海工平臺(tái)新型樁靴搭載工藝應(yīng)用研究

謝文漢 徐文林 江艷舵

摘? ? 要：通過(guò)對(duì)升降基礎(chǔ)搭載、定位精度控制，對(duì)樁靴、樁腿總組精度控制，合理的分段劃分及吊裝方案，實(shí)現(xiàn)先搭載升降基礎(chǔ)后搭載樁靴，最終達(dá)到縮短自升式平臺(tái)船塢、船臺(tái)周期的目的。

關(guān)鍵詞：樁靴搭載;新型工藝;精度控制;縮短塢期

中圖分類號(hào)：TE22? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper introduces a way of lifting the jack cases into dry dock first and then lifting the spud cans， by developing a practical block breakdown and erection plan， through erection and positioning accuracy control of jack cases， and assembly accuracy control of spud cans and legs， ultimately ensuring a shortened construction period in dry dock.

Key words： Spud can erection; New technology; Accuracy control; A shortened construction period in dry dock

1? ? 前言

自升式平臺(tái)建造過(guò)程中，樁靴、樁腿、升降基礎(chǔ)建造是關(guān)鍵。特別是樁靴，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹小、施工周期長(zhǎng)。通常受樁靴制作周期長(zhǎng)影響，導(dǎo)致圍井、升降基礎(chǔ)搭載較晚，從而影響樁腿搭載進(jìn)度，使平臺(tái)船塢、船臺(tái)周期很長(zhǎng)。本文以某型自升式鉆井平臺(tái)為載體，對(duì)樁靴搭載工藝進(jìn)行研究，利用對(duì)升降基礎(chǔ)搭載、定位精度控制，對(duì)樁靴、樁腿制作、總組精度控制，以及合理的分段劃分及吊裝方案，實(shí)現(xiàn)先搭載圍井分段、升降基礎(chǔ)分段，后搭載樁靴分段的新工藝。這樣在樁靴制作的同時(shí)，樁腿可以和樁靴先進(jìn)行總組，圍井、升降基礎(chǔ)分段可以先搭載，多條線并行生產(chǎn)，減少交叉作業(yè)，縮短關(guān)鍵路徑總周期，最終達(dá)到縮短平臺(tái)塢期的目的，為企業(yè)船塢生產(chǎn)效率、經(jīng)營(yíng)線標(biāo)規(guī)劃作出貢獻(xiàn)。

2? ?傳統(tǒng)搭載工藝

目前國(guó)內(nèi)外建造自升式平臺(tái)的船廠通常都是按：樁靴搭載→圍井分段搭載→下基礎(chǔ)搭載→上基礎(chǔ)及支撐搭載→樁腿搭載的順序進(jìn)行。以上各分段部件都是較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，施工周期較長(zhǎng)，特別是樁靴結(jié)構(gòu)密集、空間狹小、施工周期長(zhǎng)。由于樁靴搭載直接影響后續(xù)圍井、升降基礎(chǔ)等搭載，對(duì)船塢、船臺(tái)周期影響較大，對(duì)船廠生產(chǎn)效率及經(jīng)營(yíng)線標(biāo)編排等不利。

3? ?新型搭載工藝

本文通過(guò)某型自身式鉆井平臺(tái)為載體，通過(guò)合理的精度控制、吊裝順序調(diào)整等，實(shí)現(xiàn)先搭載圍井、升降基礎(chǔ)分段，再搭載樁靴與樁腿總組分段，實(shí)現(xiàn)并行生產(chǎn)，縮短關(guān)鍵路徑總周期，并保證了施工精度和質(zhì)量。

3.1? 樁靴與樁腿總組工藝

（1）復(fù)查、調(diào)整樁靴水平

測(cè)量并調(diào)整樁靴分段底板120°發(fā)散壁（即A/B/C）處的水平（見(jiàn)圖1），要求三個(gè)點(diǎn)水平差控制在5 mm以內(nèi)，即|H1-H2|、|H1-H3|、|H2-H3|≤5 mm;測(cè)量并調(diào)整樁靴分段底板120°發(fā)散壁延伸出頂板最外側(cè)點(diǎn)（即D/E/F）的水平，要求三個(gè)點(diǎn)水平差控制在5 mm以內(nèi)，即|H4-H5|、|H4-H6|、|H5-H6|≤5 mm。樁靴調(diào)平后將其與胎架進(jìn)行固定。

從三塊120°發(fā)散壁延伸出底板外側(cè)邊緣點(diǎn)吊垂線，相對(duì)地面投影點(diǎn)為1/2/3。連接12/13/23，找三角形的中心點(diǎn)6，即為樁靴勘化中心點(diǎn)（見(jiàn)圖2）。

（2）模擬校核樁靴、樁腿精度

連接6/3并延長(zhǎng)，在直線61/62/63延長(zhǎng)線651 mm處做標(biāo)記點(diǎn)1′/2′/3 ′，即為樁腿三條主舷管中心點(diǎn)（見(jiàn)圖2）;測(cè)量1′2′、1′3′、2′3′與樁腿完工精度進(jìn)行擬合分析，尺寸滿足總組要求后進(jìn)行下一步樁腿、樁靴總組。

（3）進(jìn)行樁腿、樁靴總組

在地樣以點(diǎn)1′、2′、3′分別作1′6、2′6、3′6垂線，此即為樁腿齒條板檢驗(yàn)中心線;在樁靴地板作樁腿定位檢驗(yàn)線，要求此檢驗(yàn)線的投影與三個(gè)頂點(diǎn)處齒條板檢驗(yàn)中心線平行;進(jìn)行樁腿吊裝與樁靴總組，定位過(guò)程中在樁靴上表面中心點(diǎn)處通過(guò)全站儀進(jìn)行樁腿總組精度控制，保證樁腿總組的水平及其它精度要求（見(jiàn)圖3）;測(cè)量三條主舷管位于同一高度齒頂檢驗(yàn)線高度，以測(cè)量值作為初始值，與后續(xù)焊接過(guò)程對(duì)比檢查及焊后測(cè)量值作為對(duì)比。

（4）樁腿、樁靴總組焊接

先焊接樁腿過(guò)度板板與樁靴發(fā)散臂的對(duì)接焊縫，再焊接主舷管，三條主舷管同時(shí)焊接，每隔2小時(shí)對(duì)上口齒條中心點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控。

也可以在樁靴分段制作時(shí)將一小部分（約2 m左右長(zhǎng)）樁腿舷管作為樁靴的一個(gè)零部件一起制作，精度控制類似以上總組精度控制方法。樁靴制作完畢后第一節(jié)樁腿和樁靴上已安裝的舷管對(duì)接搭載即可。此方法將最難、工序最多的施工部分工序前移，和樁靴制作同步開展，更易操作和保證精度及實(shí)施，同時(shí)可以縮短總組周期及總周期。

（5）對(duì)樁靴的胎架精度進(jìn)行重點(diǎn)控制

樁靴底板帶有一定的傾斜角度，板厚約50 mm，樁靴內(nèi)部有大量縱橫交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)與底板連接，形成各種帶自然坡口的角焊縫。在建造焊接時(shí)，這些角焊縫都會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致整個(gè)樁靴的收縮變形超出合理范圍，因此樁靴下部箱型部件建造時(shí)，不能采用傳統(tǒng)的活絡(luò)頭作為胎架，而應(yīng)采用整體式的線接觸模板胎架。樁靴底板與胎架模板點(diǎn)焊連接，胎架與車間內(nèi)的地網(wǎng)連接，將樁靴底板剛性固定，這樣既可保證樁靴底板的線型，也可有效控制樁靴焊接過(guò)程中產(chǎn)生的變形。

考慮到采用模板胎架的材料投入較大，且變形的產(chǎn)生主要在樁靴內(nèi)部強(qiáng)結(jié)構(gòu)與樁靴地板連接處，故在設(shè)計(jì)胎架時(shí)根據(jù)樁靴的結(jié)構(gòu)分布，將整個(gè)胎架分成中心框架與若干個(gè)外圍胎架片體，在各強(qiáng)結(jié)構(gòu)處對(duì)應(yīng)設(shè)置單獨(dú)的模板胎架片體，通過(guò)球扁鋼連接形成完整的樁靴下部箱型結(jié)構(gòu)建造胎架。各胎架片體可單獨(dú)制作，待場(chǎng)地劃線完成擺放到位后再行組裝，這樣可有效提高建造效率，胎架片體可重復(fù)利用。同時(shí)，還應(yīng)考慮樁腿與樁靴總組時(shí)胎架的強(qiáng)度及合理使用問(wèn)題。

3.2? 上、下基礎(chǔ)搭載工藝

自升式平臺(tái)的圍井、上基礎(chǔ)、下基礎(chǔ)三大結(jié)構(gòu)總組搭載是平臺(tái)建造的難點(diǎn)，也是關(guān)系是否可以順利升降的關(guān)鍵。因此，如何通過(guò)精度控制來(lái)保證上、下基礎(chǔ)特別是導(dǎo)槽間的精度尤為關(guān)鍵。

（1）定位下基礎(chǔ)

擬合假定樁腿中心線在導(dǎo)槽中的左右位置。以下基礎(chǔ)半圓板上標(biāo)定的中心線為基準(zhǔn)，在中間導(dǎo)槽上、下端分別測(cè)量B9、B10的數(shù)據(jù)，在下導(dǎo)槽的上、下端分別測(cè)量B9、B10的數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖4）。找出以上數(shù)據(jù)平均值，根據(jù)平均值調(diào)整中心線在導(dǎo)槽的左右位置。

（2）擬合假定樁腿中心線在導(dǎo)槽中的前后位置

以標(biāo)記在導(dǎo)槽上的中心線為基準(zhǔn)，在中間導(dǎo)槽的上、下端分段量取D3、D4、D5、D6的數(shù)據(jù)，在下導(dǎo)槽的上、下端分段量取D3、D4、D5、D6的數(shù)據(jù)。找出以上數(shù)據(jù)平均值，根據(jù)平均值調(diào)整中心線在導(dǎo)槽中的前后位置，見(jiàn)圖4。

擬合完中心線后，在下基礎(chǔ)的中間導(dǎo)槽和下導(dǎo)槽設(shè)置定位基準(zhǔn)，方便后續(xù)下基礎(chǔ)搭載定位。

（3）進(jìn)行下基礎(chǔ)搭載定位

下基礎(chǔ)搭載的中心點(diǎn)以樁靴后續(xù)搭載的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行定位。首先在地面勘劃格子線，再進(jìn)行搭載定位。定位時(shí)要綜合考慮焊接收縮，焊接過(guò)程中要通過(guò)全站儀實(shí)時(shí)監(jiān)控精度，及時(shí)調(diào)節(jié)焊接順序，確保焊后精度。

（4）定位上基礎(chǔ)

上基礎(chǔ)不同于下基礎(chǔ)是要考慮升降單元安裝精度。必須以升降單元安裝圓套的垂直度和導(dǎo)槽垂直度、三個(gè)上基礎(chǔ)圓套間的距離以及樁腿完工尺寸等進(jìn)行綜合分析，得出一個(gè)較合理的定位基準(zhǔn)尺寸。定位尺寸要充分考慮三個(gè)升降基礎(chǔ)和樁腿的邏輯關(guān)系、累計(jì)誤差、升降運(yùn)動(dòng)偏移量等，確保后續(xù)升降的順暢。

上、下基礎(chǔ)精度關(guān)系整個(gè)平臺(tái)升降的順暢性。下基礎(chǔ)導(dǎo)槽的垂直偏差控制在≤2 mm，一個(gè)圍井內(nèi)三個(gè)上、下基礎(chǔ)的中心線間綜合偏差控制在≤2 mm。

3.3? 樁靴、樁腿總組后搭載工藝

首先擬合上、下基礎(chǔ)搭載焊后導(dǎo)槽中心線與樁腿、樁靴總組焊后齒條板中心線間的精度，綜合評(píng)定后確定樁靴新的吊裝中心點(diǎn)。根據(jù)樁靴新的吊裝中心點(diǎn)擬合樁靴外邊與圍井內(nèi)側(cè)精度關(guān)系，使其符合搭載吊裝需求。

精度擬合完成后進(jìn)行樁靴+樁腿總組段搭載（見(jiàn)圖6），搭載采用120°三鉤吊裝工藝，吊裝要求水平。

4? ?新型搭載工藝實(shí)施效果

我們以新型自升式鉆井平臺(tái)為研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)充分準(zhǔn)備和嚴(yán)格的管理實(shí)施，搭載后樁腿齒條與升降導(dǎo)槽間隙均符合要求，各項(xiàng)精度指標(biāo)符合圖紙、工藝要求。在出塢后全程升降順利，無(wú)精度及使用問(wèn)題，各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。

通過(guò)改變傳統(tǒng)搭載順序及工藝，使船塢周期縮短了約一個(gè)月。因此無(wú)論從安裝精度、質(zhì)量還是安裝周期來(lái)看，都取得了比較明顯的效果。

5? ?結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)樁靴新型搭載工藝方案的實(shí)施，成功實(shí)現(xiàn)了縮短平臺(tái)建造塢期的目標(biāo)，大大提高了船廠船塢（船臺(tái)）的使用效率，并且在施工精度和質(zhì)量上也得到了充分的保證，使其建造質(zhì)量滿足樁靴承重要求及平臺(tái)安全升降的要求。

參考文獻(xiàn)

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