船舶上層建筑完整性設(shè)計(jì)建造工藝

湯雙志

（中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214433）

0 引言

船舶上層是船員的生活和居住的地方。所以上層建筑的外觀設(shè)計(jì)、 建造質(zhì)量和船員的生活質(zhì)量息息相關(guān) 。近幾年，國際海事組織（IMO）關(guān)注著船員在船上的生活質(zhì)量，所以對其居民區(qū)的建設(shè)質(zhì)量越來越嚴(yán)格。上建結(jié)構(gòu)施工按施工順序可分為船體施工、背景工程和室內(nèi)工程。船體施工為上部結(jié)構(gòu)鋼板和結(jié)構(gòu)鋼筋；背景工程是不易在表面顯現(xiàn)出的部分，比如管道、電纜、保溫材料、窗戶等，這些都屬于隱藏型或者是不易被發(fā)現(xiàn)且又不可或缺的建筑部分 ；室內(nèi)工程是房間內(nèi)天花板、地板材料和家具的建造等。

1 落實(shí)具體要求，提前做好設(shè)計(jì)規(guī)劃

圍繞上層建筑中間產(chǎn)品的完整性進(jìn)行設(shè)計(jì)，按施工要求進(jìn)行規(guī)劃，通過對上部結(jié)構(gòu)和總截面的劃分，對碼頭等各個(gè)作業(yè)階段的工作量進(jìn)行分析，繼續(xù)圍繞燈具是建在“工程”和“建筑上層建筑中間產(chǎn)品完整性要求”上的，各專業(yè)組根據(jù)公司生產(chǎn)線表和標(biāo)準(zhǔn)周期生產(chǎn)計(jì)劃，確保設(shè)計(jì)、材料供應(yīng)、生產(chǎn)、輔助等各方面圍繞規(guī)劃目標(biāo)協(xié)同、高效生產(chǎn)，推進(jìn)流程向前，提高分段、舾裝完整性的總周期[1]。

落實(shí)上層建筑的具體規(guī)劃要求，提前做好建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)劃。為了在安裝前實(shí)現(xiàn)整個(gè)島段的完全吊裝，上部節(jié)段和主船體節(jié)段的制造應(yīng)同步進(jìn)行，從而有效地為內(nèi)部安裝提供相應(yīng)的安裝周期，確保在主船體運(yùn)行期間，島的內(nèi)部安裝能夠同步進(jìn)行。因此，對于建筑內(nèi)部的設(shè)計(jì)方案要求提前。在生產(chǎn)計(jì)劃的早期階段，組織技術(shù)人員參與生產(chǎn)設(shè)計(jì)的討論，避免提前出現(xiàn)影響整個(gè)工段完整性的問題。例如，設(shè)備框架避免分段閉合接頭，以免影響設(shè)備的安裝；與設(shè)計(jì)師溝通，提高放樣完整率，檢查舾裝干擾模型等，在設(shè)計(jì)階段提前發(fā)現(xiàn)并處理可能影響生產(chǎn)的問題，確保現(xiàn)場生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)展。注重節(jié)段預(yù)裝配的完整性，減少節(jié)段反射后的工作量，控制節(jié)段預(yù)裝配周期和安裝完整性?？紤]到安裝前的場地周轉(zhuǎn)等因素，室內(nèi)裝飾部靈活協(xié)調(diào)人力資源，力求將單個(gè)標(biāo)段的安裝前周期控制在3～5天。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，相應(yīng)的區(qū)段交接、材料到達(dá)和供應(yīng)、區(qū)段涂漆完成、區(qū)段裝載等工作也進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)劃。

客運(yùn)滾艇施工區(qū)的推廣應(yīng)用，除了民用貨船的建造和照明工程外，專隊(duì)還積極協(xié)調(diào)各種資源，提高客船總段早期舾裝完整性，為后期大量內(nèi)部安裝工作的開展提供了時(shí)間和條件。采取的主要措施包括分段安裝釘子、舷窗的總截面安裝、總截面管道安裝秘密試驗(yàn)、總截面風(fēng)管安裝完整性等，G3078船XL027全斷面是提高客滾船全斷面舾裝完整性的代表。以比較常見的64000 t散貨船的上部結(jié)構(gòu)為例，主要由下至上分為5層甲板，即上層甲板、A甲板、B甲板、C甲板和引航甲板，船體由上層建筑鋼板和結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋組成。上層建筑結(jié)構(gòu)由每層分層完成，第一個(gè)要加工的是底部的上層甲板。每一層被分成幾個(gè)較小的單層段，當(dāng)小段船體完成后，將在造船廠的固定板上倒置。后面鋼門開孔、防火門開孔、通風(fēng)開孔等鋼圍墻的開孔都會(huì)陸續(xù)完成。分段倒置是指背景工程的預(yù)舾裝工作。比如，安裝連接至甲板的管道和支架、風(fēng)管支架和電纜支架。這幾個(gè)部分如果能在分段倒置和關(guān)閉前完成，相當(dāng)于提升了施工效率?？焖偬嵘到y(tǒng)采用齒輪齒條連續(xù)式，提升速度快，每小時(shí)提升36 m；動(dòng)力總成配備了2個(gè)3000 kW全旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器和2個(gè)具有DP1動(dòng)態(tài)定位能力的2000 kW船首推進(jìn)器。大型風(fēng)機(jī)安裝時(shí)，主吊安裝在風(fēng)機(jī)上，副吊具有風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)移的儲(chǔ)存能力，使風(fēng)機(jī)載體不能在大波長、大波高停泊時(shí)，平臺能實(shí)現(xiàn)連續(xù)風(fēng)機(jī)安裝，充分利用海上安裝的窗口期。

2 分段翻轉(zhuǎn)、逐層搬運(yùn)，落實(shí)各階段建設(shè)

分段翻轉(zhuǎn)、逐層搬運(yùn)，單層段完成后，該段處于翻轉(zhuǎn)關(guān)閉階段，最下面的頂部段仍是第一個(gè)完成翻轉(zhuǎn)并完成反轉(zhuǎn)狀態(tài)的段。整個(gè)分段關(guān)閉后，原分段的管道和風(fēng)管應(yīng)重疊。然后將A甲板連接到上層甲板，然后向上直到駕駛甲板完成。需要注意的是，在分段裝載上層和下層之前，大型舾裝件應(yīng)提前放置在該樓層房間范圍內(nèi)。其中最常見的是水暖機(jī)組、空調(diào)、制冷機(jī)組、大型廚房設(shè)備等。大型設(shè)備丟失后，每層裝載后，只能作為外甲板上的初始孔運(yùn)輸?shù)竭@里，這需要大量的勞動(dòng)力。住宅區(qū)的對接，是船體整個(gè)上層建筑與船艙一起進(jìn)入封閉的最后階段。起重機(jī)將建成的住宅區(qū)作為一個(gè)整體吊至主碼頭體，完成上層船體建筑結(jié)構(gòu)，并全面啟動(dòng)后臺和內(nèi)部工程。根據(jù)施工順序，背景工程可分為實(shí)施前的綜合背景工程和實(shí)施后的綜合背景工程。綜合背景設(shè)計(jì)，一般安裝前的背景設(shè)計(jì)，主要包括管道安裝、風(fēng)管安裝、電纜支架安裝等。風(fēng)管系統(tǒng)包括送風(fēng)管和排風(fēng)管系統(tǒng)。送風(fēng)管以預(yù)保溫風(fēng)管（螺旋風(fēng)管）為主，排風(fēng)管以鍍鋅鐵皮拼接的矩形風(fēng)管為主。一般安裝完成后，船體的上層建筑管道和風(fēng)管的連接必須完成。在對接前，對所有管道進(jìn)行防水測試，即檢查管道的透水性和密封性[2]。

整體安裝完成后，后臺工程劃分為墻體耐火保溫材料安裝、窗戶安裝、水暖安裝、電纜連接等。鋼墻表面通常是阻燃棉和保溫棉，安裝過程比較簡單。即涂裝完成后，用接觸焊機(jī)將固定保溫材料的釘子焊接在墻上，然后將保溫材料鋪設(shè)在墻上。最后，在表面貼上一種材料，通常是玻璃纖維布或鋁箔布。如果絕緣層外面有壁板，可將釘子進(jìn)行彎曲后裝配，如果絕緣層最終可見，那么釘子也必須用蓋子覆蓋以保護(hù)它們。窗戶安裝按安裝方式可分為焊接式和螺栓式。焊接式窗戶安裝過程，以大型機(jī)艙窗戶為例，先用手動(dòng)絞盤將窗戶拉到開口處，然后使用固定塊。板材從外側(cè)固定窗戶，最后完成內(nèi)側(cè)的全焊接并拆除緊固件。安裝后需要進(jìn)行沖洗測試。螺栓窗廣泛用于機(jī)艙，與焊接窗相比，螺栓窗安裝更方便。管道安裝過程主要包括在衛(wèi)生設(shè)施位置內(nèi)完成地面的粉刷，然后通過手動(dòng)升降機(jī)將衛(wèi)生設(shè)施移動(dòng)到現(xiàn)場點(diǎn)焊，最后將其連接到船體上。背景工程完成后，內(nèi)部安裝工程將全面啟動(dòng)，主要包括 ：地面工作、天花板和墻板安裝、家具和設(shè)備安裝。

地面工事。預(yù)埋件主要包括甲板上的家具固定裝置和釋放鉤，如桌子固定裝置、床和衣柜固定裝置、廚房設(shè)備底座、椅子釋放鉤等，通常在上部結(jié)構(gòu)加載后開始安裝。預(yù)埋件和護(hù)壁完成后，可在鋼橋面拋光后開始基礎(chǔ)橋面修整施工。應(yīng)在與干燥材料和液體材料混合均勻后，在鋼橋面上鋪設(shè)敷料。施工后養(yǎng)護(hù)1～2天，待完全干燥硬化后，約10天左右即可繼續(xù)施工?；嫘拚瓿珊螅梢蚤_始進(jìn)一步修整。與基面涂層相比，涂層的流平層通常小于1 mm。完成后，表面平整光滑，以彌補(bǔ)基層表面粗修邊等缺陷。調(diào)平只適用于鋪有 PVC 地板或地毯的房間。對于廚房和浴室使用瓷磚的房間，不需要找平處理。待找平敷料完全硬化，就可以鋪設(shè)地板。最常見的材料是PVC地板或地毯。在找平層上涂上專用粘合劑，即鋪設(shè)面材。按照規(guī)定，PVC客艙地板應(yīng)該光滑美觀，而防滑PVC客艙地板通常有凹凸。

防火門、天花板和面板的安裝過程。防火門框的安裝應(yīng)在基層甲板修整施工之前開始。最常見的防火門類型是栓接安裝。門框用螺栓固定在鋼圍墻之間。如果是B級及以下防火門，無鋼圍墻，門框可焊接到甲板上。門框還沒有做好做壁板的準(zhǔn)備。不必立即安裝防火門面板。上述地面埋件安裝完成后，應(yīng)開始焊接墻體土工格柵。為了減少通過船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳遞到墻壁上的噪聲，可以在底部凹槽中粘貼橡膠墊，以便在墻壁底部和甲板之間形成彈性連接。也可在墻板或頂梁頂部槽與甲板之間的焊接接頭處添加橡膠墊，以形成彈性接頭。安裝面板時(shí)，根據(jù)布置圖將面板放入頂部和底部槽中，將陽頭插入陰頭，完成連接。房間防火門與壁板安裝同時(shí)制作。天花板在完成壁板后安裝，天花板接縫盡可能與壁板接縫對齊，以確保美觀。安裝前根據(jù)船艙門、燈具、出風(fēng)口和觀察窗開口的實(shí)際尺寸進(jìn)行現(xiàn)場切割。墻板在不同平面上連接時(shí)，常用各種形式的角型材來完成連接，也可以用實(shí)心角板來完成連接。

家具設(shè)備的安裝是船艙內(nèi)安裝工程的最后階段，主要包括廚房設(shè)備、洗衣設(shè)備、衛(wèi)浴潔具、鋼木等家具的安裝。在對廚房設(shè)備進(jìn)行安裝時(shí)，廚房設(shè)備可分為大型設(shè)備和小型廚房設(shè)備。大型設(shè)備主要有電爐、電烤箱、湯鍋、空調(diào)、冰箱、制冰機(jī)、垃圾粉碎機(jī)等，通常用440 V電纜連接，固定在設(shè)備底座上。小廚具主要有微波爐、絞肉機(jī)、熱水器、電磁爐、貯土器等，通?？梢灾苯庸潭ㄔ诓妥郎稀Ｏ匆略O(shè)備裝置、洗衣機(jī)和干衣機(jī)是大型設(shè)備，如果空間有限，干衣機(jī)可以安裝在洗衣機(jī)上方，洗衣機(jī)和干衣機(jī)必須固定在焊接到框架結(jié)構(gòu)的底座上。衛(wèi)生潔具的安裝，與私人房間的衛(wèi)生單元不同，公共廁所需要單獨(dú)安裝衛(wèi)生設(shè)施，包括廁所、小便器、洗手盆、五金件等。鋼制家具安裝，不銹鋼家具主要用于廚房和更衣室。不銹鋼家具包括帶水槽的柜臺、服務(wù)臺、碗架、櫥柜、清潔工具箱等，需要固定在底座上，碗架可以直接固定在天花板或墻上；木質(zhì)家具用于船員宿舍、船員普通艙、辦公室和駕駛室。木制家具通常在現(xiàn)場測量和組裝。床、櫥柜和桌子等家具應(yīng)固定在船艙地板上，而海圖桌等重型家具應(yīng)固定在底座上。沙發(fā)和衣柜等家具可以直接固定在船艙內(nèi)的壁板上。在上部結(jié)構(gòu)返回工廠之前，管道、電氣和內(nèi)部組裝的完整性有所突破，這將為碼頭和碼頭后續(xù)階段的上部結(jié)構(gòu)施工、協(xié)調(diào)和調(diào)試以及船舶交付帶來相當(dāng)大的好處。母線電纜敷設(shè)在上部結(jié)構(gòu)主甲板后，可以進(jìn)行完整的電纜檢查，這為后續(xù)的內(nèi)部舾裝工作提前創(chuàng)造了條件。超高層結(jié)構(gòu)導(dǎo)航、火災(zāi)報(bào)警、廣播等設(shè)備調(diào)試的啟動(dòng)時(shí)間大大提高，為整個(gè)船舶對接和試驗(yàn)周期的壓縮打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過實(shí)踐，大大減輕工作量，降低施工難度，提高生產(chǎn)效率。

3 裝配式建筑應(yīng)展開標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及模塊化施工

對裝配式建筑展開標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)已成為業(yè)界共識，但如何進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)施模塊化施工，在理論和方法上都不明確，需要細(xì)化和深化。裝配式建筑應(yīng)借鑒造船業(yè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，以“中間產(chǎn)品”的理論和方法為指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)、工廠制造和現(xiàn)場施工的模塊化，真正實(shí)現(xiàn)一體化建筑。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)只達(dá)到施工圖階段，不涉及工廠如何生產(chǎn)零件（結(jié)構(gòu)）。目前，大多數(shù)建筑設(shè)計(jì)單位由于自身能力的限制，也將這部分生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作交給了構(gòu)件廠，沒有將生產(chǎn)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來。造船設(shè)計(jì)是一種建造驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，造船是在區(qū)域基礎(chǔ)上組織的，設(shè)計(jì)也是如此，造船是以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向的集成制造。因此，設(shè)計(jì)也以中間產(chǎn)品為導(dǎo)向。現(xiàn)代造船強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理一體化的原則，因此設(shè)計(jì)過程也必須實(shí)現(xiàn)制造、管理和信息的有機(jī)結(jié)合，如何以工作圖和管理圖的形式反映在設(shè)計(jì)中，以指導(dǎo)現(xiàn)場操作。由于建筑設(shè)計(jì)是獨(dú)立于施工的，在施工之前，現(xiàn)有的建筑設(shè)計(jì)不太重視采用什么樣的施工方法，這也是導(dǎo)致建筑行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新困難的一個(gè)重要因素。在這方面，應(yīng)該將工廠的結(jié)構(gòu)構(gòu)件、裝飾結(jié)構(gòu)和管道系統(tǒng)集成在一起，制作一個(gè)多功能的建筑模塊，并在現(xiàn)場連接和嵌入。這樣，新的施工方法可以實(shí)現(xiàn)智能制造與施工的有機(jī)結(jié)合，預(yù)制構(gòu)件建筑的高質(zhì)量發(fā)展將有更廣闊的空間[3]。

模塊化建造工藝（也稱為總裝造船）是當(dāng)今造船的主流技術(shù)，即使用各種模塊建造船舶。傳統(tǒng)造船與房屋建筑相似，它是按功能、系統(tǒng)和專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的。現(xiàn)代造船采用區(qū)域造船，按區(qū)域、階段和類型進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。通過人、物、內(nèi)容等生產(chǎn)資源的整合，用于船體建造（殼），舾裝（防窺探）和涂層（油漆）一體化作業(yè)。這種具有空間分離和時(shí)間順序的生產(chǎn)模式可以簡化設(shè)計(jì)，降低生產(chǎn)難度，降低船舶作業(yè)的復(fù)雜性，降低運(yùn)營成本?！澳K”的劃分不固定，可以根據(jù)功能或規(guī)模進(jìn)行劃分，主要考慮生產(chǎn)組織和供應(yīng)鏈的管理。模塊是一種高度集成的中間產(chǎn)品。成品率的高低決定了造船的質(zhì)量和效率，也反映了造船的水平。在一般剖面施工的基礎(chǔ)上，通過擴(kuò)大舾裝和涂層的范圍，舾裝可對一些內(nèi)殼和涂層工作敏感。模塊化造船是通過使用這些模塊在船臺或船塢中一起建造整艘船來實(shí)現(xiàn)的。模塊具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，該模塊具有標(biāo)準(zhǔn)件和可選件的特點(diǎn)，該模塊是預(yù)制的，具有組裝特點(diǎn)。建造周期是衡量造船企業(yè)競爭力的重要指標(biāo)。平行作業(yè)和預(yù)制是加快造船進(jìn)度的基本措施。該模式使用預(yù)制船體模塊（船體段或子段）和舾裝模塊（舾裝單元）組裝，是一種面向中間產(chǎn)品的區(qū)域造船方法，可確保在數(shù)月的造船周期內(nèi)按時(shí)交付。該模塊具有標(biāo)準(zhǔn)化、通用性和獨(dú)立的功能，便于形成船舶中間產(chǎn)品，有利于專業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)。獨(dú)立、高效、專業(yè)的模塊工廠為造船廠提供各種模塊，成為“總裝廠 ”。

4 結(jié)語

造船是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，需要大量的人力和機(jī)器設(shè)備協(xié)同工作。現(xiàn)代造船管理的指導(dǎo)思想已經(jīng)從強(qiáng)調(diào)分工轉(zhuǎn)向強(qiáng)調(diào)整合與協(xié)調(diào)。為了更好地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，對系統(tǒng)要素、組織結(jié)構(gòu)、信息流和控制機(jī)制等技術(shù)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。