国际EPC工程模块化策划思路研究

常立仁

（上海十三冶金建设有限公司，上海201900）

0 引言

作为一种先进的项目实施理念，模块化施工在发达国家应用较为普遍，国内各行各业也纷纷开始关注这一动向，并已出现不少模块化生产基地。然而，由于国际EPC工程总承包项目牵涉因素繁杂，环节众多，要想将模块化理念成功运用于其中，必须结合项目具体现场、道路、信息化水平等条件，与设计、制造、货运、施工等单位密切合作、通盘科学策划。本文将论述国际EPC工程模块化策划的一般思路。

1 模块化策划的组织与调研

1.1 成立专门的模块化策划机构

设计前应联合设计、主要设备制造商、物流货运等单位，成立模块化工作组，落实各专业模块化策划人员，确定管理工作流程，确保协调一致地推进模块化策划工作。必要时聘请外部专家或咨询公司协助策划模块化建模，共同研究设计、制造、运输和施工过程模块化技术，设立课题制定计划并实施，定期小结并通报进展，协调解决问题。

1.2 模块化条件调研和资料收集

各专业人员密切配合，全面、充分考虑设计、采购、组装、物流运输、模块保护、港口装卸、项目当地运输与安装等环节，详细调研工厂、组装地点、道路、桥梁、码头等客观资料数据和制约因素。

2 总体思路及重点工作环节

模块化策划工作总体思路：（1）结合项目各专业实体内容，进行方案策划，界定模块化项目；（2）会同各专业技术专家交流讨论，分析、评估方案的实施可行性；（3）完成模块化方案、调整确定模块化项目；（4）完成模块化项目设计、组装、出港、上岸、内陆运输和安装方案；（5）完善关键和辅助设备结构的模块作业设计，论证其可靠性；（6）指导模块化实施过程，包括道路建设、场地租赁、河流通淤、桥梁加固、船只及大型机械设备租赁等。

关键环节策划的工作要点：（1）模块设计。模块化项目设计是模块化工作的关键，很大程度决定了模块化工作的成败。1）要对相关各专业技术人员进行模块化技术培训，包括模块化专业技术、模块化设计规范、项目实施流程，确保设计过程能充分考虑组装、包装、保护、运输、安装等过程方法和要求，考虑构件在各环节的特殊状态和特殊受力情况，还要考虑模块的尺寸、重量与运输、吊装的密切配合，最终使包装模块的安装简单易行，减少安装工程量。2）设计中尽量采用3D仿真建造技术将三维工厂设计技术与施工进度计划管理结合在一起，对工艺设备的安装、工业厂房、机电系统进行设计模块化研究，实现可视化计划编制和可视化进度仿真及优化，从而大幅提高施工现场的平行施工能力和工作效率。3）模块化设计需协调一致的制造、运输与施工计划方案，模块化项目设计结果应邀请制造单位、货运单位和施工单位模块化小组人员进行分析和评审，并最终确定设计方案。（2）模块组装。首要工作是选择合适的、具备综合条件的组装场地，最好选择具备组装能力同时又有便利的港口条件的深水海港。其次，要考虑模块化对劳动组织的影响，以及如何消减由此造成的新的工程质量问题。组装质量要满足海运的抗腐蚀要求、运输阶段的刚度以确保到达现场不产生永久变形以及运输及安装阶段的安全性与稳定性。（3）包装和保护。包装的目的是控制模块装运尺寸、确定模块重心、确保模块不受外力破坏而成功完成长途海、陆运输。要经过计算，策划制定周密的包装方案，尤其在确定重心时，要灵活应用力学、几何知识，甚至借助计算机模拟。（4）模块运输。要策划编制周密的运输方案，协调处理好设计、运输、安装的相互关系；解决好与其他承建商共用驳船停靠码头的问题；熟悉车辆在现场的行走路线、水陆运输现状和相关制约条件；熟悉各地关于模块化运输和安装的法律法规和要求；协调好施工安装机械、模块化安装承包商关于安装方案的编制；还要做好模块化货物出入组装基地有关事务以及为进行模块化安装而雇用当地技术工人等工作。模块化运输方案对运输成本的影响至关重要，要综合比较陆路、水路成本比例，在满足进度要求的前提下酌情选择，实现最经济的成本效益。

3 典型模块化项目策划思路

3.1 模块化混凝土构件

（1）独立基础，如设备基础、厂房结构基础、道路雨水井、电缆井等，应整体预制、整体运输、现场整体就位；较大基础合理分割后模块预制，模块间缝隙现场安装后浇筑。（2）地下室、地下通道、水沟以及条形、箱型、槽型、筒形混凝土构件，按模块化设计重量和体积多段预制、运输，现场组合对接。（3）大型设备基础，基础内钢筋与钢板制作外壳连为一体组成模块，整体运输、吊装就位、焊接成型后浇筑混凝土，钢壳不再取出，用作基础的永久性保护。（4）大型混凝土地坪及厂房车间内地坪，综合确定为3m×3m、4m×4m、6m×6m或其他合理尺寸，内设网状钢筋以保证吊装刚度，现场就位后浇筑成型。策划时注意经济模块体积要满足运输要求；设备地脚螺栓应尽可能在一个模块上；模块的数量尽量减少；模块重量通常小于200t；每个模块合理布置吊环，确保吊环位置锚固强度及抗裂要求；地下结构防水处理及模块连接考虑采用灌浆料等防渗快硬材料。

3.2 模块化钢结构

（1）厂房钢结构。按构件类别分别进行模块化策划，钢柱、吊车梁、屋架梁等尽可能整体加工，设计时考虑其刚度和吊装点，若须分段则尽量采用法兰连接。吊车梁系统直接将走道、护栏、支撑与梁设计成一个模块。统筹考虑结构内电缆、工艺管道支架等。（2）屋面系统。若干支撑和框架组成模块单元，如屋顶天窗等，制作成最大运输合适尺寸，墙板和屋面板按排版尺寸制作。（3）墙体系统。在刚度允许情况下，按照2个柱间为1个模块单元的方法集成如墙柱、框架、支撑和拉索部分。墙柱和钢柱设计为螺栓连接，钢梯可组合在一起。扶手可制作成适合运输最大长度的数个单元。（4）工艺钢结构。如地表通廊按20～30m长度分段，架空通廊长度按支架间距确定，与内部胶带机架、电气、通讯、给排水等设备统筹考虑。策划时注意结构尽量简单，类型尽量少，所有的连接尽可能采用高强螺栓连接。组装过程严格控制几何尺寸和节点连接质量。

3.3 机电设备模块化

空压机、风机、泵等单体设备与加强底座结构模块化集成，整体运输、现场整体安装。

大型设备如磨机、浓密机等可根据设备特性分解为满足模块化要求的功能单元，在组装基地与机体配管、强弱电系统统筹模块化组装，运至现场只进行模块间的连接工作。

变压器选择干式，以利于模块化安装，并事先与厂商协商容量等问题；电气盘柜进行紧凑性、安全性设计。

对于控制系统，各模块化设备单元设远程I／O站，单元间及与主控室控制信号通过光纤通讯实现控制，减少控制电缆现场敷设量。远程I／O站可预装于模块设备内。

3.4 管道系统模块化

利用计算机三维技术模拟分段、编码、包装成捆，运至现场按编码对号安装。对于自成系统的独立设施配管，应与基础、机电设备集成一体化模块，最大可能减少现场安装工程量。

3.5 综合设施模块化

小型电气楼、减压站、空压站、低压配电室、现场办公用房等设施可与内部设备管线或家具、办公设施以及外部梯子栏杆等策划为独立箱体模块或组合箱体模块单元，运至现场就位组装后外接水电线路等。

4 结语

国际EPC工程的模块化实施应用尚处于实践、探索和不断完善阶段。在模块化策划的同时应综合考虑生产地、运输过程以及工程所在地资源成本、进度、质量、安全环保、地方法规等因素，进行全面、充分的分析和权衡，以最终取得项目效益的最大化。

［1］刘晖.外资工程EPC合同模块化设计研究［D］.天津大学，2010

［2］张静晓，陆宁.EPC承包商的PMO模块化信息系统研究［J］.中国港湾建设，2010（5）