深中通道鋼殼沉管鋼材物量管控研究

劉 亞，郭文忠，潘均發(fā)，何懋華

（中船黃埔文沖船舶有限公司，廣州 511462）

1 鋼殼沉管結(jié)構(gòu)基本介紹

深圳至中山跨海通道鋼殼沉管隧道共有32 個(gè)管節(jié)，在公司承接建造的14 個(gè)管節(jié)中，有8 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)，6 個(gè)變寬管節(jié)：標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)又分為Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)，其中我司承建Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)管節(jié)各4 個(gè)。Ⅰ類(lèi)管節(jié)布置在深水區(qū)，相比Ⅱ類(lèi)管節(jié)內(nèi)外面板的板厚更厚，Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)整體外形尺寸基本一致， 標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)度都是165 m、寬度46 m、高度10.6 m，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)主要區(qū)別在于兩端的角度不一樣，中間結(jié)構(gòu)相似性極高；各變寬管節(jié)差異較大，其橫向結(jié)構(gòu)呈發(fā)散型布置，縱向結(jié)構(gòu)沿管節(jié)中心線均勻布置，管節(jié)長(zhǎng)度約123 m，寬度在46 m ～55 m，高度與標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)一致。

標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)方方正正，變寬管節(jié)整體沿長(zhǎng)度方向有一個(gè)弧度，因此在標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)與變寬管節(jié)的鋼材物量管控中也存在著一定差異。

2 鋼材物量管控方法

2.1 設(shè)計(jì)圖紙優(yōu)化

該項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)圖紙由中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)，中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司以及上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)院聯(lián)合參與設(shè)計(jì)，上述設(shè)計(jì)公司主要經(jīng)驗(yàn)是土建以及橋梁方面的設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路與方式和造船存在一定差異，較多差異不僅不利于材料管控，也不利于現(xiàn)場(chǎng)安裝及管理。因此在生產(chǎn)設(shè)計(jì)前，必須發(fā)現(xiàn)聯(lián)合設(shè)計(jì)圖紙中存在的問(wèn)題，盡早反饋并給出建議，以保證后期施工過(guò)程的質(zhì)量。在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵優(yōu)化項(xiàng)目包括以下具體內(nèi)容：

（1）工藝孔封板節(jié)點(diǎn)優(yōu)化

該項(xiàng)目單個(gè)管節(jié)大概有2 500 多個(gè)水密隔艙，每個(gè)水密隔艙有一個(gè)工藝人孔方便人員穿行以及施工，原設(shè)計(jì)圖紙給出的工藝人孔封孔方式為搭接方式，如圖1 所示。搭接方式不利于整個(gè)項(xiàng)目鋼材管控，初步估算若按此方式封孔，則單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)將增加鋼材訂貨100 t 左右，14 個(gè)管節(jié)合計(jì)近1 400 t。同時(shí)，大量的搭接形式工藝孔封板也將造成散裝件非常多，后期對(duì)散裝件管理困難，容易丟失。

圖1 工藝孔節(jié)點(diǎn)圖

船廠設(shè)計(jì)人員針對(duì)以上問(wèn)題，從降低成本和方便施工管理角度考慮，對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，采用埋入式代替搭接式：一方面，埋入式封板在建模時(shí)就可以帶到母板上，封板也可以自動(dòng)切割出坡口，大大方便了現(xiàn)場(chǎng)的施工以及材料管理；另一方面，封板零件直接是母材上的零件，不需要額外使用材料，極大的提高了鋼材利用率，僅此節(jié)點(diǎn)優(yōu)化，單個(gè)管節(jié)光材料費(fèi)就可節(jié)省50 多萬(wàn)元。圖2 為優(yōu)化后的工藝孔封板。

圖2 優(yōu)化后工藝孔封板

從圖2 可以清晰看到：封板周界坡口采用數(shù)控切割機(jī)自動(dòng)切割，大大提高了坡口切割質(zhì)量。

（2） T 型材拼裝改為采購(gòu)成品

該項(xiàng)目的所有管節(jié)共使用了3 類(lèi)T 型材，規(guī)格分別為T(mén)150*90*10、T150*90*12 和T150*90*15 三種。其單個(gè)管節(jié)使用量大概在800 t 左右，使用量非常大，按照原始焊接設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，即使我廠T 型材拼裝工位全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)也難以滿足如此大量的需求，效率不能滿足要求，另外焊接質(zhì)量也相對(duì)難以保證，整個(gè)過(guò)程實(shí)際不利于材料的管控，針對(duì)此問(wèn)題，我們與GK01 標(biāo)廣船國(guó)際一同建議T 型材由拼裝節(jié)點(diǎn)改為找型材廠家采購(gòu)成品，最終經(jīng)過(guò)多方溝通，業(yè)主以及設(shè)計(jì)單位同意采購(gòu)成品T 型材方案，為保證采購(gòu)的成品T 型材質(zhì)量，還需型材廠家簽訂專(zhuān)門(mén)的技術(shù)協(xié)議以確保型材來(lái)貨質(zhì)量，從各個(gè)環(huán)節(jié)上確保型材質(zhì)量可靠，頂用。

2.2 生產(chǎn)設(shè)計(jì)精細(xì)化

深中通道鋼殼結(jié)構(gòu)相似性較高，如果在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中人力以及各方面統(tǒng)籌合理得當(dāng)，效率將事半功倍，因此該項(xiàng)目的生產(chǎn)設(shè)計(jì)精細(xì)化對(duì)效率及質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。

在分段劃分方面，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)共設(shè)置了10 條環(huán)縫，將165 m 長(zhǎng)管節(jié)切成11 個(gè)環(huán)段，中間9 個(gè)環(huán)段長(zhǎng)15 m，首尾兩端長(zhǎng)14.25和15.75 m；每個(gè)環(huán)段分為8個(gè)小塊體，左右對(duì)稱(chēng)，每個(gè)環(huán)段需制作4 套結(jié)構(gòu)圖紙，11 個(gè)分段合計(jì)制作44 套圖紙；針對(duì)該項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及分段劃分情況，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段主要做了以下管控：

（1）人員管控

人員管控宗旨,就是人員固定、區(qū)域固定、任務(wù)固定、策劃統(tǒng)一、節(jié)拍統(tǒng)一。其中，人員固定能最大限度的縮減生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員。若按照建模區(qū)域劃分，各設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)固定的區(qū)域，每個(gè)人建模分段數(shù)量有22個(gè)，再結(jié)合使用SPD 大段拆分功能，就能夠快速的完成自己區(qū)域的分段建模，并且做到節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一，模型正確性高。模型正確性高，后面鋼材套料預(yù)訂貨就比較好控制；又因?yàn)楦鞣侄翁琢吓c建模人員固定，每個(gè)人負(fù)責(zé)固定區(qū)域使用的鋼板規(guī)格就比較統(tǒng)一，整體上對(duì)材料管控十分有利，無(wú)形中縮減了大量人工成本。按照初步估算，采用人員固定、區(qū)域固定、任務(wù)固定的方式制作標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)生產(chǎn)設(shè)計(jì)，比傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)模式可減少一定人力以及人工成本。

（2）訂貨流程管控

該項(xiàng)目的訂貨流程相對(duì)傳統(tǒng)的項(xiàng)目，增加了預(yù)套料的數(shù)據(jù)校對(duì)以及主管二次校對(duì)工作，即設(shè)計(jì)人員在完成鋼材預(yù)套料后，提交給相應(yīng)主管校對(duì)，如果預(yù)套料利用率不達(dá)標(biāo)就會(huì)反饋設(shè)計(jì)人員重新修改套料數(shù)據(jù)，確保最終預(yù)套料鋼材利用率達(dá)標(biāo)；在完成以上工作后，整個(gè)管節(jié)訂貨清單再次提交給項(xiàng)目主管二次校對(duì)，確保鋼材訂貨準(zhǔn)確性。圖3 為該項(xiàng)目的訂貨流程。

圖3 項(xiàng)目訂貨流程

（3）鋼板留邊余量管控

鋼板留邊，即表示零件距離鋼板的邊緣。一般在套料時(shí)鋼板寬度留邊為10～20 mm，長(zhǎng)度留邊為20～100 mm。該項(xiàng)目對(duì)鋼板留邊把控嚴(yán)格，基本控制在10 mm以內(nèi)，實(shí)際在套料過(guò)程中零件距離板邊可能不到10 mm。目前單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)訂貨數(shù)量約10 000 t，鋼板數(shù)量為1 700 張左右，初步估算嚴(yán)控板邊留邊后利用率大概可提高0.2%。

（4）零件分類(lèi)套料

公司使用的套料軟件有ACTCUT 自動(dòng)套料軟件和SPD 自帶的建造系統(tǒng)手工套料，目前大部分項(xiàng)目使用的是ACTCUT 自動(dòng)套料軟件，其套料效率和利用率均比較高，但該項(xiàng)目完全使用建造系統(tǒng)手工套料，之所以使用手工套料，是由于該項(xiàng)目相似性比較高，零件是分類(lèi)套料，就是要求同類(lèi)的零件套料到指定位置，確保一個(gè)蘿卜一個(gè)坑。如果使用自動(dòng)套料，套料板上零件比較混亂，不利于提升鋼材利用率及后期圖紙?zhí)幚?；該?xiàng)目零件分類(lèi)套料基本原則：同一類(lèi)零件選取最合理板規(guī)套料，確保利用率最高，后面所有相同零件均按照這個(gè)板規(guī)套料；某一種零件最終套料不夠一張鋼板時(shí)考慮混套或者訂貨兩個(gè)管節(jié)的量；相同長(zhǎng)度的扁鋼以及其它小零件套料在同一個(gè)板號(hào)，避免出現(xiàn)不同類(lèi)零件的混套；補(bǔ)板套料盡量找空隙套料，實(shí)在套不下的再統(tǒng)一套料，統(tǒng)籌安排。

2.3 板縫優(yōu)化

沉管結(jié)構(gòu)存在大量趾端放大的隔板結(jié)構(gòu)，這類(lèi)結(jié)構(gòu)合理排版縫度也能提升鋼材利用率，圖4 為板縫優(yōu)化前后對(duì)比圖。

圖4 橫隔板板縫優(yōu)化前后對(duì)比

3 應(yīng)用情況

截止目前，深中通道項(xiàng)目已完成了12 個(gè)管節(jié)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)任務(wù)，包括E2/E4/E6/E8/E10/E12 共計(jì)6 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)以及E32/E31/E30/E29/E28/E27共計(jì)6個(gè)變寬管節(jié)。通過(guò)深入研究管節(jié)特點(diǎn)，制定相應(yīng)鋼材物量管控辦法并全面實(shí)施，全方位統(tǒng)籌以及生產(chǎn)設(shè)計(jì)精細(xì)化，最終實(shí)現(xiàn)各管節(jié)鋼材利用率大幅超過(guò)公司的目標(biāo)鋼材利用率，鋼材成本節(jié)約近1 600 萬(wàn)元。

總體來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)目鋼材物量創(chuàng)新的管控方式，應(yīng)用效果非常明顯，可推廣到后續(xù)所有的鋼殼沉管管節(jié)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在船舶市場(chǎng)行情持續(xù)低迷之際，深中通道鋼殼沉管項(xiàng)目的建造有效的保證了生產(chǎn)工作的連續(xù)性，避免了人員大幅流失造成的隱形損失；同時(shí)，鋼材物量合理管控和成本降低，為公司打贏翻身仗做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。作為設(shè)計(jì)人員，需時(shí)刻清醒認(rèn)識(shí)到管控好鋼材成本就是增加公司盈利能力，保證鋼材一次利用率提高就是工作價(jià)值的直接體現(xiàn)。