模块外墙结构新型安装方法

孙士龙， 王永兴， 徐善辉， 李若丞

(海洋石油工程(青岛)有限公司， 山东 青岛 266520)

0 引 言

目前在海洋钢结构的建造中，不论是液化天然气组块，还是海洋平台[1]、浮式生产储卸油装置上部组块，均采用陆地模块化建造模式[2-5]，即根据组块自身的结构和功能特点，将组块划分为若干部分单独预制，然后按照总装顺序完成总装工作，在整个模块的总装和调试工作结束并完成验收后，再装船运输。

模块外墙结构对于地处寒冷地区的工艺组块是必不可少的组成部分，用于保证组块内部工艺设备在低温环境下的正常运行。外墙结构主要由两部分组成：钢结构支撑和舾装板。按照一体化建造思路，为了减少高空作业的工作量，钢结构支撑预制安装及舾装板的安装都应随甲板片分层进行，但是现场实践证明，将钢结构支撑及舾装板随甲板预制和安装，其最终的平整度和密闭性往往难以达标，这将直接影响组块投产后的正常使用。另外，舾装板安装过程会占用大量起重机资源，起重机资源的不足常常成为安装进度的限制因素。

本文立足于现场施工经验，对在外墙结构安装过程中出现的问题进行分析研究，针对模块外墙钢结构支撑和舾装板的安装，探索一种高效可行的方法。此法可作为参考，指导后续项目的施工。

1 分层预制安装方法存在的问题

典型的外墙钢结构支撑如图1所示，其由屋顶檩条、4面墙体及1层甲板下方的支撑结构组成。当钢结构支撑安装检验完成后，再进行舾装板的安装。安装完成后的模块如图2所示。

图1 外墙结构

图2 舾装板安装完成

按照一体化建造思路，图3所示的位于甲板片外围的钢结构支撑应在预制阶段随甲板片分层预制，然后在总装阶段随甲板片逐层完成总装。此方法的优点是在车间预制阶段将不影响后续施工的钢结构支撑和舾装板先行安装，然后整体完成吊装作业，可提高安装效率，减少高空作业的工作量和施工风险。但是，由于在钢结构支撑预制过程中存在误差，在甲板片总装完成后，相邻两层钢结构支撑易出现错皮超差情况，如图4所示。

图3 钢结构支撑分层预制

图4 相邻钢结构支撑间的错皮

钢结构支撑是为支撑舾装板的安装而设计的，钢结构支撑的错皮对舾装板的后续安装质量影响很大。现场为消除错皮而投入的返工工作量大，而且高空作业风险性很高。为此，需针对模块外墙结构的安装，探索一种能保证安装质量的新型安装方法。

2 新型安装方法

针对上述问题，从以下两个方面对模块外墙结构的安装方法进行改进。

2.1 钢结构支撑的安装

钢结构支撑安装的最终目的是为了服务于舾装板的安装，可依据舾装板的尺寸和布置，将钢结构支撑单独分片预制和安装，而不是随甲板片分层预制安装。具体来说，可从两个方面进行优化：

(1) 优化焊接顺序。为方便钢结构支撑的安装和拆卸，支撑生根点与甲板片型钢一般通过螺栓连接，节点形式如图5所示。按照一般的建造流程，应先将钢结构支撑的A部分与B部分焊接，在总装阶段再用螺栓将其与支撑生根点连接。为了保证钢结构支撑安装后的平面度，新型安装方法可先将A部分的钢结构支撑与支撑生根点通过螺栓连接，在总装阶段再调整A部分钢结构支撑与B部分钢结构支撑的间隙来控制钢结构支撑的整体平面度，再进行焊接。

图5 节点形式

(2) 根据舾装板的尺寸和布置，将每一面墙体的钢结构支撑进行合理分片预制；对于钢结构支撑的安装，除了屋顶檩条随顶层甲板片一起预制安装之外，4面墙体的钢结构支撑待整个模块封顶后再安装，如图6所示。此方法既能保证钢结构支撑平面度达到要求，又能提高施工效率。

图6 钢结构支撑的分片安装

2.2 舾装板的安装

在钢结构支撑安装完成且平面度要求检验合格后再进行舾装板的安装。在支撑安装完成后，根据需要在模块外围搭设脚手架以便后续施工作业。因此，舾装板的安装空间局限于钢结构支撑与脚手架的间隙(间隙值约500 mm)，并且在安装过程中舾装板的表面不允许被划伤。在狭小且脚手架钢管纵横交错的空间内，传统的起重机作业难以保证舾装板的安装质量，而且舾装板的安装需占用大量起重机资源，对施工进度影响较大。

经过现场分析总结，确定采用如图7所示的安装方法。此方法采用固定于模块底部总装垫墩上的驱动电机作为动力源，通过固定于顶层甲板的滑轮，用钢丝绳提升舾装板。

此方法最大的优点在于驱动电机的操作工人能直接观察舾装板的提升过程，能与舾装板的安装工人紧密配合，保证舾装板在安装过程中不被划伤。另外，此方法还可以缓解现场施工对起重机的依赖性，在起重机资源紧张的项目高峰期，保证赶工计划的顺利实施。

具体操作可分为4个步骤：

(1) 安装驱动电机和定滑轮。如图8所示，将驱动电机固定于模块底部的总装垫墩上，将定滑轮悬挂固定于屋顶的外悬钢结构上，通过移动定滑轮便可对不同位置的舾装板进行安装。

图7 舾装板安装示例

(2) 提升舾装板。如图9所示，工人首先将舾装板搬运至待安装位置下方，然后通过驱动电机带动钢丝绳和绑带将舾装板提升至最终位置。

(3) 安装就位。当舾装板提升到指定位置后，使用图10所示的吸盘将舾装板临时固定住，然后抽出绑带，最后打钉固定。在抽出绑带前先用吸盘将舾装板临时固定，以调整其与周围舾装板的间隙，保证其达到最终的密闭性要求。

图8 安装驱动电机和定滑轮

图9 搬运并提升舾装板

3 结 论

通过对钢结构支撑的单独分片预制及总装过程中焊接顺序的合理调整，保证模块外墙结构钢结构支撑安装后的平整度达到要求；在舾装板安装过程中，采用驱动电机安装方法，解决了在狭小空间里舾装板表面易划伤及大量占起重机资源的问题。施工实践证明，本施工方法能切实保证模块外墙结构的安装质量和施工效率，对后续类似项目的施工有一定的指导作用。

图10 吸盘固定舾装板