气象条件在海洋平台施工进度控制中的应用研究

高本金，宋青武

（海洋石油工程股份有限公司，天津，300461）

气象条件在海洋平台施工进度控制中的应用研究

高本金，宋青武

（海洋石油工程股份有限公司，天津，300461）

文章研究了天气因素对海洋工程项目各个阶段的施工工作的影响，海洋平台项目大多数为露天施工，在陆地建造阶段，气象条件不仅直接影响施工效率，而且很大程度上限制了建造场地资源的选取；在海上施工阶段，气象条件成为影响施工进度的决定性因素。对于海洋工程项目管理过程中应对措施的研究表明，详尽的历史气象统计数据和准确的天气预报对于项目进度控制十分关键。通过大量工程项目实例，科学合理利用气象信息能有效提升施工效率、降低项目成本。

海洋平台；气象；进度控制；统计数据

0 引言

海洋工程项目投资高，过程复杂，既有陆地建造施工，又有海上施工。项目施工期间的气象条件直接影响项目施工进度、施工质量和安全管理，对项目成本控制也会带来显著的影响。海洋油气工程工艺技术复杂，往往是在陆地建造场地上完成平台预制后，由驳船运输至海上进行安装工进度控制是工程项目四大控制之一，制约海洋工程项目按计划实施的原因有很多，其中天气因素是其中重要的原因之一，天气条件对海洋平台施工的影响包括平台陆地建造、装船运输、海上安装以及海上连接调试等各个阶段，因此在进行海洋平台施工进度控制时，需重点考虑天气因素的影响，将天气历史统计数据和天气预报作为项目进度计划编制的重要依据，并作为项目进度控制的重要参考。

1 天气条件对平台施工的影响

建筑规划、设计、施工无不受气候条件的巨大影响，尤其因为天气条件的制约而影响工程的进度和质量[1]。具体到海洋工程，天气条件的好坏对于平台施工的各个阶段均有重要影响，尤其是平台海上运输和海上安装阶段，天气因素往往是制约施工进度的关键因素，造成进度滞后、费用增加、质量安全控制风险加大。天气对平台施工的影响主要表现在以下几个方面。

1.1 对陆地建造和装船的影响

与陆地工程类似，天气条件对海洋平台建造施工的影响主要表现在高低温、降雨、降雪、大风等，导致施工效率降低，室外工作难以按计划开展，大型吊装作业无法进行，施工工作无法按计划执行，并对项目成本、质量、安全等各个方面造成影响。其中，当气温低于-20℃时，钢板易发生脆断，影响施工质量，同时极易造成现场人员身体不适，增加安全风险；当气温高于30℃时，施工人员体力快速消耗，引起身体不适，甚至中暑，施工效率严重下降；降雨降雪期间室外工作无法继续，降雨/降雪量过大会导致现场积水/积雪严重，需要大量人力物力进行积水积雪清理工作；大风天气对高空作业和起重装吊作业会造成危险，当风速超过6级时，须停止室外吊装作业。

在进行海洋结构物装船时，不管采用何种装船方式（吊装装船、滑移装船、小车装船），如果天气条件达不到作业标准，应立即停止装船作业。如采用滑移装船，天气突变，码头波浪过大，致使驳船摆动过大，码头滑道和驳船滑道无法对正[2]。目前越来越多的组块采用SPMT小车装船，要求现场能见度不得低于100 m，最大允许作业风速12 m/s，不得在雷暴雨天气条件下作业，同时在装船前还需要对潮汐情况进行监测，并于潮汐表进行对比，确定装船时间窗口。

1.2 对海上运输的影响

海洋平台结构物在建造完成后由驳船运输到海上施工地点，运输方式有驳船自航和拖轮拖航两种，在驳船行进过程中，如遇到恶劣海况，势必对航行速度造成影响，进而增加运输工期，当遇到台风时，还需要进入锚地避台，运输工期成倍增加，甚至有可能会影响海上安装计划的顺利实施。

在进行平台结构物海上运输时，需重点做好驳船稳性分析和拖航分析。驳船稳性是指驳船在外力作用下偏离其平衡位置而发生倾斜，当外力消失后自行回到原来平衡位置的能力。拖航分析的主要目的是通过建模计算，得到结构物在拖航过程中的总体变形及应力、杆件内力、节点力等，明确计算结果是否在允许范围内。在实际安装设计过程中，应根据选取的驳船能力、结构物重量重心、航线海况条件、拖航时船舶状态等因素评估驳船稳性并做好拖航分析，明确在何种海况下需要进港避风，并在项目应急预案中针对驳船航线提前明确几个避风锚地。

1.3 对海上安装的影响

平台海上安装对天气条件要求较高，尤其是重大吊装或下水作业，如导管架吊装下水、滑移下水、组块吊装、组块浮拖安装等。在平台海上安装过程中，天气条件是安装施工计划能否正常进行的决定性因素，恶劣天气或台风会造成作业船队非台风天气待机和台风待机，包括风、浪、流、涌等单一影响或集中影响，其中风以及风所产生的风浪和涌浪是影响海上施工的主要因素，在东海，海上安装还会受到其独有的长波涌影响。我国东海、南海在 5月～7月台风频繁，对平台海上安装进度影响非常大。

台风的主要特征是中心气压低，气压梯度大，台风经过区域狂风暴雨、惊涛骇浪，会对作业船舶造成灾难致命性的后果，破坏力极大。在预测到台风时，应根据台风路线预测及时做好撤台工作。由于台风路径的不确定性和危险性，即使台风预报中非台风路径影响范围内的施工海域也应及时停止施工作业，进行撤台工作。

在进行平台海上安装施工作业时，尤其要关注重大作业的工作窗口，对于导管架下水作业来说，工作窗口指从切割导管架装船固定开始，到插完一节桩或一根桩的这段工作时间，天气海况需要满足下水作业标准。不同形式、不同重量的导管架下水方案不同，需要的工作窗口也不相同，如立式吊装下水的导管架需要不少于48 h工作窗口，卧式吊装下水和滑移下水可作业的天气窗口不少于72 h。工作窗口必须结合天气和海流两大主要因素，潮水的高低有时也对吊装存在影响，要根据现场具体的海况选择适宜的作业条件开展施工工作。

1.4 对海上连接调试的影响

海洋平台在完成陆地建造和海上安装后，尚需一段时间进行平台导管架和组块、组块和生活楼、组块与井口等的连接调试工作，这期间也将受到天气条件的影响，对连接调试进度产生制约，包括恶劣天气条件下施工工作难以开展、台风引起的撤台复台等，导致海上连接调试工期增加，甚至影响平台投产时间，如东海某项目2015年海上连接调试期间，经历了灿鸿、哈罗拉、苏迪罗、天鹅四次台风影响，考虑到撤台前防台施工、复台现场恢复以及撤台复台时间，现场累计停工33天，严重制约了项目连接调试进度。

2 应对措施研究

在明确了天气条件对海洋平台各个阶段施工的影响后，需要在项目进度控制中重点关注天气的影响，作为项目施工计划和进度控制的重要依据。详尽的历史海况统计数据和准确的天气预报，是保证海洋平台施工质量和安全、加快工程进度、控制工程成本的关键因素之一。

2.1 根据建造工期选择适宜的建造场地

对于陆地工程项目来说，建造场地往往就是建设地点，不同的项目，其场地均不相同。海洋平台的建造属于模块化施工的范畴，在陆地整体或分块完成预制后，运输至海上进行安装，因此其建造场地具有一定的固定性，一般在固定的海洋工程建造场地或船厂进行，建造场地具有一定的可选择性，如国内比较大的海洋工程建造场地，有海油工程青岛场地、海油工程塘沽场地、海油工程珠海场地、蓬莱巨涛场地、深圳赤湾场地等。各个场地因其地理位置的不同，其气候条件差异很大，如南方场地雨季施工、北方场地冬季施工等。

在进行场地资源安排时，应根据项目工期里程碑要求，综合考虑平台运输费用、建造成本等因素，选择适宜的建造场地，以尽可能减少天气因素对进度控制的制约，提高施工效率。以某项目为例，其建造工期在2014年8月～2015年3月，如放到北方场地，则冬季施工较多，放到南方场地，则可以有效避免冬季施工问题，且可以避开雨季施工，对于施工效率的保证有很大的作用。

2.2 根据建造场地天气状况灵活调整施工计划

应充分了解建造场地天气状况，及时跟踪天气预报情况，预报项目和要求应适应施工作业的需要，具体详尽，有针对性，重点关注重要天气发生时间，对重要天气进行跟踪监视。根据天气预报情况，合理调整施工计划，如在大风大雨期间，应尽可能减少室外作业，增加车间施工，使天气敏感性工种与非天气敏感性工种协调，并把室内工程与室外工程适当配合。

在不同的施工季节可机动调整施工时间，如在夏季温度高时，可提前开始施工作业，增加中午休息时间，延长下午工作时长，一方面可以尽可能保证施工效率，同时也能有效预防施工人员中暑，对于施工安全管理也十分有利。

2.3 做好施工海域海况历史数据收集和统计分析工作

详尽的施工海域海况统计数据是进行投标报价和工程计划编制的重要依据。为确保项目效益最大化并降低施工风险，承包商在进行投标报价时，往往会在海上安装阶段考虑一定系数的天气待机，甚至包括台风待机，待机系数和台风个数的选取依据往往是历史统计数据。只有对现场海域历年海况情况做好统计分析，投标报价才有说服力，才能真正反映现场实际情况。

图1为某项目委托气象专业服务公司针对某施工海域2003年～2012年期间导管架施工窗口每月出现天数的统计结果（海况同时满足有效波高小于1.5 m，风速小于10 m/s），从中可以看出，导管架适宜的施工气候窗在每年的4月～8月。

根据上述统计数据，可选取非台风天气待机系数见表1，其中待机系数=(当月天数-施工窗口期)/施工窗口期，作为该海域海上安装工期报价和进度计划编制的参考。

图1 某海域历年导管架施工窗口统计分析

表1 非台风天气待机系数的选取

台风待机由于其数量的不确定性，往往在甲方与承包商合同中明确按实际发生予以补偿，但在进度控制中，台风对于平台海上安装和海上连接调试影响至关重要，掌握台风历史数据和规律对于施工进度的控制有重要意义。表2是对2000年～2015年直接或间接影响东海海域海上作业的台风数量统计情况。

从表中数据可以看出，东海海域台风影响集中在6月～9月，在进行项目里程碑规划时，需尽可能避开该时间段。

由于海洋工程海上安装各阶段作业对天气条件要求区别较大，如导管架下水、结构物吊装、组块浮拖等对海况条件要求很高，而导管架钢桩插打、灌浆作业、散件安装等相对要求较低，如果能及时把握重大作业气候窗，对于进度控制将起到事半功倍的效果。东海某项目在项目实施期间，考虑到东海海况恶劣，项目组及时总结2013年和2014年海上施工经验和教训，2015年继续加大对天气的分析及研究，综合多家气象机构的天气预测信息，果断调整施工计划，将原计划2015年4月1日导管架下水工作提前至2015年3月29日，各项准备工作提前开展，建造现场加快导管架陆地建造进度，并压缩装船工期，成功把握了导管架下水气候窗，在恶劣天气到来之前顺利实现导管架下水并完成一根钢桩打桩工作，避免了主作业船船队长时间天气待机。

表2 2000年～2015年直接或间接影响东海海域海上作业的台风数量统计情况

2.4 海上施工过程中持续做好近中远天气预测

由于海洋环境的复杂多变性，准确的天气预测是海上施工工作能否顺利进行的关键，也是能否把握海上安装气候窗的关键因素。工程项目实施过程中，应委托专业气象公司按照近期（3天以内）、中期（4天～7天）、远期（8天～15天），在海上施工期间逐日提供施工海域天气预报，必要时可提供15天以上的天气展望，包括风向、风速、有义波高、涌浪周期等海况预测数据，以及台风预警和台风行进路径的实时跟踪，以此作为施工计划动态调整的参考，如在海况良好的情况下安排重大吊装作业，海况较差时进行相关准备工作，可以极大地提高海上施工效率。

2.5 施工计划考虑一定的天气影响

在进行海上安装计划编制时，尤其要注意考虑天气因素的影响，包括恶劣海况和台风，在施工净工期的基础上根据施工海域天气情况增加一定的天气待机系数和台风，量化天气因素的影响，保证计划实施起来有一定的浮时。如东海海域，非台风天气待机系数一般取30%～40%（3月～8月），台风待机根据作业的月份和施工工期选择0个～2个台风待机（6月～9月），每个台风待机天数可按5天考虑。

为准确体现天气因素对工期的影响，可采用三点估算法进行海上安装工期的评估，其计算公式为[3]：

式中，tE为评估天数，天；t0为最乐观时间，天；tP为最悲观时间，天；tM为最可能时间，天。以单个组块海上吊装（含桩腿焊接）为例，其施工净工期为3天，即最乐观时间为3天；考虑30%非台风待机系数，工期为4天，即最可能时间为4天；考虑1个台风影响，施工工期9天，即最悲观工期为9天，按公式计算可得计划工期约为5天。

3 结论

随着厄尔尼诺影响的愈发明显，引发了热带环流和天气气候发生异常，中远期天气的准确预测难度也越来越大，对海洋工程项目的施工造成了极大的影响。在这种情况下，海洋工程项目更应该重视天气状况对项目施工的影响，结合天气展望与统计数据资料，合理安排施工计划，在保证项目安全和质量的前提下，最大限度节约工期，降低费用。

[1]王伟宏,孙秀邦,胡安霞,等.浅谈气象条件对建筑施工的影响及施工气象指数的建立[J].安徽农学通报,2010,16(20)： 144-146.

[2]李义娟,王铁刚,刘欢,等.导管架海上安装风险分析及控制方法研究[J].西部探矿工程,2011,23(9)：87-89.

[3]项目管理协会(美).项目管理知识体系指导(第四版)[M].北京： 电子工业出版社,2009.

Application Research of Meteorological Conditions in Offshore Platform Construction Progress Control

GAO Benjin,SONG Qingwu
(Offshore Oil Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China)

The paper researches the effect of weather factors on ocean engineering projects at various stages of construction work.For the platform construction onshore,the meteorological conditions directly affect the construction efficiency.The selection of the site resource is limited to a great extent.For offshore installation platform,the meteorological conditions are the main factors to installation progress.The research on the counter measures during the process of the ocean engineering project management shows that detailed historical meteorological statistical data and accurate weather forecast are critical to the project schedule control.Through a lot of actual engineering project examples,the reasonable use of meteorological information can greatly improve the construction efficiency and reduce the project cost.

offshore platform; weather; progress control; statistics data

TE54

A

10.14141/j.31-1981.2017.05.007

高本金（1984—），男，硕士，经济师，研究方向：海洋工程项目投标和项目管理。