船舶上层建筑完整性设计建造工艺

2022-11-26汤双志

船舶物资与市场 2022年8期

汤双志

（中船澄西船舶修造有限公司，江苏江阴 214433）

0 引言

船舶上层是船员的生活和居住的地方。所以上层建筑的外观设计、建造质量和船员的生活质量息息相关。近几年，国际海事组织（IMO）关注着船员在船上的生活质量，所以对其居民区的建设质量越来越严格。上建结构施工按施工顺序可分为船体施工、背景工程和室内工程。船体施工为上部结构钢板和结构钢筋；背景工程是不易在表面显现出的部分，比如管道、电缆、保温材料、窗户等，这些都属于隐藏型或者是不易被发现且又不可或缺的建筑部分；室内工程是房间内天花板、地板材料和家具的建造等。

1 落实具体要求，提前做好设计规划

围绕上层建筑中间产品的完整性进行设计，按施工要求进行规划，通过对上部结构和总截面的划分，对码头等各个作业阶段的工作量进行分析，继续围绕灯具是建在“工程”和“建筑上层建筑中间产品完整性要求”上的，各专业组根据公司生产线表和标准周期生产计划，确保设计、材料供应、生产、辅助等各方面围绕规划目标协同、高效生产，推进流程向前，提高分段、舾装完整性的总周期[1]。

落实上层建筑的具体规划要求，提前做好建筑室内设计规划。为了在安装前实现整个岛段的完全吊装，上部节段和主船体节段的制造应同步进行，从而有效地为内部安装提供相应的安装周期，确保在主船体运行期间，岛的内部安装能够同步进行。因此，对于建筑内部的设计方案要求提前。在生产计划的早期阶段，组织技术人员参与生产设计的讨论，避免提前出现影响整个工段完整性的问题。例如，设备框架避免分段闭合接头，以免影响设备的安装；与设计师沟通，提高放样完整率，检查舾装干扰模型等，在设计阶段提前发现并处理可能影响生产的问题，确保现场生产的持续进展。注重节段预装配的完整性，减少节段反射后的工作量，控制节段预装配周期和安装完整性。考虑到安装前的场地周转等因素，室内装饰部灵活协调人力资源，力求将单个标段的安装前周期控制在3～5天。为了实现这一目标，相应的区段交接、材料到达和供应、区段涂漆完成、区段装载等工作也进行了相应的规划。

客运滚艇施工区的推广应用，除了民用货船的建造和照明工程外，专队还积极协调各种资源，提高客船总段早期舾装完整性，为后期大量内部安装工作的开展提供了时间和条件。采取的主要措施包括分段安装钉子、舷窗的总截面安装、总截面管道安装秘密试验、总截面风管安装完整性等，G3078船XL027全断面是提高客滚船全断面舾装完整性的代表。以比较常见的64000 t散货船的上部结构为例，主要由下至上分为5层甲板，即上层甲板、A甲板、B甲板、C甲板和引航甲板，船体由上层建筑钢板和结构加强筋组成。上层建筑结构由每层分层完成，第一个要加工的是底部的上层甲板。每一层被分成几个较小的单层段，当小段船体完成后，将在造船厂的固定板上倒置。后面钢门开孔、防火门开孔、通风开孔等钢围墙的开孔都会陆续完成。分段倒置是指背景工程的预舾装工作。比如，安装连接至甲板的管道和支架、风管支架和电缆支架。这几个部分如果能在分段倒置和关闭前完成，相当于提升了施工效率。快速提升系统采用齿轮齿条连续式，提升速度快，每小时提升36 m；动力总成配备了2个3000 kW全旋转推进器和2个具有DP1动态定位能力的2000 kW船首推进器。大型风机安装时，主吊安装在风机上，副吊具有风机转移的储存能力，使风机载体不能在大波长、大波高停泊时，平台能实现连续风机安装，充分利用海上安装的窗口期。

2 分段翻转、逐层搬运，落实各阶段建设

分段翻转、逐层搬运，单层段完成后，该段处于翻转关闭阶段，最下面的顶部段仍是第一个完成翻转并完成反转状态的段。整个分段关闭后，原分段的管道和风管应重叠。然后将A甲板连接到上层甲板，然后向上直到驾驶甲板完成。需要注意的是，在分段装载上层和下层之前，大型舾装件应提前放置在该楼层房间范围内。其中最常见的是水暖机组、空调、制冷机组、大型厨房设备等。大型设备丢失后，每层装载后，只能作为外甲板上的初始孔运输到这里，这需要大量的劳动力。住宅区的对接，是船体整个上层建筑与船舱一起进入封闭的最后阶段。起重机将建成的住宅区作为一个整体吊至主码头体，完成上层船体建筑结构，并全面启动后台和内部工程。根据施工顺序，背景工程可分为实施前的综合背景工程和实施后的综合背景工程。综合背景设计，一般安装前的背景设计，主要包括管道安装、风管安装、电缆支架安装等。风管系统包括送风管和排风管系统。送风管以预保温风管（螺旋风管）为主，排风管以镀锌铁皮拼接的矩形风管为主。一般安装完成后，船体的上层建筑管道和风管的连接必须完成。在对接前，对所有管道进行防水测试，即检查管道的透水性和密封性[2]。

整体安装完成后，后台工程划分为墙体耐火保温材料安装、窗户安装、水暖安装、电缆连接等。钢墙表面通常是阻燃棉和保温棉，安装过程比较简单。即涂装完成后，用接触焊机将固定保温材料的钉子焊接在墙上，然后将保温材料铺设在墙上。最后，在表面贴上一种材料，通常是玻璃纤维布或铝箔布。如果绝缘层外面有壁板，可将钉子进行弯曲后装配，如果绝缘层最终可见，那么钉子也必须用盖子覆盖以保护它们。窗户安装按安装方式可分为焊接式和螺栓式。焊接式窗户安装过程，以大型机舱窗户为例，先用手动绞盘将窗户拉到开口处，然后使用固定块。板材从外侧固定窗户，最后完成内侧的全焊接并拆除紧固件。安装后需要进行冲洗测试。螺栓窗广泛用于机舱，与焊接窗相比，螺栓窗安装更方便。管道安装过程主要包括在卫生设施位置内完成地面的粉刷，然后通过手动升降机将卫生设施移动到现场点焊，最后将其连接到船体上。背景工程完成后，内部安装工程将全面启动，主要包括：地面工作、天花板和墙板安装、家具和设备安装。

地面工事。预埋件主要包括甲板上的家具固定装置和释放钩，如桌子固定装置、床和衣柜固定装置、厨房设备底座、椅子释放钩等，通常在上部结构加载后开始安装。预埋件和护壁完成后，可在钢桥面抛光后开始基础桥面修整施工。应在与干燥材料和液体材料混合均匀后，在钢桥面上铺设敷料。施工后养护1～2天，待完全干燥硬化后，约10天左右即可继续施工。基面修整完成后，可以开始进一步修整。与基面涂层相比，涂层的流平层通常小于1 mm。完成后，表面平整光滑，以弥补基层表面粗修边等缺陷。调平只适用于铺有 PVC 地板或地毯的房间。对于厨房和浴室使用瓷砖的房间，不需要找平处理。待找平敷料完全硬化，就可以铺设地板。最常见的材料是PVC地板或地毯。在找平层上涂上专用粘合剂，即铺设面材。按照规定，PVC客舱地板应该光滑美观，而防滑PVC客舱地板通常有凹凸。

防火门、天花板和面板的安装过程。防火门框的安装应在基层甲板修整施工之前开始。最常见的防火门类型是栓接安装。门框用螺栓固定在钢围墙之间。如果是B级及以下防火门，无钢围墙，门框可焊接到甲板上。门框还没有做好做壁板的准备。不必立即安装防火门面板。上述地面埋件安装完成后，应开始焊接墙体土工格栅。为了减少通过船体结构振动传递到墙壁上的噪声，可以在底部凹槽中粘贴橡胶垫，以便在墙壁底部和甲板之间形成弹性连接。也可在墙板或顶梁顶部槽与甲板之间的焊接接头处添加橡胶垫，以形成弹性接头。安装面板时，根据布置图将面板放入顶部和底部槽中，将阳头插入阴头，完成连接。房间防火门与壁板安装同时制作。天花板在完成壁板后安装，天花板接缝尽可能与壁板接缝对齐，以确保美观。安装前根据船舱门、灯具、出风口和观察窗开口的实际尺寸进行现场切割。墙板在不同平面上连接时，常用各种形式的角型材来完成连接，也可以用实心角板来完成连接。

家具设备的安装是船舱内安装工程的最后阶段，主要包括厨房设备、洗衣设备、卫浴洁具、钢木等家具的安装。在对厨房设备进行安装时，厨房设备可分为大型设备和小型厨房设备。大型设备主要有电炉、电烤箱、汤锅、空调、冰箱、制冰机、垃圾粉碎机等，通常用440 V电缆连接，固定在设备底座上。小厨具主要有微波炉、绞肉机、热水器、电磁炉、贮土器等，通常可以直接固定在餐桌上。洗衣设备装置、洗衣机和干衣机是大型设备，如果空间有限，干衣机可以安装在洗衣机上方，洗衣机和干衣机必须固定在焊接到框架结构的底座上。卫生洁具的安装，与私人房间的卫生单元不同，公共厕所需要单独安装卫生设施，包括厕所、小便器、洗手盆、五金件等。钢制家具安装，不锈钢家具主要用于厨房和更衣室。不锈钢家具包括带水槽的柜台、服务台、碗架、橱柜、清洁工具箱等，需要固定在底座上，碗架可以直接固定在天花板或墙上；木质家具用于船员宿舍、船员普通舱、办公室和驾驶室。木制家具通常在现场测量和组装。床、橱柜和桌子等家具应固定在船舱地板上，而海图桌等重型家具应固定在底座上。沙发和衣柜等家具可以直接固定在船舱内的壁板上。在上部结构返回工厂之前，管道、电气和内部组装的完整性有所突破，这将为码头和码头后续阶段的上部结构施工、协调和调试以及船舶交付带来相当大的好处。母线电缆敷设在上部结构主甲板后，可以进行完整的电缆检查，这为后续的内部舾装工作提前创造了条件。超高层结构导航、火灾报警、广播等设备调试的启动时间大大提高，为整个船舶对接和试验周期的压缩打下了坚实的基础。通过实践，大大减轻工作量，降低施工难度，提高生产效率。

3 装配式建筑应展开标准化设计及模块化施工

对装配式建筑展开标准化设计已成为业界共识，但如何进行模块化设计，进而实施模块化施工，在理论和方法上都不明确，需要细化和深化。装配式建筑应借鉴造船业的先进经验，以“中间产品”的理论和方法为指导，实现建筑设计、工厂制造和现场施工的模块化，真正实现一体化建筑。传统的建筑设计只达到施工图阶段，不涉及工厂如何生产零件（结构）。目前，大多数建筑设计单位由于自身能力的限制，也将这部分生产设计工作交给了构件厂，没有将生产设计与建筑设计有机地结合起来。造船设计是一种建造驱动设计，造船是在区域基础上组织的，设计也是如此，造船是以中间产品为导向的集成制造。因此，设计也以中间产品为导向。现代造船强调设计、生产和管理一体化的原则，因此设计过程也必须实现制造、管理和信息的有机结合，如何以工作图和管理图的形式反映在设计中，以指导现场操作。由于建筑设计是独立于施工的，在施工之前，现有的建筑设计不太重视采用什么样的施工方法，这也是导致建筑行业技术创新困难的一个重要因素。在这方面，应该将工厂的结构构件、装饰结构和管道系统集成在一起，制作一个多功能的建筑模块，并在现场连接和嵌入。这样，新的施工方法可以实现智能制造与施工的有机结合，预制构件建筑的高质量发展将有更广阔的空间[3]。

模块化建造工艺（也称为总装造船）是当今造船的主流技术，即使用各种模块建造船舶。传统造船与房屋建筑相似，它是按功能、系统和专业进行设计和制造的。现代造船采用区域造船，按区域、阶段和类型进行设计和制造。通过人、物、内容等生产资源的整合，用于船体建造（壳），舾装（防窥探）和涂层（油漆）一体化作业。这种具有空间分离和时间顺序的生产模式可以简化设计，降低生产难度，降低船舶作业的复杂性，降低运营成本。“模块”的划分不固定，可以根据功能或规模进行划分，主要考虑生产组织和供应链的管理。模块是一种高度集成的中间产品。成品率的高低决定了造船的质量和效率，也反映了造船的水平。在一般剖面施工的基础上，通过扩大舾装和涂层的范围，舾装可对一些内壳和涂层工作敏感。模块化造船是通过使用这些模块在船台或船坞中一起建造整艘船来实现的。模块具有标准尺寸和标准结构，该模块具有标准件和可选件的特点，该模块是预制的，具有组装特点。建造周期是衡量造船企业竞争力的重要指标。平行作业和预制是加快造船进度的基本措施。该模式使用预制船体模块（船体段或子段）和舾装模块（舾装单元）组装，是一种面向中间产品的区域造船方法，可确保在数月的造船周期内按时交付。该模块具有标准化、通用性和独立的功能，便于形成船舶中间产品，有利于专业化规模化生产。独立、高效、专业的模块工厂为造船厂提供各种模块，成为“总装厂 ”。