模塊外墻結(jié)構(gòu)新型安裝方法

孫士龍， 王永興， 徐善輝， 李若丞

(海洋石油工程(青島)有限公司， 山東 青島 266520)

0 引 言

目前在海洋鋼結(jié)構(gòu)的建造中，不論是液化天然氣組塊，還是海洋平臺(tái)[1]、浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置上部組塊，均采用陸地模塊化建造模式[2-5]，即根據(jù)組塊自身的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，將組塊劃分為若干部分單獨(dú)預(yù)制，然后按照總裝順序完成總裝工作，在整個(gè)模塊的總裝和調(diào)試工作結(jié)束并完成驗(yàn)收后，再裝船運(yùn)輸。

模塊外墻結(jié)構(gòu)對(duì)于地處寒冷地區(qū)的工藝組塊是必不可少的組成部分，用于保證組塊內(nèi)部工藝設(shè)備在低溫環(huán)境下的正常運(yùn)行。外墻結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成：鋼結(jié)構(gòu)支撐和舾裝板。按照一體化建造思路，為了減少高空作業(yè)的工作量，鋼結(jié)構(gòu)支撐預(yù)制安裝及舾裝板的安裝都應(yīng)隨甲板片分層進(jìn)行，但是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，將鋼結(jié)構(gòu)支撐及舾裝板隨甲板預(yù)制和安裝，其最終的平整度和密閉性往往難以達(dá)標(biāo)，這將直接影響組塊投產(chǎn)后的正常使用。另外，舾裝板安裝過程會(huì)占用大量起重機(jī)資源，起重機(jī)資源的不足常常成為安裝進(jìn)度的限制因素。

本文立足于現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)在外墻結(jié)構(gòu)安裝過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析研究，針對(duì)模塊外墻鋼結(jié)構(gòu)支撐和舾裝板的安裝，探索一種高效可行的方法。此法可作為參考，指導(dǎo)后續(xù)項(xiàng)目的施工。

1 分層預(yù)制安裝方法存在的問題

典型的外墻鋼結(jié)構(gòu)支撐如圖1所示，其由屋頂檁條、4面墻體及1層甲板下方的支撐結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)支撐安裝檢驗(yàn)完成后，再進(jìn)行舾裝板的安裝。安裝完成后的模塊如圖2所示。

圖1 外墻結(jié)構(gòu)

圖2 舾裝板安裝完成

按照一體化建造思路，圖3所示的位于甲板片外圍的鋼結(jié)構(gòu)支撐應(yīng)在預(yù)制階段隨甲板片分層預(yù)制，然后在總裝階段隨甲板片逐層完成總裝。此方法的優(yōu)點(diǎn)是在車間預(yù)制階段將不影響后續(xù)施工的鋼結(jié)構(gòu)支撐和舾裝板先行安裝，然后整體完成吊裝作業(yè)，可提高安裝效率，減少高空作業(yè)的工作量和施工風(fēng)險(xiǎn)。但是，由于在鋼結(jié)構(gòu)支撐預(yù)制過程中存在誤差，在甲板片總裝完成后，相鄰兩層鋼結(jié)構(gòu)支撐易出現(xiàn)錯(cuò)皮超差情況，如圖4所示。

圖3 鋼結(jié)構(gòu)支撐分層預(yù)制

圖4 相鄰鋼結(jié)構(gòu)支撐間的錯(cuò)皮

鋼結(jié)構(gòu)支撐是為支撐舾裝板的安裝而設(shè)計(jì)的，鋼結(jié)構(gòu)支撐的錯(cuò)皮對(duì)舾裝板的后續(xù)安裝質(zhì)量影響很大?，F(xiàn)場(chǎng)為消除錯(cuò)皮而投入的返工工作量大，而且高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)性很高。為此，需針對(duì)模塊外墻結(jié)構(gòu)的安裝，探索一種能保證安裝質(zhì)量的新型安裝方法。

2 新型安裝方法

針對(duì)上述問題，從以下兩個(gè)方面對(duì)模塊外墻結(jié)構(gòu)的安裝方法進(jìn)行改進(jìn)。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)支撐的安裝

鋼結(jié)構(gòu)支撐安裝的最終目的是為了服務(wù)于舾裝板的安裝，可依據(jù)舾裝板的尺寸和布置，將鋼結(jié)構(gòu)支撐單獨(dú)分片預(yù)制和安裝，而不是隨甲板片分層預(yù)制安裝。具體來說，可從兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：

(1) 優(yōu)化焊接順序。為方便鋼結(jié)構(gòu)支撐的安裝和拆卸，支撐生根點(diǎn)與甲板片型鋼一般通過螺栓連接，節(jié)點(diǎn)形式如圖5所示。按照一般的建造流程，應(yīng)先將鋼結(jié)構(gòu)支撐的A部分與B部分焊接，在總裝階段再用螺栓將其與支撐生根點(diǎn)連接。為了保證鋼結(jié)構(gòu)支撐安裝后的平面度，新型安裝方法可先將A部分的鋼結(jié)構(gòu)支撐與支撐生根點(diǎn)通過螺栓連接，在總裝階段再調(diào)整A部分鋼結(jié)構(gòu)支撐與B部分鋼結(jié)構(gòu)支撐的間隙來控制鋼結(jié)構(gòu)支撐的整體平面度，再進(jìn)行焊接。

圖5 節(jié)點(diǎn)形式

(2) 根據(jù)舾裝板的尺寸和布置，將每一面墻體的鋼結(jié)構(gòu)支撐進(jìn)行合理分片預(yù)制；對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)支撐的安裝，除了屋頂檁條隨頂層甲板片一起預(yù)制安裝之外，4面墻體的鋼結(jié)構(gòu)支撐待整個(gè)模塊封頂后再安裝，如圖6所示。此方法既能保證鋼結(jié)構(gòu)支撐平面度達(dá)到要求，又能提高施工效率。

圖6 鋼結(jié)構(gòu)支撐的分片安裝

2.2 舾裝板的安裝

在鋼結(jié)構(gòu)支撐安裝完成且平面度要求檢驗(yàn)合格后再進(jìn)行舾裝板的安裝。在支撐安裝完成后，根據(jù)需要在模塊外圍搭設(shè)腳手架以便后續(xù)施工作業(yè)。因此，舾裝板的安裝空間局限于鋼結(jié)構(gòu)支撐與腳手架的間隙(間隙值約500 mm)，并且在安裝過程中舾裝板的表面不允許被劃傷。在狹小且腳手架鋼管縱橫交錯(cuò)的空間內(nèi)，傳統(tǒng)的起重機(jī)作業(yè)難以保證舾裝板的安裝質(zhì)量，而且舾裝板的安裝需占用大量起重機(jī)資源，對(duì)施工進(jìn)度影響較大。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)分析總結(jié)，確定采用如圖7所示的安裝方法。此方法采用固定于模塊底部總裝墊墩上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力源，通過固定于頂層甲板的滑輪，用鋼絲繩提升舾裝板。

此方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的操作工人能直接觀察舾裝板的提升過程，能與舾裝板的安裝工人緊密配合，保證舾裝板在安裝過程中不被劃傷。另外，此方法還可以緩解現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)起重機(jī)的依賴性，在起重機(jī)資源緊張的項(xiàng)目高峰期，保證趕工計(jì)劃的順利實(shí)施。

具體操作可分為4個(gè)步驟：

(1) 安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)和定滑輪。如圖8所示，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定于模塊底部的總裝墊墩上，將定滑輪懸掛固定于屋頂?shù)耐鈶忆摻Y(jié)構(gòu)上，通過移動(dòng)定滑輪便可對(duì)不同位置的舾裝板進(jìn)行安裝。

圖7 舾裝板安裝示例

(2) 提升舾裝板。如圖9所示，工人首先將舾裝板搬運(yùn)至待安裝位置下方，然后通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩和綁帶將舾裝板提升至最終位置。

(3) 安裝就位。當(dāng)舾裝板提升到指定位置后，使用圖10所示的吸盤將舾裝板臨時(shí)固定住，然后抽出綁帶，最后打釘固定。在抽出綁帶前先用吸盤將舾裝板臨時(shí)固定，以調(diào)整其與周圍舾裝板的間隙，保證其達(dá)到最終的密閉性要求。

圖8 安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)和定滑輪

圖9 搬運(yùn)并提升舾裝板

3 結(jié) 論

通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)支撐的單獨(dú)分片預(yù)制及總裝過程中焊接順序的合理調(diào)整，保證模塊外墻結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)支撐安裝后的平整度達(dá)到要求；在舾裝板安裝過程中，采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝方法，解決了在狹小空間里舾裝板表面易劃傷及大量占起重機(jī)資源的問題。施工實(shí)踐證明，本施工方法能切實(shí)保證模塊外墻結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量和施工效率，對(duì)后續(xù)類似項(xiàng)目的施工有一定的指導(dǎo)作用。

圖10 吸盤固定舾裝板