陈志法 李 超 吴祺佑 钟秋文

(1.国家海洋技术中心漳州基地筹建办公室,福建 厦门 361001； 2.厦门大学建筑设计研究院,福建 厦门 361005)

1 概述

随着海洋资源开发利用的逐步深入，海洋科学技术得到了长足的发展。试验水池作为船舶与海洋科学研究的重要平台，是研究发展海洋工程技术和装备必不可少的试验手段。自从1872年英国率先创建了世界上第一座船模试验水池以来，世界各国相继建造了几百座各色各类的水池用于试验研究。我国于1954年建成了第一座水池，据不完全统计截至目前也建造了几十座水池，主要分布于大学和研究所[1]。试验水池一般可分为拖曳水池、耐波性操纵性水池以及海洋工程水池等类型[2]，常见配套设备有轨道拖车、造消波机、造风系统、池中试验平台、打捞回收装置、水下照明及观测系统、测试系统、数据采集及分析系统、吊装设备以及水循环处理系统等(如图1所示)，主要用于开展船模和相关海洋装备拖曳试验、操纵性试验、耐波性试验、水动力试验以及水环境试验等。

试验水池建设涉及土木工程、水工工程、海洋工程、机电一体化和信息系统等专业，学科门类跨度大，系统集成度高，工艺复杂。其建设过程大致可分为以下几个步骤(如图2所示)：1)地质勘查单位招标；2)土建设计单位招标；3)设备承制单位招标，根据配套设备数量一般有几家承制单位(同时也是安装单位)；4)地质勘查作业；5)设备研制生产，研制时需与土建设计单位做好对接，生产时需根据设备研制规律及土建施工进度安排好生产、运输、仓储等环节工作；6)土建施工设计，设计过程中需与地质勘查单位、设备承制单位做好对接；7)土建施工单位招标；8)施工监理单位招标，包括土建施工监理和设备安装调试监理(往往没有单独遴选设备安装调试监理单位，而是采取项目管理与监理职能合二为一的方式，或者以目标管理为牵引，要求其他相关单位做好设备安装调试工作)；9)土建施工及设备安装，实施过程中涉及基坑开挖与支护、施工降水、池体浇筑、自然沉降、注水加载、抗裂抗渗和设备安装、预埋预设以及相关配套设施建设等工作；10)设备联调联试及工程竣工验收。这些过程中，设备安装与土建施工密切关联，直接影响着试验水池的建设质量和功能发挥，因此有必要进行研究分析。

2 试验水池设备安装与土建施工的关系

试验水池建设是一个复杂的系统工程，具有不可逆转性，各系统之间互相影响又相辅相成。土建施工是设备安装的物质基础；设备安装是影响水池建设成败的关键因素。因此，在建设过程中必须做好两者之间的配合，土建施工必须为设备安装打牢基础，注重预埋件安装、孔洞预留、管线预埋预设等关键环节质量控制，保证设备的安装精度，尽量避免后续设备安装不顺畅、精度不达标或者使用互相干扰等问题[3]；反过来，设备的安装也要保护好土建施工现场，尽量避免因配合不到位导致重新钻孔、拆除重建或者二次浇筑等行为，进而破坏池体的力学特性、结构安全和防渗漏能力等功能。这对设备安装与土建施工配合提出很高的要求。

例如，某试验水池池壁上方设有拖车，用于拖曳海洋环境设备及船舶模型等被试品开展研究试验，要求运行精度达毫米级，其中拖车轨道安装精度便直接影响着拖车运行精度。如图3，图4所示，该试验水池拖车轨道垫梁采用H型钢，沿轨道全长布置，每节长约8 m，垫梁设置锚固钢筋与水池池壁钢筋焊接为一体，支座预埋钢板与垫梁顶面通过3道横向连接钢板焊接为一体。在设计阶段，设备承制单位应将轨道垫梁和支座预埋钢板型号、规格、尺寸以及埋设位置、标高、安装精度等要素，与土建设计单位进行对接，形成工艺设计详细方案，并召开专家评审会进行审核。进入施工阶段，设备安装单位应按照工艺设计方案，先行进场完成支座预埋钢板预制焊接，将每段轨道垫梁与16块支座预埋钢板焊接成一个整体，并配合土建施工单位，按水池壁中心线和池顶标高要求，将轨道垫梁调整到位并固定可靠，隐蔽工程验收合格后方可进行混凝土浇捣等环节。整个过程，设备安装与土建施工之间的衔接配合至关重要。

然而，随着建筑工程和机械设备复杂性的提高，实际建设过程中设备安装与土建施工配合不到位的事例也时常发生，例如陕西某院所试验水池因互相配合不够紧密，导致施工过程中出现大量变更和返工，造成建设进度严重滞后、投资经费超出预算，其中水池拖车轨道安装后变形严重，达不到验收标准；黑龙江某院所试验水池由于土建先期开工，设备延后采购，未充分开展工艺方案设计对接，造成部分预埋件埋设位置及标高偏差较大、部分预留孔洞不符合要求，影响后续设备安装，不得不采取局部打凿水池池体方式进行解决，一定程度影响了池体整体强度和抗渗能力；江苏某院所试验水池建造过程中，由于未明确预埋件保护责任单位，造成拖车轨道预埋螺栓磨损变形，无法起到调整轨道精度作用，最后只能破坏部分池体建筑进行更换。

以上事例说明，在试验水池建设过程中，全面做好设备安装与土建施工之间的配合关系是紧迫而又重要的。

3 做好设备安装与土建施工配合建议

建设单位如何牵头做好设备安装与土建施工之间的配合衔接，对于提高工程质量、缩短施工周期、降低建设成本至关重要。

3.1 建立项目管理机构

建设单位应成立专门的项目管理机构，作为试验水池建设管理核心，加强对方案设计、设备研制、工艺设计、预埋预设、土建施工、安装调试、检查验收等环节的管控。统筹抓好土建和设备专业的协同配合，处理好土建设计单位、设备承制单位、土建施工单位以及施工监理单位等参建各方的关系。项目管理机构可设置协调部、土建部和设备部等职能部门，各部门职责分工如下：1)协调部。统筹各阶段土建和设备的技术对接，牵头组织设备承制单位与土建设计单位进行协作配合，协调土建施工进度和设备进场及安装时机，制定总体配合计划，并跟踪督导计划落实；2)土建部。负责土建施工质量、工程进度和施工安全等现场管理工作，组织实施土建工程检查验收；3)设备部。负责组织设备研制生产、接装培训和调试验收，与设备承制单位做好协调对接。

3.2 加强各方沟通协调

试验水池参建各方掌握着各自领域专业信息，代表着各自的利益，如果没有良好的沟通协调机制，很容易造成各自为战，最终无法实现一致的目标。因此，建设单位在签订合同的时候要明晰参建各方职责界面，建立沟通协调机制，具体实施过程中项目管理机构应全面协调好参建单位关系，特别是在土建施工单位与设备安装单位出现矛盾时，要及时做好沟通协调工作，依据合同条款，通过召开会议、发出整改通知等形式，督促双方摒弃“只管自己”的狭隘思想，共同制定、完善技术协作方案，实现合作共赢的目标。另外，监理单位作为项目建设的监督者，必须熟悉掌握设备安装与土建施工配合的关键技术、重要工艺及检验方法等标准要求，全面控制土建施工及设备安装的进度和质量[4]。

3.3 严密组织优化设计

据统计，工程项目的质量有70%～80%是在设计阶段形成的[5]。因此，在设备研制和土建施工设计阶段，项目管理机构应当要求设备承制单位和土建设计单位，将设备安装与土建施工配合问题作为重要事项列入设计考虑内容。设备承制单位应全面了解土建施工技术和图纸参数，合理提出设备安装设计、预埋预设及承载能力等要求；土建设计单位应系统分析各种设备安装、使用情况，根据相关设备特点开展各类预埋件施工设计及承载力校核等工作，制定好设备安装与土建施工的配合方案。此外，项目管理机构要组织土建设计单位、设备安装单位以及相关专业机构，对土建施工、设备安装以及两者之间的配合技术等方案进行评审，重点关注预埋设备、预留孔洞以及线路管沟的尺寸、位置、数量和相关施工技术、保护措施等方案是否科学合理，及时发现和纠正设计缺陷，尽可能把问题解决在图纸设计阶段，必要时可以多次组织设计评审，为后续施工奠定良好基础，确保施工时可以按部就班地组织施工。

3.4 密切彼此施工配合

施工前项目管理机构要组织参建各方进行充分的图纸和施工技术交底，及时发现并解决图纸问题。施工过程中，要以安全性、先进性、适应性为原则[6]，严格按照施工图纸做好交叉施工作业。设备安装单位要紧密结合土建施工进度，安排好设备零部件生产、仓储、进场、预埋预设和安装调试等工作，按照流程和标准进行施工作业；土建施工单位针对关键设备预埋、安装，应会同设备安装单位编制合理可行的专项施工方案,并严格按照图纸及施工方案进行施工；同时，监理单位应严格落实旁站及检查制度，对施工过程进行全程监管。整个施工配合过程各参建单位要落实好自检和互检制度，减少实际施工与设计图纸之间的偏差，避免因预埋点位、预留吊装环遗漏或者管沟转弯半径不够导致返工重修，防止因踩踏碾压、振捣过度、“跑模”或保护不力等情况导致基础埋件或预留孔洞尺寸及位置出现偏差，或者破坏预埋件性能[7]。

总之，试验水池设备安装与土建施工配合工作重要而又复杂，建设单位要采取有力措施，全过程抓好两者之间的协作，确保项目建设质量过关、投资合理、工期可控、安全有序，全面实现试验水池预期功能。