的優(yōu)越性

化工設(shè)備是多種多樣的，在建造之初施工企業(yè)就可以按照設(shè)計將這些鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備分解成不同的鋼結(jié)構(gòu)模塊，而且這些鋼結(jié)構(gòu)模塊可以不同的工廠進行預(yù)制、預(yù)組裝，做到與不能模塊化生產(chǎn)的設(shè)備進行現(xiàn)場同步，甚至可以提前完成，這樣就實現(xiàn)了建造過程的分布式推進，保證鋼結(jié)構(gòu)模塊的流水作業(yè)與現(xiàn)場作業(yè)同步

進行。

1.1 縮短設(shè)計工期

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

1.2 縮短安裝施工工期

由于這種通用的鋼結(jié)構(gòu)模塊設(shè)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(xiàn)預(yù)制，使得模塊從一家生產(chǎn)變成了工廠分布于世界各地，從下單建造變成了提前預(yù)制，這樣化工項目的建造企業(yè)就可以通過采購的方式快速獲得鋼結(jié)構(gòu)模塊，而不會出現(xiàn)由于模塊生產(chǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)備往往需要進行性能測試，如果這些鋼結(jié)構(gòu)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?qū)δK進行維修，最終當(dāng)全部預(yù)制的合格鋼結(jié)構(gòu)模塊吊裝調(diào)試完成進行聯(lián)合檢測，這樣就避免了過去鋼結(jié)構(gòu)在建造時邊建造邊測試的方式。

2 在施工安全性上的優(yōu)越性

鋼結(jié)構(gòu)模塊預(yù)制安裝在施工安全性上是傳統(tǒng)安裝施工無法比擬的。

2.1 減少了作業(yè)人員高空作業(yè)時間

由于鋼結(jié)構(gòu)模塊在預(yù)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(jié)構(gòu)模塊連接處都預(yù)留了拼裝結(jié)構(gòu)，在組裝過程中施工人員就通過聯(lián)接螺栓的緊固或焊接，就可以在較短的時間實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備整體建造。從而避免了整個鋼結(jié)構(gòu)安裝在高空建造過程中需要搭設(shè)大量的腳手架配合，減少了作業(yè)人員的高空作業(yè)時間。

2.2 提高了施工組織的安全性

鋼結(jié)構(gòu)模塊在預(yù)制過程中可以在不同的場地進行施工，減少了鋼結(jié)構(gòu)施工過程的相互交叉和干擾，即使鋼結(jié)構(gòu)模塊與土建施工同時開展，其主要集中在吊裝現(xiàn)場，這樣相互重疊的作業(yè)面少，交叉作業(yè)少，現(xiàn)場技術(shù)工人需求數(shù)量少，大型的吊裝機具只在吊裝過程中出現(xiàn)，而且吊裝結(jié)束就離開現(xiàn)場，停留時間短，減少了現(xiàn)場作業(yè)人員數(shù)量和作業(yè)時間。由于鋼結(jié)構(gòu)模塊預(yù)制施工將現(xiàn)場大量的作業(yè)放到了預(yù)制廠進行，減少了施工現(xiàn)場材料擺放場地，降低了現(xiàn)場資源的損耗，使施工現(xiàn)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(fēng)險。

2.3 施工難度的降低

在一些化工項目中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備非常巨大，如果在現(xiàn)場制作需要搭建大規(guī)模的腳手架，同時這種設(shè)備多在室外進行，這樣對氣候和環(huán)境的要求較高。而采用鋼結(jié)構(gòu)模塊預(yù)制安裝技術(shù)后，可以將大型的鋼結(jié)構(gòu)分解成小的模塊，這些小模塊可以在室內(nèi)進行加工生產(chǎn)，等到小模塊建成后，在氣候、環(huán)境、人員各方面準備充分的條件下進行組裝，現(xiàn)場施工工序被減少到最少，現(xiàn)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(zhì)量控制上的優(yōu)越性

3.1 對單體鋼結(jié)構(gòu)模塊制造質(zhì)量的把控

所謂“術(shù)業(yè)有專攻”，如今在鋼結(jié)構(gòu)模塊預(yù)制領(lǐng)域越來越顯示出專業(yè)化的趨勢，一些模塊的專業(yè)化制造工廠，其工裝機具非常精良，而且人員在其相應(yīng)的領(lǐng)域也得到了更加專業(yè)的培訓(xùn)，使得在鋼結(jié)構(gòu)模塊的生產(chǎn)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(jié)構(gòu)模塊可以在工廠制造，其加工制造條件遠遠優(yōu)于現(xiàn)場條件，在制造過程受天氣、施工環(huán)境因素影響較小，而且不受現(xiàn)場建造時施工場地的限制，特別是在大型鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)從材料切割和除銹等工序都比現(xiàn)場更有利于制造。以焊接過程來講，一些在現(xiàn)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(zhuǎn)動焊，這樣一方面降低了技術(shù)難度；另一方面也可以大幅提高焊接質(zhì)量。

3.2 對鋼結(jié)構(gòu)模塊功能質(zhì)量的把控

鋼結(jié)構(gòu)框架預(yù)制完成后按規(guī)范要求需要進行無損檢測，一般在整體施工結(jié)束后才能進行，如果其中一些部件的質(zhì)量不合格就會造成整體性能的不合格，整個鋼結(jié)構(gòu)也許要拆除重新建造。采用鋼結(jié)構(gòu)模塊化后，這種現(xiàn)象會大大避免，在一個單體鋼結(jié)構(gòu)模塊建成后，技術(shù)人員就可以對這個單體的各項物理和化學(xué)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(fā)現(xiàn)，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(fā)生。

3.3 對于設(shè)計缺陷的把控

一些工程由于工期緊、設(shè)計時間短，其中的一些細節(jié)問題不能及時發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場安裝按照有缺陷的圖紙建造整體鋼結(jié)構(gòu)，而鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)框架預(yù)制完成后按規(guī)范要求需要進行無損檢測，有利于發(fā)現(xiàn)設(shè)計文件不完善或不適合的細節(jié)。特別是一些大型的鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)節(jié)點設(shè)計不合理、節(jié)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(jié)構(gòu)模塊化施工可以最大限度地規(guī)避這些問題以及其他一些通常只有在現(xiàn)場組裝時才能發(fā)現(xiàn)的問題，并及時予以修正。

4 在建造成本上的優(yōu)越性

化工項目建設(shè)一般周期長，項目涉及的領(lǐng)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(guān)，設(shè)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(jié)構(gòu)模塊預(yù)制安裝可以將這些單項成本變得有序可控。

4.1 對材料設(shè)備采購的控制

在化工項目建設(shè)沒有開展模塊化以前，鋼結(jié)構(gòu)建造中從鋼材的采購到鋼結(jié)構(gòu)的焊接組裝都是線性發(fā)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(yù)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(jié)構(gòu)模塊的預(yù)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(dāng)?shù)氐亩愂蘸捅O(jiān)管費用方面的優(yōu)惠。

4.2 對管理成本的控制

在鋼結(jié)構(gòu)的建造過程中焊接、運輸、吊裝、檢測等環(huán)節(jié)都需要大量的人力資源，在進行人力資源管理和調(diào)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(jié)構(gòu)模塊的預(yù)制模式后，鋼結(jié)構(gòu)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(dāng)該模塊被使用時，才通過項目的管理團隊進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。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(jié)省了成本支出。

4.3 有利于重復(fù)利用

由于鋼結(jié)構(gòu)模塊是通過現(xiàn)場拼接完成，屬于可拆卸、可移動設(shè)施，現(xiàn)場拆裝搬運方便，施工企業(yè)可以根據(jù)需要，對預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)模塊進行移動。相比傳統(tǒng)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(chǎn)效率，在保證工程質(zhì)量的情況下極大地縮短了工期。

5 結(jié)語

就鋼結(jié)構(gòu)模塊預(yù)制安裝技術(shù)本身而言，在使用該項技術(shù)時要綜合考慮現(xiàn)場施工場地平面布置，氣候環(huán)境對施工的影響，將各種鋼結(jié)構(gòu)模塊的地面拼裝、單一鋼結(jié)構(gòu)模塊的工廠化生產(chǎn)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(shù)方案有一個整體的研究，特別是一些鋼結(jié)構(gòu)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(huán)境下，將鋼結(jié)構(gòu)模塊預(yù)制安裝技術(shù)的優(yōu)越性得到最大程度的發(fā)揮。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）