模块集成化在水景工程中的应用
香港十二生肖买马网站慈善网--- 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。
▲宽轨数控集成装置
▲宽轨扇形数控集成装置
▲水火喷泉集成装置
▲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。
▲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。
▲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。