2022-05-31

模块集成化在水景工程中的应用

江苏恒源喷泉有限公司--- 刘峰 蔡书培


一、模块集成化的概念

  模块集成化即在设计阶段利用3D建模技术将工程项目分成若干个模块,按不同的功能将水泵、喷泉专用设备及相关附件集成,在模块中进行设计。设计完成后,在工厂根据设计图纸进行工厂化标准预制。大量工作在工厂完成(如将水泵、喷泉设备、水下彩灯、电气附件、管道、管件的模块集成化),最后运送至施工现场完成安装的一种新型建造方式。

  模块集成化设计与施工实现了标准化的设计、工厂化的生产、装配式的施工,克服了传统建造方式的不足,推动了水景工程向产品化、工业化、集成化和数字化发展。

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▲宽轨数控集成装置


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▲宽轨扇形数控集成装置


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▲水火喷泉集成装置


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▲中空射流集成装置


二、模块集成化的特点

(一)施工效率高,工期短

  采用模块化建造方式,大幅缩短了现场的施工周期,使工程项目的建设周期缩短一半以上。模块集成化采用工厂预制,运达现场后直接进行模块式安装,以成套模块为安装单元,现场仅需定位、调平、固定三个步骤,无需仓储。设备模块进场后即可安装完成;而传统施工方式需在现场规划加工场地、仓储场地、协调各专业工种、配置大量施工机具,增加了施工水电的消耗,耗时耗力,工作界面多,协调困难。

  传统施工方式需等待土建完成后才能进场施工,而模块集成化施工方式在土建施工期间即可进行工厂预制,现场土建施工和喷泉模块生产、管道预制可以同时进行,有效缩短工期。按照早投产早收益的生产理念,节省的时间为产品增加了使用价值。


(二)质量可控性强

  模块集成化预制使用了3D可视化设计,有效降低施工人员的识图难度,避免各部位相互干涉问题,项目一次性安装完成,为杜绝返工提供了强有力的保障。采用工厂化预制,不受天气、环境等外界因素的影响,工作环境好,流水化作业,劳动强度低,便于更优质的生产管理和调度,工作效率显著提升。工厂现代化的加工机械更为齐全,可以精准的控制零部件的技术参数,外观及精度均能得到有效控制,确保了产品的合格率。工厂检验、试压、通电检测等各个环节的严格管控,使得进入现场的每一套模块均符合要求,从源头保证了工程质量的可靠性和稳定性。



▲三维软件可视化预装,更加直观、准确 ,减少项目安装过程中的不可预见性,提质增效。



▲三维软件可视化预装


  工厂预制具有室内工作场所环境优越、设备齐全、技术工人熟练、工作流程规范、检验措施严格等特点,确保生产运转高效。从原材料到半成品直至成品均在有效的质量保障体系下进行,有利于使用现代化的检验手段,保证工程项目的质量和稳定。


(三)施工安全性更高

  由于预制模块是在独立的场地内异地生产加工,避免了现场安装与土建等其他专业的工作交叉作业,有效降低了交叉作业带来的安全风险。传统的施工方式需将材料或设备搬运至工作界面,施工人员多,工种多,且现场环境错综复杂,存在较大的安全隐患。采用模块集成化施工方式,均使用吊装机械将预制模块吊运到安装位置,像搭积木一样进行拼装固定,大大降低了安全风险。大量的切割、打磨、焊接工作在预制工厂完成,现场减少临时用电等设施的使用,减少触电与火灾的发生。模块进入现场后第一时间完成安装,减少开箱、二次搬运等步骤,也有效保证了现场的设备安全。


(四)节约成本

  模块集成化施工不需要与土建等专业进行交叉作业,有效避免专业间交叉作业带来的降效。传统方式施工现场需要设置的制作场地、物资存储场地等临时设施,耗费人工和成本,且基本不可回收再利用;而模块集成化方式完成同样的设施,同样的工程量,只需一次性建设配置,可以长期使用,避免了成本浪费。传统施工方式使用的工具、设备等需要异地调遣,就地租赁或重新购置,无形中加大了工程成本,且由于现场环境的因素,损坏率高,维修不便;而工厂模块集成化预制就完全不用担心这些重复投资,只需一次性投入,即可长久使用。模块集成化方式大部分工作已在预制工厂完成,所以施工现场可以大量减少施工人员,大大降低了现场的人力及管理成本。


(五)环保节能

  模块集成化施工的大部分工作在预制工厂完成,现场减少材料运输车辆的通行频次,管道和结构件的焊接打磨在封闭的厂房内进行,有效控制了扬尘。现场工作量少,机具使用随之减少,噪声污染小,同时也有利于边角料等回收利用,施工垃圾能得到合理处置,减少对环境的污染。


  工厂生产可以制定合理的施工能耗指标,提高施工能源利用率,使用现代化的节能、高效、环保的施工设备和机具,总之,模块集成化施工方式符合我国绿色、环保、节能的发展要求。


三、模块集成化技术的应用

(一)山西太原长风文化商务区水秀项目

  太原长风文化商务区水秀项目工程总长度2.1公里,共投入各类专业喷泉设备7835台套,包含水泵2153台、水下灯光4491盏、敷设电缆395公里。从项目设计至青运会开幕式首演,周期仅为33天。期间还有排水、土建施工、电力施工、蓄水等交叉作业环节,是一项几乎无法完成的项目。该项目经过精心策划,运用模块集成化施工技术,仅历时25天便完成现场所有安装调试工作,确保了开幕式的首演成功,完成了一项史无前例的工程壮举,得到主办方“速度缔造传奇,品质铸就精品”的褒奖。


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▲山西太原长风文化商务区水秀项目平面图






▲安装完成后首演


(二)扬州高铁东站光影水秀项目

  扬州高铁东站光影水秀项目设计长168米×宽9米的矩阵,汲取广陵古城的悠久文化底蕴作为故事主线与视觉符号,运用巨型喷泉矩阵、扇形数控、高喷、气爆、灯光、投影、激光、火焰等技术手段将广陵古城的盛世壮景再现于运河之畔。项目工期2021年2月9日至2月26日,共计18天。业主方要求正月十五元宵节首演,项目组接到任务后,组织技术部门春节前完成所有设计工作,并落实材料供应计划。春节后正月初四开始工厂模块化生产,通过精心组织和模块集成化的施工技术,7天内完成所有安装工作,依靠模块集成化施工技术准时将合格的项目移交至创作团队。同时创作团队采用3D可视化编辑软件提前预编,现场仅用10小时微调联动,在正月十五当晚完美呈现最佳效果。


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▲总进度计划表


▲集成化桁架模块


▲工程施工前



▲工程施工中




四、总结

  水景工程模块集成化施工是一种具有工业化程度高、施工难度低等优点的施工技术,是以工厂化运作为主要特点,在进度、安全、质量、成本、管理等方面显示出巨大优势,为缩短施工工期,提高工程安全,提高安装质量,降低工程成本提供了强有力的技术支持。再依靠规范化的安装指导书和高效的施工管理,安装阶段即同步完成设备的平直度校准,使得蓄水通电和调试工作同步完成。同时有了3D可视化软件的效果预编,真正实现了“所想及所得”这一目标。完整的3D技术图纸、高效的模块化集成化施工、规范的施工管理体系、先进的3D可视化效果预编,这一完善的综合体系铸就了一个个高品质的工程项目,必将是水景工程未来发展的方向。

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