阅读提示:炼化工程企业采取“工厂预制+现场组装”的模块化施工方式,减少了高空作业和交叉作业,降低了作业难度,减轻了作业环境影响,从而对施工质量和安全进行更直接、更直观的管理。十建公司以“变竖为横”降低风险,四建公司用“异地建造”提速增效,南京工程公司依托数智化实现全流程协同,他们的实践为行业高质量发展提供了新思路。
□田元武
近年来,十建公司创新构建了以“空间换时间”的施工理念,采取“工厂预制+现场组装”的模块化施工管理方式,实现工程安全、质量、效率协同提升,在国内外石油化工装置建设中展现出显著优势。
(资料图)
传统项目建设施工现场经常被形容为“空中战场”,参建员工悬在几十米高空站在脚手架上焊接管道,吊车在密集设备群中“见缝插针”,安全、效率如同两把利剑高悬,制约着工程建设进度。为此,十建公司打破传统项目建设施工组织模式,将模块化施工管理延伸到钢结构框架整体安装、大型设备安装、工艺管道系统整体试压等专业施工中,有效提升了项目建设工效,降低了安全作业风险,提高了施工质量。
模块化施工就像用积木搭建模型,先在工厂车间里把钢结构、管道、设备等“零件”预制好,再运到现场组装成完整装置,实现了石化装置施工从“高空冒险”到“车间建造”的目标。十建公司在工程建设领域应用的模块化施工技术,实现了安全、效率的协同提升,形成了独具特色的工程建设模式。
工程建设安全管理的变革:让参建员工少爬高、少冒险、零违章
在浙江石化高压聚乙烯装置工地,20米高的管廊框架上几乎看不到施工作业人员的身影。“过去这里每天有30多名员工进行高空作业,现在90%的活儿在地面完成。”十建公司浙江石化项目部总工程师高志华指着预制厂里成排的钢结构模块说。
高志华眼里的模块化施工,原来是这样的。
钢结构模块化——将高压聚乙烯装置管廊分解为“积木块”,在工厂车间里进行集中组对焊接、防腐,再运到施工现场,利用大型吊车进行整体吊装。
大型塔器设备模块化——参建员工提前在地面上完成对塔器设备附属的钢结构平台、工艺管道、电气仪表等专业安装施工,然后对塔器设备进行吊装,实现“穿衣戴帽、塔起灯亮”的设备模块化安装目标。
管道安装模块化——参建员工根据施工图纸,统计出每一条管道安装所需要的管材、弯头、法兰、阀门等配件数量,然后安排材料集中到货,在工厂车间里将管道预制焊接,减少现场高处安装施工量。据统计,管道模块化施工让浙江石化高压聚乙烯装置3米以上高处管道焊口降低60%以上,减少高处作业风险点320处,安全事故为零。
模块化施工安全管理成效——“模块化施工技术的核心是让参建员工少爬高、少冒险、零违章。”十建公司浙江石化项目部安全总监吴杰总结道,“预制场空间开阔,有利于吊车站位,降低起重吊装风险,也有利于脚手架搭设与及时拆除,降低高处作业频率,还有利于各专业协同施工,降低交叉作业安全风险。”这三个“有利于”和三个“降低”,充分彰显了模块化施工技术赋能安全管理的显著优势。
为建设效率装上新引擎:在波斯湾跑出项目建设“加速度”
面对波斯湾地区沙尘暴频发、高温时间长的恶劣天气,十建公司沙特马赞工程项目部充分发挥模块化施工的优势,在钢结构、大型设备安装过程中实施集中预制、集中焊接、集中吊装的模块化施工策略,实现了钢结构框架“一站式”安装、大型设备“穿衣戴帽、塔起灯亮”。
据测算,项目部通过模块化施工使工程建设效率提升了3.5倍,人工及机具成本费用比原计划降低45%左右。截至7月初,项目部已累计安装钢结构2.6万吨,完成了全部工作量。
“钢结构框架要集中预制、集中焊接、集中吊装,大型塔器设备要全面实施模块化吊装,全力提升施工效率。”十建公司沙特马赞工程项目部施工经理郭学团打开项目部的电子施工日志,每天的模块化施工进展都有数字、图表和分析。
在大型设备模块化施工过程中,项目部通过增加塔器设备钢结构平台、工艺管道预制深度等措施,提升了设备安装工效,脚手架搭设成本也降低了近30%,有效减少了中外参建员工高处作业风险点800余处。在全部设备安装过程中,超过70%的设备实现了模块化施工,加快了硫黄回收装置的整体建设进程,项目建设跑出了“加速度”。
在难度较大的大型钢结构框架施工过程中,项目部利用智能化软件对钢结构进行二次设计,通过模块化施工技术实现了大型框架的整体安装,提升了项目建设整体施工效率。
从国内的东海之滨到波斯湾畔的沙特马赞工程项目,十建公司运用模块化技术证明,工程建设安全、效率可以兼得。模块化技术重新定义了石化行业工程建设的标准——更安全、更精准、更高效。当传统工程建设行业遇到安全、工期的双重压力时,十建公司正以“模块化”为支点,撬动工程建设的安全管理创新和效率变革。
专家点评
十建公司项目管理部副总经理李印中:
随着中国石化重点项目建设的持续性高质量发展,工程建设行业的模块化施工技术已得到广泛应用。作为中国石化工程建设领域的主力军,十建公司在项目建设中实施精细化管理,大力推广模块化施工技术,在古雷石化乙烯裂解炉等项目深度组织整体模块化建造,形成了炼油化工装置建设异地模块拼装、整体安装的施工组织模式。
模块化建造场地位于预制场或者制造车间内,所以十建公司将传统的施工作业“变竖为横”,降低了施工高度、减少了施工交叉、降低了直接作业环节的安全风险,使安全管理更加受控。“变竖为横”式的模块化施工,降低了作业难度,减轻了作业环境影响,从而让质量管理人员对施工质量进行更直接、更直观的管理,真正地做到从作业源头上把关施工质量,推动了工程建设行业质量管理提升。“变竖为横”式的模块化施工,还减少了各专业作业交叉,使作业面更加平铺,更方便形成作业“流水化”,在提升工效的同时,缩短了作业时间,保证了整个项目的建设施工工期。
模块化技术在破解传统施工存在的安全风险大、质量把控不严、作业效率不高等难题的同时,还实现了“空间换时间”,达到了安全、质量与工期的最佳平衡,实现了项目建设提质增效的目标。
模块化突显施工的高效精准安全
□姚志广
模块化施工已经成为当前最重要的施工组织模式,四建公司依托施工经验,巧用模块化建造提升现场建设的效率和施工质量,保障现场施工安全,突显了模块化施工的高效、精准、安全等优势。
四建公司提出了“一个现场+N个工厂”的理念,即除现场土建基础施工外,将大量的砼构件制作、钢结构制作、管道预制、管托、劳动保护、电仪桥架等全专业模块化建造分解到各个“工厂”完成,在模块制造厂完成模块组装。工厂的标准制作提升了劳动效率和安装质量,大量的高空作业转为地面操作,降低了作业风险。同时,用软件进行模块化三维设计,实现了精确制造;管道从基础数据、三维模式展示、过程报检报验等全过程应用自行开发的施工管理软件,实现了全过程的数字化管理。
模块化是高效施工的“金钥匙”
6月21日,轴线车顺利将吸附分离、苯甲苯分离单元PR-601管廊模块运输就位。四建公司通过“异地模块化建造+运输就位”的模式“以空间换时间”,巧妙解决北方华锦芳烃装置管廊作业位置的施工难题,施工工效提升10%,整个工期提前30天,节省施工成本72万元。
对二甲苯分馏、抽提单元PR-801管廊及吸附分离、苯甲苯分离单元PR-601管廊因为施工剩下“巴掌大”的区域,三个作业方向被围,唯一的通道直接面对装置区干道。四建公司项目部提出“异地模块化建造+运输就位”的施工方案,管廊采用异地组装与地管、基础同时施工,管道、上部空冷同步安装到位,使用轴线车运输举升就位。
“考虑轴线车的承载力,我们将剩余工作量的管廊划分成三个模块,依据3D模型和成本,找寻平衡点,让节省的成本最大化。”芳烃装置施工经理易有志负责管廊模块化建造,坦言刚开始最难的就是优化施工方案。
在装置外的项目部预制场空地上,三个管廊模块同时建设,这里是运输路径最短并且有开阔作业区的地方。因为钢结构、管道、管托、防腐保温材料、空冷器等材料基本到货,建设也是按照管廊先成框,再按照分层建设的工序施工,用时1个多月就完成了407吨、392吨和395吨三个大型模块建设。
模块化施工给设备“穿衣戴帽”
在石油化工装置建设中,大型塔器“穿衣戴帽”是最典型的模块化施工。四建公司做精模块化,实现“塔起灯亮”,最大程度发挥人员和大型吊装设备的作用,降低高空作业风险。
“模块化施工最重要的就是材料保障,只有材料都到现场了,我们才能更有效地组织施工,这就需要我们做好与业主、总包方、材料供货方等的协调工作,掌握好供货的动态信息。”四建公司南港乙烯装置冷区、热区负责人张铁刚很清楚兵马未动粮草先行的道理。
2号丙烯塔率先运抵现场,106米的“身躯”横躺在基座附近的空地上,到基座的距离仅仅留下4000吨履带吊旋转行走的空间。丙烯塔周围搭满了作业的脚手架,作业的高度也由直立时的106米骤降至8.2米,高空作业的风险得到更有效地管控。106米的长度上,合理分段、分工序、分专业施工,将工序施工、专业衔接流水化,劳动保护、附塔管线、防腐保温、照明等尽可能在吊装前安装到塔器上,“体重”由裸塔增重至1800吨,高效的“穿衣戴帽”实现了“塔起灯亮”。
从天津南港乙烯装置首吊开始,6台乙烯装置核心大型设备交替作业,边“穿衣戴帽”,边吊装,历时60天,比原计划提前17天,吊装总重量达到8712吨,创造了同类装置吊装时间最短纪录。
管廊模块化大胆尝试创新
海洋工程是集成度最高的模块化,四建公司长期服务青岛海工,经历的模块化建造也是多种多样,既有海洋平台组块,也有管廊组块,还有极地装置组块,甚至有海上浮式生产储卸油装置。四建公司通过建设实践积累了丰富的经验,同时在陆地装置建设中,不断进行模块化探索实践,顺利完成南港乙烯全厂工艺及热力管网整个管廊的模块化施工。
南港乙烯全厂工艺及热力管网共8条管廊、总长6738米,混凝土2.54万立方米、钢结构20700吨、管道385公里。要求在12.5个月的合同工期内完成这篇高难度“命题作文”,四建公司首次采用“装配式+模块化”的组织模式实现了破题解题。
南港乙烯全厂工艺及热力管网项目经理肖然介绍:“整个管廊模块化施工,首先就要做到设计模块化。形成项目EPC联合总承包,打通管理流程,以设计为龙头,通过设计优化实现模块化、装配式。”肖然带领团队从建造场、运输吊装、模块拆分、工序保障等各个方面统筹规划,做了20多版策划方案,将总长度近7000米的钢结构管廊优化为332个模块,大量作业在“工厂”预制完成,较传统施工减少80%现场道路占用时间和空间,为其他装置和单元施工提供了运输效率和作业空间保障。
专家点评
四建公司技术质量部经理
杨新和:
伴随着大型工程机械设备的发展,模块化建造被广泛应用在石油化工工程建设中。过去石油化工装置建设受限于吊装和运输能力,模块化仅仅是简单的管道成组、管廊成框。现在的模块化已经趋向大型化、复杂化,形成管廊组块及装置单元的独立功能模块,塔器“穿衣戴帽”吊装重量近5000吨。相较传统施工,模块化建造可实现工厂化管理,更有效地组织人员施工、统筹安装工序,提升工作效率、精细管控施工质量。同时,模块化异地建造为其他工序腾出了现场施工空间,实现了“1+N”(1指装置施工现场,N指建造场地)个场地同步作业,以空间置换建设时间,大幅缩短了工期,减少了安装现场作业人员,降低了安装作业高度,提高了安全保证能力。
模块化施工是工程企业的竞争能力之一,做好模块化施工设计是关键,材料采购是保障。设计环节需要根据机械设备能力和安装工艺,合理划分模块,设计模块间连接的专用结构,保证模块化建造的顺利实施,为建设安全工程、绿色工程、高效工程作出贡献。
模块化系统性助力工程建设转型升级
□李 舒
工厂预制,现场组装,南京工程公司的模块化技术助力工程建设高效转型。7月7日,记者在南京工程公司承建的金陵加氢项目现场看到,55米高的脱丁烷塔平卧在地面,施工人员正有序安装梯子平台、工艺管道和保温层;钢结构框架内,设备与管线已提前集成,一旦这个“钢铁城堡”整体起吊,就能一步安装到位。这种模块化技术能有效提升项目的施工安全、工程质量和建设效率。
据了解,南京工程公司的模块化技术应用已从单体走向系统化,形成了涵盖地下工程、大型设备、工艺管道、钢结构框架等九大类典型施工体系,并在国内外多个大型项目中成功应用。“模块化不是简单的拼装,要求设计、采购、施工在项目前期就深度协同。”该公司副总工程师兼施工管理部经理孙培洲表示,公司将建立全流程系统化、模块化的施工管理体系,利用AI技术和大数据持续提升模块化、数智化水平,推动炼化工程行业建设向更安全、高效、绿色转型升级。
高空作业转至地面细节管控保障工程推进
翻开南京工程公司最新发布的《“六能六不”暨“六化”工作指导任务清单》,“能在地面做的,不到高空做”是一条核心原则。
“我们的模块化应用经历了持续深化。”该公司施工管理部副经理徐成龙介绍,“从最初的塔器‘穿衣戴帽、塔起灯亮’在地面完成,到钢结构框架、管廊的大型模块化安装,再到高空管道成组预制吊装和多专业模块化集成,核心目标就是将更多的高空、高风险作业转移至地面,显著提升施工效率。”
在今年4月投产的中化泉州丙烯腈项目建设中,项目部实施“宜模尽模”策略,对钢结构、工艺设备、管道、保温材料及电气照明系统等进行全专业集成模块化建设。现场钢结构立柱、平台、梯子实现工厂化预制率100%,高空作业量减少80%。
作业管控也延伸至细枝末节:模块吊点经专业工程师计算,吊装路径通过三维模拟验证;模块接口预留修补方案细化到每一处脚手架搭设方式。该公司推行可视化交底技术,将施工方案和隐患排查要点转化为三维动画,使交底更直观。
健康安全环保部高级主管高崇阳表示:“我们在九江污水汽提项目利用模型进行施工模拟和可视化交底,按区域分层模块化施工,有序推进各专业协同作业。”
工厂预制保障质量施工效率显著提高
模块化带来质量和效率的提升。在南京工程公司沙特管道预制车间,直径超过1米的工艺管道在自动化生产线上进行切割、坡口和焊接。机械臂精准操作,每道焊缝信息实时录入系统。
“工厂环境稳定,即使面对47摄氏度以上的高温和风沙,自动焊接设备也能稳定运行。不受天气环境影响,焊接质量更有保障。”南京工程中东制造公司负责人刘蒙介绍,管道焊接一次合格率稳定在98%以上,远优于传统现场焊接水平。
该公司海外最大总承包项目——Amiral项目全场超过17万寸口工艺管道全部由中东制造公司预制。项目团队对关键路径子弹罐配套的钢结构和管道安装进行设计优化,提高模块化组装和预制深度。据了解,在子弹罐就位后,配套的钢结构和管道将在地面进行模块化组装,再进行吊装到位,大幅缩减配套专业的安装工期。效率和质量的优势,使制造厂在服务海外重点项目的同时,赢得了沙特阿美、韩国现代等国外客户的认可和订单。
现场效率提升效果明显。在福建中沙古雷项目,项目团队发挥一体化优势,协同策划模块化技术方案,采用“钢结构模块化预制+管道深度预制”方式,有效减少了现场组对焊接工作量,显著提高了施工效率。今年4月,该项目1号罐区44台球罐顺利实现全面封顶,历时162天完成安装,创造了国内同类型装置的施工纪录,为项目如期建成奠定了坚实的基础。该公司自主设计施工的4.8万立方米低温乙烯储罐气压升顶作业成功,通过全流程数字化监控与精准调度,克服了拱顶跨度大、气压需求高、高空作业风险多等挑战,确保穹顶平稳提升至设计位置。
专家点评
南京工程公司施工管理部副经理
徐成龙:
模块化技术是南京工程公司近年来持续推进的精益化施工组织模式,核心远非简单的模块拼装,而是以模块化为载体,深度融合设计、采购与施工环节,通过做实前期策划、加大工厂化预制深度、强化机械化与信息化应用,最终实现项目现场效率提升和成本优化。面对石化项目工期紧、成本管控难的多重压力,该模式凭借更宽视野和精细化管理,成为有效应对的关键手段。该公司在国内外多个大型项目的成功实践,有力验证了该模式的价值。未来,南京工程公司将持续深化模块化技术的智能化应用:以公司项目管理平台为载体,利用AI智能算法实现工单化下料预制,通过三维可视化技术动态模拟模块组装全过程;构建“设计-采购-施工”全链条数字协同体系,消除专业壁垒,确保项目全周期无缝衔接。同步推进跨国模块化制造新模式,依托国内标准化预制基地完成核心模块制造,再运输至海外项目现场高效组装,实现“国内制造、国外安装”的资源优化配置,形成工程建设新生态。