單點(diǎn)系泊系統(tǒng)錨樁安裝檢驗(yàn)記

CCS青島分社 張 梁

張梁 中國船級社青島分社海洋工程處結(jié)構(gòu)驗(yàn)船師，A級注冊驗(yàn)船師。長期從事船舶與海洋工程入級、法定及發(fā)證檢驗(yàn)工作，累計(jì)執(zhí)行檢驗(yàn)任務(wù)約2000次。

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)作為連接油輪的卸油接口，通過海底管道與陸地容器及工廠連接，近年來已得到越來越廣泛的應(yīng)用。其中固定錨樁作為單點(diǎn)的主要受力構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視，筆者曾經(jīng)參與過一次單點(diǎn)系泊系統(tǒng)錨樁安裝第三方發(fā)證檢驗(yàn)，對此，有很深的體會。

某石油化工精煉廠的項(xiàng)目計(jì)劃建造一個單點(diǎn)系泊(以下簡稱SPM)系統(tǒng)和海底管道，以進(jìn)口石油化工煉油廠所需的原油和凝析油。單點(diǎn)系泊系統(tǒng)有六根錨樁，編號分別為P1～P6，每根錨樁與單點(diǎn)通過錨鏈連接，相鄰兩根錨鏈形成60°的夾角。每根錨樁長度為46m，外徑為2134mm，壁厚38mm，材質(zhì)為DH36，設(shè)計(jì)入泥深度為46m，如圖1所示。

圖1 錨樁結(jié)構(gòu)圖

在距離樁頂20m處設(shè)置有錨鏈連接點(diǎn)，錨樁在此處為厚度50mm的加厚段，錨樁內(nèi)部有貫穿鋼板，外部有環(huán)形加強(qiáng)板。設(shè)計(jì)方因考慮到施工水域海底土質(zhì)較軟，為防止溜樁，在距樁頂16米處設(shè)置一層防沉擋泥板，厚度為25mm，設(shè)有十字加強(qiáng)板，均布20個直徑為50mm的透水孔供海水和泥漿通過，如圖2、圖3所示。

該項(xiàng)目施工分為十個步驟：船舶定位、吊裝導(dǎo)向架就位、起吊錨樁、錨樁錨鏈連接、錨樁插入導(dǎo)向架、打樁錘就位、打樁、拖拉錨鏈鋪設(shè)入水、回收導(dǎo)向架、錨鏈預(yù)張緊試驗(yàn)。其中CCS需關(guān)注的方面如下：船舶定位準(zhǔn)確性；對錨樁及錨鏈進(jìn)行進(jìn)貨檢驗(yàn)，確定錨鏈的鋼印及編號與證書相符，確定錨樁的狀態(tài)良好并審核錨樁制作報告；審核安裝需要的相關(guān)設(shè)備的校準(zhǔn)報告；確定GYRO USBL水下導(dǎo)航定位系統(tǒng)軟件設(shè)定的導(dǎo)向架目標(biāo)位置與已審批設(shè)計(jì)一致，確定導(dǎo)向架放置后的實(shí)際定位與設(shè)計(jì)位置的位置偏差及角度偏差，確定導(dǎo)向架牛眼水平儀的觀測正確有效并在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)；錨鏈與錨樁的連接按照設(shè)計(jì)進(jìn)行施工并有效可靠；CCS通過ROV顯示器關(guān)注錨樁插入導(dǎo)向架的過程中是否對導(dǎo)向架造成較大碰撞及錨樁在重力的作用下達(dá)到的入泥深度；打樁錘的插入是否對錨樁造成較大碰撞及錨樁在打樁錘的重力作用下再次下沉的深度；錨樁打樁是否達(dá)到設(shè)計(jì)深度，以及關(guān)注打樁過程中有無拒錘、溜樁等狀況；錨鏈在拖拉入水過程中均順利通過張緊器，鏈環(huán)組無重疊、糾纏現(xiàn)象，錨鏈張弛度合理；錨鏈預(yù)張緊試驗(yàn)過程是否按照已批準(zhǔn)程序進(jìn)行，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

但是，意想不到的是，在現(xiàn)場施工過程中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)并非如設(shè)計(jì)所考慮的松軟程度，地質(zhì)資料可能存在誤差，現(xiàn)場打樁過程P3錨樁甚至出現(xiàn)了拒錘的現(xiàn)象：P3錨樁連續(xù)錘擊，但最后一米錘擊數(shù)1050次，因達(dá)到拒錘標(biāo)準(zhǔn)而停錘，停錘時通過ROV觀察到預(yù)定的停錘線距離目標(biāo)輔助線還有約20cm，但后期經(jīng)潛水員探摸已確認(rèn)該樁打樁到位，樁頂已完全沒入泥面，經(jīng)分析認(rèn)為該20cm的誤差來源于導(dǎo)向架在自重作用下產(chǎn)生的下沉。從驗(yàn)船師的角度來看，我們對防沉板的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了質(zhì)疑，因?yàn)轭A(yù)留的排水排泥孔太小，而導(dǎo)致泥漿不能夠有效及時溢出，從而加大錘擊時泥漿對防沉板的反作用力，如果反作用力足夠大，甚至有可能導(dǎo)致防沉板根部與錨樁內(nèi)壁角焊縫連接處產(chǎn)生撕裂，撕裂位置很有可能出現(xiàn)在錨樁內(nèi)壁熱影響區(qū)，從而導(dǎo)致樁體整體抗拉能力的降低。于是，我們收集了相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行了簡要受力分析，分析結(jié)果得出此次拒錘現(xiàn)象并未對錨樁總體的抗拔能力產(chǎn)生影響。

其次，按照原程序設(shè)計(jì)，在導(dǎo)向架定位時，完成了確認(rèn)定位位置和導(dǎo)向架水平的工作后，即進(jìn)行插樁、插錘、打樁等作業(yè)環(huán)節(jié)，此過程中并沒有對錨樁的垂直度進(jìn)行及時有效監(jiān)控的方法?？紤]到該施工過程中的確很難實(shí)時或階段性地對錨樁垂直度進(jìn)行有效控制，我們經(jīng)過多次與施工項(xiàng)目組溝通，經(jīng)各方同意，在完成打樁作業(yè)回收導(dǎo)向架之前再進(jìn)行一次對導(dǎo)向架水平度的確認(rèn)，以此來判斷已打樁入泥的錨樁的垂直狀態(tài)。因?qū)蚣軐?dǎo)向筒內(nèi)壁與錨樁外壁之間存在26mm的間隙，導(dǎo)向筒的長度為3m，此二者的比值取反正切函數(shù)得出導(dǎo)向架與錨樁的垂直度偏差最大為0.5°，即如果打樁作業(yè)完成后導(dǎo)向架水平度在4.5°以內(nèi)，則可認(rèn)為錨樁的垂直度滿足設(shè)計(jì)要求(±5°)。

圖2 錨樁與錨鏈連接點(diǎn)

圖3 錨樁擋泥板結(jié)構(gòu)圖

另外，還有一個難點(diǎn)問題，放置導(dǎo)向架、插樁、插錘、打樁等作業(yè)均在水下進(jìn)行，只能通過ROV或潛水員攝像系統(tǒng)來觀察，再加上作業(yè)海域附近有疏浚作業(yè)，導(dǎo)致海水能見度較差，現(xiàn)場施工人員只能通過有限的信息和經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行施工，這對如何保證施工安全和質(zhì)量是一個很嚴(yán)峻的考驗(yàn)。我們通過與施工項(xiàng)目組詳細(xì)溝通，通過在送樁及錘體上畫出與導(dǎo)向架對應(yīng)位置的標(biāo)高輔助線的方式來確定打樁情況，并在實(shí)際施工過程中對相應(yīng)輔助線的位置進(jìn)行了一再改進(jìn)，以便更加方便、準(zhǔn)確地進(jìn)行判斷，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)踐，效果非常好。CCS驗(yàn)船師豐富的經(jīng)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的作風(fēng)得到了業(yè)主及施工方的一致好評。