模塊化建造在海洋鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)施工中的應(yīng)用

環(huán)磊

摘 要：我國(guó)的海域面積相當(dāng)廣袤，在海洋中不但蘊(yùn)含著豐富的生物資源也儲(chǔ)備著大量的能源，隨著我國(guó)對(duì)海洋資源的不斷開發(fā)與利用，海洋經(jīng)濟(jì)也迎來了高速發(fā)展的時(shí)代。在發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)時(shí)海洋平臺(tái)是石油、天然氣等資源開采的重要基礎(chǔ)設(shè)施，更是各項(xiàng)工程開展的關(guān)鍵步驟，也是企業(yè)發(fā)展、研究、優(yōu)化的關(guān)鍵?，F(xiàn)階段，企業(yè)在進(jìn)行海洋平臺(tái)建造時(shí)多使用模塊化建造技術(shù)，以此來降低海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)與建筑的整體費(fèi)用，同時(shí)還可以有效的控制工期、降低建設(shè)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：模塊化建造；海洋鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)；施工；應(yīng)用

前言：對(duì)海洋平臺(tái)作業(yè)來說，模塊化技術(shù)在未來必然能夠發(fā)揮更多的功效和作用，是海洋平臺(tái)今后發(fā)展趨勢(shì)。其對(duì)海洋平臺(tái)建造來說不僅是一場(chǎng)挑戰(zhàn)，同時(shí)也是一場(chǎng)重要機(jī)遇。其本身的特性決定了設(shè)計(jì)能力可以得到有效提升，設(shè)計(jì)人員需要同時(shí)考慮建造場(chǎng)地、施工順序、施工管理要求，注重設(shè)計(jì)結(jié)果反饋，保障建造水平和設(shè)計(jì)有效性。在不斷地總結(jié)過程中，積累經(jīng)驗(yàn)、方法和優(yōu)勢(shì)。不論從哪一點(diǎn)來看，模塊化的作用都非常突出，對(duì)提升社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益來說具有重大意義。

1模塊化概念

所謂模塊化是指建造一個(gè)大型工程時(shí)，自上而下、逐層分解并把系統(tǒng)劃分成若干模塊的過程，是一種高效管理及操作一個(gè)大型工程的思維方式。每個(gè)模塊完成一個(gè)特定的子功能，所有的模塊按照某種方法組裝起來成為一個(gè)整體，從而完成整個(gè)系統(tǒng)所要求的全部功能。模塊化概念的先進(jìn)性在于大量引入了平行作業(yè)，把在傳統(tǒng)建造中需要在同一地點(diǎn)依次完成的工作同時(shí)完成。模塊化的精髓在于依靠科學(xué)的管理和先進(jìn)的技術(shù)，將設(shè)計(jì)、建造、安裝等工序進(jìn)行深度的交叉，從而實(shí)現(xiàn)有效縮短項(xiàng)目工期的目標(biāo)。模塊化的目的在于提高裝置的工廠預(yù)制化率，最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量的提高和建設(shè)成本的最優(yōu)。用戶的需求千差萬別，但不同用戶的差異化服務(wù)需求又有一些共同之處，找到共性，然后將他們做成一個(gè)個(gè)模塊，可以讓用戶像搭積木一樣，選擇不同的服務(wù)模塊，使模塊標(biāo)準(zhǔn)化，最終降低成本。對(duì)于特殊之處，可通過調(diào)整子模塊或零部件來進(jìn)行調(diào)整修改，通過這種可變性來適應(yīng)不同項(xiàng)目、不同用戶的需要。裝置模塊化方案通常主要有兩種形式：一種是撬裝化分布式模塊化裝置，多以設(shè)備為核心的單層結(jié)構(gòu)；另一種是多層框架集中式模塊化裝置，根據(jù)裝置功能或設(shè)備安全類別采取聯(lián)合布置結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單來說就是單個(gè)設(shè)備成撬即設(shè)備模塊，多個(gè)設(shè)備單一功能的成撬即功能模塊，以及多撬塊組成的可以實(shí)現(xiàn)多種工藝流程或功能的大型模塊。對(duì)于海上設(shè)施，一般由設(shè)備模塊或功能模塊組合成為大型模塊。例如，換熱器撬、清管球撬即為設(shè)備模塊，氣體壓縮模塊、注水模塊、火炬分液罐模塊、發(fā)電機(jī)模塊可劃為功能模塊范疇，生活樓、鉆井模塊甚至上部組塊都可以理解為大型模塊。根據(jù)劃分好的工作內(nèi)容和界面，設(shè)備模塊或功能模塊一般由設(shè)備廠家提供，各個(gè)中小型模塊或單元在不同的地點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行建造工作，然后在滑軌上進(jìn)行總裝和調(diào)試，進(jìn)而完成整個(gè)平臺(tái)的建造工作。

2模塊化優(yōu)勢(shì)

2.1節(jié)省資源

在鋼結(jié)構(gòu)建造完成后需要使用船舶將其運(yùn)送到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝。雖然有著滾裝裝船以及吊裝裝船方式，但考慮到費(fèi)用和技術(shù)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，需要提前在滑道預(yù)制組塊，以此來節(jié)約場(chǎng)地資源。

2.2工期有效控制

模塊建造會(huì)提前將工程分為多個(gè)模塊，結(jié)束模塊作業(yè)后進(jìn)行模塊調(diào)試與總裝，能夠有效縮短工期。我公司建造的 “創(chuàng)新者GM4000”半潛式深海鉆井平臺(tái)，分成管廊模塊、生活區(qū)模塊、鉆井甲板模塊同時(shí)建造，很大程度縮短建造的周期。

3海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)概況

海洋平臺(tái)在劃分時(shí)可以將平臺(tái)結(jié)構(gòu)、作業(yè)情況作為依據(jù)，將其分為固定模式、浮式。固定模式作業(yè)平臺(tái)主要分為三種類型，根據(jù)建筑自身重量將其加固到海底硬土層中，以此來提升其在高強(qiáng)度波浪、海洋風(fēng)暴來臨時(shí)建筑的重力；將鋼筋混凝土樁與鋼筋樁打入到海洋硬土層中，然后再使用導(dǎo)管來固定導(dǎo)管，確保建筑的穩(wěn)定性；根據(jù)平臺(tái)建設(shè)時(shí)鋼架塔結(jié)構(gòu)的特殊性，可以在不同位置用錨進(jìn)行固定。浮式作業(yè)平臺(tái)可以根據(jù)遷移性分為可遷移式平臺(tái)與不可遷移式平臺(tái)兩種形式，可遷移式平臺(tái)，多會(huì)使用到海洋石油開采、天然氣開采等，其中還包括半潛式平臺(tái)、浮筒式平臺(tái)等也是較常使用的平臺(tái)方式。不可遷移式平臺(tái)主要被使用到海域情況、海岸情況比較穩(wěn)定的海域中，通常會(huì)使用駁船錨進(jìn)行固定后進(jìn)行石油開采，目前大多數(shù)情況下用在海洋資源儲(chǔ)存庫、浮式生產(chǎn)基地的建設(shè)等。

4模塊化建造技術(shù)在海洋平臺(tái)建造中的應(yīng)用

4.1模塊設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

在利用模塊化建筑技術(shù)進(jìn)行海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)始終遵循相關(guān)規(guī)定，其可以為后期建造的穩(wěn)定性起到積極的作用。與傳統(tǒng)的建造技術(shù)設(shè)計(jì)相比優(yōu)點(diǎn)更突出，其不僅可以在設(shè)計(jì)時(shí)將每一個(gè)小的工程環(huán)節(jié)進(jìn)行獨(dú)立并且還可以通過系統(tǒng)將各小工程進(jìn)行聯(lián)系，在這個(gè)過程中將大的工程環(huán)節(jié)切換成不同小的工程環(huán)節(jié)是非常重要的，每一個(gè)項(xiàng)目間的聯(lián)系是非常重要的，若想真正實(shí)現(xiàn)每一個(gè)預(yù)期目標(biāo)，應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)范進(jìn)行處理，同時(shí)還應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。在進(jìn)行各個(gè)小工程切換時(shí)會(huì)受到不同因素的影響，其主要影響因素有以下幾點(diǎn)：第一，在工程具體實(shí)施的過程中應(yīng)凸顯出各個(gè)小工程的作用，并關(guān)注每個(gè)小工程間的聯(lián)系性，不得只為了施工簡(jiǎn)便制作劃分，無法充分的發(fā)揮出實(shí)際作用，同時(shí)還應(yīng)控制工程的整體質(zhì)量，不得只關(guān)注模塊化建造技術(shù)的設(shè)計(jì)忽視項(xiàng)目的整體質(zhì)量。第二，應(yīng)對(duì)工程中的不同因素進(jìn)行綜合性的考慮，如設(shè)備組裝的過程等，對(duì)場(chǎng)地面積進(jìn)行考慮；在進(jìn)行船舶運(yùn)輸時(shí)應(yīng)控制船舶的承載力等。

4.2模塊建造實(shí)際工作

模塊化建筑技術(shù)在使用的過程中經(jīng)過不斷的優(yōu)化，有了非常大的提升，進(jìn)一步加快了海洋平臺(tái)建設(shè)的速度，隨著海洋資源開發(fā)不斷深入，也豐富了人們的財(cái)富，在未來模塊化建造技術(shù)會(huì)被應(yīng)用到不同的領(lǐng)域中，進(jìn)一步加快了該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，在使用的過程中還應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況對(duì)其中的不足進(jìn)行分析，并吸取別國(guó)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，控制模塊化建造技術(shù)在發(fā)展過程中的不利因素，構(gòu)建起適合我國(guó)海洋平臺(tái)建設(shè)的體系，推動(dòng)模塊化建造技術(shù)在我國(guó)得到更加廣泛的使用，加快我國(guó)海洋平臺(tái)建設(shè)的發(fā)展速度。從現(xiàn)階段我國(guó)模塊化建造技術(shù)使用的具體情況來看，我國(guó)模塊化建造的技術(shù)水平還相對(duì)較弱，主要體現(xiàn)在人員的整體素質(zhì)以及規(guī)章制度等方面，因此相關(guān)的部門應(yīng)給予更多的支持并強(qiáng)化合作，加快我國(guó)海洋開發(fā)事業(yè)的發(fā)展。在進(jìn)行具體工程時(shí)應(yīng)盡可能的做好資源的節(jié)約，但是在進(jìn)行部分小工程時(shí)需要使用一些較大的設(shè)備，因此在進(jìn)行建造的過程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下問題：（1）提前做好施工準(zhǔn)備工作，并做好相應(yīng)的工程方案。應(yīng)確保設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性、有效性?？梢岳酶?xì)的技術(shù)對(duì)海洋平臺(tái)藍(lán)圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)實(shí)施方案中的問題進(jìn)行優(yōu)化。（2）在實(shí)際建造中應(yīng)對(duì)其中的各種因素進(jìn)行綜合性的考慮，如天氣情況等，避免因天氣情況導(dǎo)致問題的發(fā)生。同時(shí)應(yīng)對(duì)一部分小工程進(jìn)行精細(xì)化管理，做好測(cè)量工作。在進(jìn)行每一個(gè)小工程時(shí)應(yīng)對(duì)每一個(gè)工程的具體情況進(jìn)行了解并實(shí)現(xiàn)每個(gè)小工程間的聯(lián)系。（3）在進(jìn)行海洋平臺(tái)建造的過程中，不得因搶任務(wù)給設(shè)備功能帶來損傷，在進(jìn)行裝備組裝時(shí)應(yīng)將所使用的零件提前準(zhǔn)備好。同時(shí)在使用船舶時(shí)應(yīng)做好保護(hù)工作，以此來對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)一步的保護(hù)。

結(jié)語：海洋鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)模塊化技術(shù)是根據(jù)海洋結(jié)構(gòu)的多變化環(huán)境，對(duì)具體的工藝與方法進(jìn)行了有效的改進(jìn)，此工藝具有較強(qiáng)的完整性與獨(dú)立性，節(jié)省了設(shè)計(jì)與生產(chǎn)時(shí)間，并可以對(duì)各模塊間的工序進(jìn)行銜接，以此來降低施工工期，同時(shí)還可以提升海洋平臺(tái)的整體性能，充分的發(fā)揮出模塊功能并提升整體建造效率。在進(jìn)行模塊化建設(shè)與安裝的過程中應(yīng)根據(jù)海洋環(huán)境的具體情況對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，并利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)提升模塊的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，為工程安全提供有效的保障，進(jìn)而提升整體效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋立新.模塊化平臺(tái)甲板片預(yù)制技術(shù)[J].船海工程，2017，46（05）：145-147.