淺析LNG模塊外墻皮框架建造工藝

張磊，趙陽，林飛鵬，程化鵬，李成龍

（海洋石油工程（青島）有限公司， 山東 青島 266520）

隨著石油產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，采油煉油集成化、模塊化程度越來越高，為了提高建造、生產(chǎn)效率以及滿足生產(chǎn)工藝的要求，鋼結(jié)構(gòu)形式的LNG管廊平臺(tái)結(jié)構(gòu)在石油化工生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用越來越廣泛。

LNG管廊結(jié)構(gòu)一般由多層平面結(jié)構(gòu)疊加而成，平面結(jié)構(gòu)主要是由組合梁、型鋼、筋板以及

圖1 墻皮框架三維圖

1 外墻皮框架構(gòu)成

LNG模塊外墻皮框架位于模塊的主結(jié)構(gòu)外圍，探出主體結(jié)構(gòu)大梁，在外墻皮框架安裝完成后，通過螺栓連接等方式把相應(yīng)的舾裝板、百葉窗安裝在上面，如圖3所示，外墻皮框架主要包括甲板板等結(jié)構(gòu)組成，每層平面結(jié)構(gòu)之間通過立柱拉筋連接進(jìn)行支撐。亞馬爾LNG模塊就是這種典型的管廊結(jié)構(gòu)，由于地處極寒地帶，需要在模塊的外圍增加一圈舾裝板，舾裝板設(shè)計(jì)生根到外墻皮框架上。由于舾裝板設(shè)計(jì)為可拆卸螺栓連接，因此對于外墻皮框架的預(yù)制及安裝精度要求較高，本文通過對外墻皮框架的建造工藝研究，尋找出高效合理的建造方法。墻皮生根點(diǎn)、墻皮三角支撐、墻皮連接件、墻皮框架幾部分，如圖3～圖6所示。

圖2 模塊舾裝板完工狀態(tài)

圖3 安裝完成的外墻皮框架

圖4 墻皮生根點(diǎn)

圖5 墻皮三角支撐

圖6 墻皮連接件

其中，墻皮生根點(diǎn)在甲板片預(yù)制階段進(jìn)行預(yù)制安裝，焊接到主結(jié)構(gòu)的大梁上，其他部分如墻皮三角支撐及墻皮連接件與墻皮框架同步進(jìn)行散件預(yù)制噴涂，待主結(jié)構(gòu)完成總裝合攏就位后在總裝場地進(jìn)行安裝。

2 外墻皮框架各構(gòu)件施工優(yōu)化

外墻皮框架預(yù)制過程中，出現(xiàn)較多問題，包括施工工序不合理、施工精度控制不滿足要求、油漆破壞修補(bǔ)工作量大等問題，為此對于相應(yīng)的施工工藝進(jìn)行了優(yōu)化，主要包括：

(1)墻皮生根點(diǎn)預(yù)制、安裝優(yōu)化工藝，節(jié)省工時(shí)，提高工效。

(2)墻皮三角支撐單獨(dú)預(yù)制，調(diào)整現(xiàn)場口位置，提高工效，減少油漆作業(yè)補(bǔ)漆。

(3)墻皮生根點(diǎn)墊片根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化下料、鉆孔、鍍鋅及安裝流程。

(4)墻皮連接件尺寸控制抓住關(guān)鍵點(diǎn)。

(5)墻皮框架安裝基準(zhǔn)點(diǎn)精確選擇定位。

2.1墻皮生根點(diǎn)預(yù)制安裝優(yōu)化（預(yù)制階段進(jìn)行封堵）

由于項(xiàng)目的特殊要求，所有密閉空間焊接封堵前都需要報(bào)隱蔽工程，每個(gè)施工點(diǎn)需要業(yè)主見證、拍照記錄后才可進(jìn)行下一步工作，即所謂的項(xiàng)目停止點(diǎn)。

優(yōu)化前：墻皮生根點(diǎn)封堵板預(yù)制階段不進(jìn)行封堵，按照常規(guī)施工流程，預(yù)制只需要將主要構(gòu)件組對焊接成整體，總裝安裝生根點(diǎn)時(shí)遇到狹小空間再進(jìn)行封堵，這樣每個(gè)生根點(diǎn)組對焊接完成在封堵前都要進(jìn)行隱蔽性工程申報(bào)，等待業(yè)主進(jìn)行隱蔽工程見證。

優(yōu)化后：預(yù)制階段封堵（由于預(yù)制尚不形成密閉空間不需要報(bào)隱蔽工程），總裝階段報(bào)隱蔽性工程只需要報(bào)組合梁焊道隱蔽性即可，即在安裝之前可以提前報(bào)隱蔽工程，避免了施工停點(diǎn)。

此次優(yōu)化極大縮短了報(bào)檢停止點(diǎn)等待時(shí)間，節(jié)省施工時(shí)間，提高施工工效。

圖7 生根點(diǎn)優(yōu)化前后對比

圖8 墻皮三角支撐

2.2 墻皮三角支撐單獨(dú)預(yù)制、調(diào)整現(xiàn)場口位置，進(jìn)行公差控制

由于墻皮生根點(diǎn)與主結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定焊接，尺寸已定，外墻皮框架預(yù)制完成后尺寸已確定，因舾裝板要求精度高，整個(gè)平面需要保持高精度，必須要保證留取現(xiàn)場口進(jìn)行整體尺寸的調(diào)整，而墻皮生根點(diǎn)與墻皮三角支撐采用螺栓連接的形式，螺栓孔要求精度高，若用螺栓孔來作為現(xiàn)場調(diào)整口將導(dǎo)致施工難度增大，且無法保證公差，為保證公差要求，只能將現(xiàn)場口留在三角支撐端部，而端部選擇直接決定了后續(xù)施工的難度。若將端部選擇在墻皮框架內(nèi)側(cè)（即螺栓連接面板端），后續(xù)調(diào)整完尺寸焊接后會(huì)導(dǎo)致面板之間的油漆破壞，而兩面板之間無法進(jìn)行補(bǔ)漆工作，需要將整個(gè)外墻皮框架拆卸下來，這無疑使工作量翻番。

因此考慮優(yōu)化施工流程將現(xiàn)場口留在與框架連接端部，這樣公差控制、施工難度、舾裝補(bǔ)漆問題都迎刃而解。

2.3 墻皮生根點(diǎn)墊片實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化（數(shù)量約54000件）

按照項(xiàng)目初期的圖紙排版圖施工，每個(gè)模塊每一層甲板片中的墻皮生根點(diǎn)墊片都進(jìn)行了單獨(dú)排版，進(jìn)而車間需要根據(jù)排版圖進(jìn)行分層下料、報(bào)檢、打磨倒角、材料配送、噴涂。

優(yōu)化后的方案為將整個(gè)項(xiàng)目所有的墊片進(jìn)行綜合匯總，利用現(xiàn)場邊角余料，集中進(jìn)行機(jī)加工下料、鉆孔、打磨倒角、浸鋅、安裝工作。

施工難度對比：

(1)每層平均約400件墊片，按照原始方案整個(gè)項(xiàng)目54000件墊片需要135次倒料、下料、報(bào)檢、配送、噴涂；優(yōu)化后一次性下料、報(bào)檢完成、各取所需，極大地提高了施工工效，也解決了現(xiàn)場材料配送、管理的問題。

(2)優(yōu)化前采用數(shù)控火焰切割下料，由于板尺寸小，切割后存在火焰切割缺陷較多，后續(xù)打磨倒角處理難度非常大并且切割完成后需要運(yùn)輸至外場進(jìn)行鉆孔再倒角；優(yōu)化后采用外場冷切割處理，可以保證每個(gè)墊片的規(guī)則性，打磨倒角很容易處理，且鉆孔為同一廠家施工，施工可以進(jìn)行流水作業(yè)，提高了工效，責(zé)任更加明確。

(3)優(yōu)化前墊片都要進(jìn)行噴涂處理，如此小的墊片噴涂起來需要耗費(fèi)許多倒運(yùn)、穿件等工時(shí)，而且由于場地涂裝資源的限制，無法保證噴涂；優(yōu)化后提出合理化建議浸鋅處理，外場冷切割、鉆孔后直接進(jìn)行浸鋅工作，整個(gè)流程全部報(bào)檢合格后即為成品，運(yùn)回場地交接進(jìn)行使用，節(jié)約了大量工時(shí)。

圖9 鍍鋅墊片標(biāo)準(zhǔn)件

圖10 普通連接件

2.4 連接件的公差控制

兩個(gè)相鄰墻皮框架之間采用連接件進(jìn)行螺栓固定，連接件分兩種類型：

(1)普通連接件：在安裝過程中只要保證左右兩側(cè)墻皮框架的連接桿標(biāo)高基本可以保證順利地安裝。

圖11 立柱上連接件

(2)立柱上連接件：安裝過程中保證所有兩側(cè)墻皮框架的連接桿標(biāo)高、立柱上生根點(diǎn)標(biāo)高統(tǒng)一，還要保證立柱上生根點(diǎn)探出立柱的尺寸與兩側(cè)墻皮框架水平統(tǒng)一。前期施工過程中遇到的問題，立柱上生根點(diǎn)探出尺寸超差，導(dǎo)致連接件無法安裝，設(shè)計(jì)澄清后重新修改。為保證后續(xù)不再出現(xiàn)此問題，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)后續(xù)需要在預(yù)制階段測量好立柱上生根點(diǎn)與甲板片上生根點(diǎn)的平面尺寸，保證統(tǒng)一。

圖12 整體測量基準(zhǔn)

2.5 墻皮框架安裝的公差控制

墻皮框架的作用是作為百葉窗、舾裝板的支撐，由于舾裝板對整個(gè)平面要求平整度高，因此在公差控制中需要重點(diǎn)關(guān)注，而百葉窗還需要增加小方鋼進(jìn)行支撐，相對舾裝板公差要求沒那么高，即使超限可以采用小方鋼進(jìn)行彌補(bǔ)。因此在施工過程中要注意在舾裝板、百葉窗兩者精度不可同時(shí)保證的條件下，優(yōu)先保證舾裝板對應(yīng)的墻皮框架精度。

施工中要保證精度，其中一個(gè)關(guān)鍵的施工準(zhǔn)備工作為：在安裝墻皮框架之前，將同一個(gè)軸線的一面墻的生根點(diǎn)尺寸進(jìn)行全站儀測量，找出一個(gè)標(biāo)注點(diǎn)作為整個(gè)墻皮施工的基準(zhǔn)，以避免單個(gè)框架逐一測量施工，最后許多框架無法調(diào)整的情況出現(xiàn)。

3 結(jié)論

本文簡單介紹了LNG管廊模塊外墻皮框架的建造工藝，通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化施工流程，不僅能夠起到事半功倍的效果，而且對施工管理、降低安全風(fēng)險(xiǎn)都起到了重要作用。利用現(xiàn)場的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮整體的施工流程，并站在整個(gè)項(xiàng)目的高度上綜合考慮對其他專業(yè)產(chǎn)生的影響，將其影響降到最小化，為以后類似項(xiàng)目的施工提供施工經(jīng)驗(yàn)。

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