單點(diǎn)系泊基盤整體建造的過(guò)程控制

梁杰

（海洋石油工程股份有限公司,天津 塘沽 300452）

1 引言

CFD單點(diǎn)項(xiàng)目樁基盤屬于半封閉箱體結(jié)構(gòu)，其上部與轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)相連。轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)制作涉及到軸承和旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)塔上有兩個(gè)軸承，兩個(gè)軸承都需要有機(jī)加工精度要求，因此，要求制作的精度高，并且要求轉(zhuǎn)塔很高的垂直度。另外，由于轉(zhuǎn)塔和樁基盤是分兩部分分別預(yù)制，轉(zhuǎn)塔（TURRET）和樁基盤（PILE BASE）分別制作完成后，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)塔和樁基盤組對(duì)、焊接。因此，要求樁基盤的組對(duì)、焊接的制作必須達(dá)到或者接近機(jī)加工的等級(jí)要求，綜合上述因素，樁基盤的建造需要很高的水平度，以減少轉(zhuǎn)塔在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的偏心，才能保證轉(zhuǎn)塔上的兩個(gè)軸承滿足上部結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的需求，也由此決定了定了其建造、安裝的難度。

本文根據(jù)CFD項(xiàng)目樁基盤的建造及過(guò)程控制，分析了類似半封閉箱體結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程及過(guò)程控制措施，新的建造工藝及嚴(yán)格的過(guò)程控制措施解決了高精度的鉚焊施工難點(diǎn)，為海洋石油工程開(kāi)拓了一個(gè)新思路。樁基盤模型見(jiàn)圖1，實(shí)際建造實(shí)體見(jiàn)圖2。

圖1 樁基盤的模型圖

圖2 樁基盤的建造實(shí)體圖

2 技術(shù)要求

單點(diǎn)系統(tǒng)為上部旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，上部旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)在日常使用過(guò)程中，需要以內(nèi)塔為軸旋轉(zhuǎn)，因此要求制作或安裝完成后內(nèi)塔頂端的水平度較高，這樣才能保證上部模塊在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中減少軸外力。因此，在建造過(guò)程中通過(guò)兩個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)上述要求。第一，設(shè)置準(zhǔn)確的水平面測(cè)量點(diǎn)，保證樁基盤建造的水平度；第二，通過(guò)已經(jīng)測(cè)量的水平面來(lái)定位內(nèi)塔的垂直度，由此來(lái)保證內(nèi)塔頂端與樁基盤的平面度；第三，海上安裝時(shí)，通過(guò)測(cè)量頂端的水平度，來(lái)保證單點(diǎn)的垂直度，以確保旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的繞軸垂直旋轉(zhuǎn)。整個(gè)樁基盤的平面度要求如下：樁基盤設(shè)置的參考點(diǎn)的ABC形成的平面度的要求≤3mm，內(nèi)塔頂端與樁基盤參考點(diǎn)ABC形成的G平面的平面度為6mm。其他技術(shù)要求如下：拼板最大允許錯(cuò)皮為0.1t或3mm，兩者取最小值；（t為板厚）。

圖3 基盤參考面G以及平面度要求

3 施工準(zhǔn)備

對(duì)所有的桿件進(jìn)行編號(hào)，密閉空間或狹小空間的焊道進(jìn)行編號(hào)，通過(guò)模擬施工，模擬施工順序，考慮了所有結(jié)構(gòu)件的組對(duì)順序及結(jié)構(gòu)件的焊接可操作性，保證此類的箱體結(jié)構(gòu)的所有施工可操作，以確保組對(duì)準(zhǔn)確性及可焊性。編號(hào)形式示意圖如圖4所示：

圖4 樁基盤的結(jié)構(gòu)件編號(hào)

樁基盤所有的結(jié)構(gòu)件的組對(duì)及焊接工藝流程如圖5所示：

圖5 樁基盤的結(jié)構(gòu)件組對(duì)及焊接工藝流程

4 施工及過(guò)程控制

4.1 場(chǎng)地及墊墩布置

樁基盤在5#預(yù)制場(chǎng)地建造。該場(chǎng)地地面承載即樁基盤的支撐墩面積，必須滿足400t的承壓。樁基盤采用正裝造法，放置于鋼板樁碼頭，設(shè)置鐵墩式支撐臺(tái)。各支撐臺(tái)要進(jìn)行水平測(cè)量，確保最大相對(duì)高差為2mm。樁基盤的支撐墊墩如圖6所示。

圖6 樁基盤的支撐及墊墩?qǐng)D

4.2 樁基盤建造及控制過(guò)程

樁基盤的建造重點(diǎn)需要關(guān)注箱體的整體組對(duì)，整體焊接，整體組對(duì)完成后，要及時(shí)的進(jìn)行測(cè)量，并做好記錄。后續(xù)在整體焊接過(guò)程中的分段分時(shí)測(cè)量，及時(shí)根據(jù)測(cè)量報(bào)告調(diào)整部分位置的焊接方向及焊接順序。

第一步：預(yù)制底層防沉板（＜0102-100＞、＜0102-105＞）和中間層翼板（＜0102-104＞）。參見(jiàn)圖7。在分片預(yù)制后應(yīng)分別進(jìn)行調(diào)平，進(jìn)行水平測(cè)量，并做好水平記錄報(bào)告。由于內(nèi)轉(zhuǎn)塔由APL提供，因此為了保證內(nèi)轉(zhuǎn)塔的安裝精度以及在基盤上的定位，拼接時(shí)中間層翼板中間的圓孔先不開(kāi)，待內(nèi)轉(zhuǎn)塔安裝前采用現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔的形式完成。

圖7 樁基盤的底層防沉板和中層翼板示意圖

第二步：將預(yù)制好的底層防塵板吊到布置好的底墊墩上，再次調(diào)平，做好水平測(cè)量記錄。然后，將預(yù)制好的外圍的三塊主腹板＜0102-101～103＞(預(yù)制好加強(qiáng)筋板并已調(diào)平)點(diǎn)焊在底層防沉板上，但不焊牢。參見(jiàn)圖8。所有Risers/J-tube水平段在腹板上的開(kāi)孔需要根據(jù)到貨情況現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔，同時(shí)在開(kāi)孔處增加加強(qiáng)環(huán)以彌補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)手把開(kāi)孔的精度問(wèn)題以及使應(yīng)力平滑過(guò)渡。

圖8 樁基盤的立板組對(duì)示意圖

第三步：先后將預(yù)制好的內(nèi)部的六塊腹板＜0103-104＞(預(yù)制好加強(qiáng)筋板并已調(diào)平)、＜0103-100＞(預(yù)制好加強(qiáng)筋板并已調(diào)平)點(diǎn)焊在底層防沉板上，但不焊牢。參見(jiàn)圖9。預(yù)制內(nèi)部六塊腹板時(shí)，與內(nèi)轉(zhuǎn)塔組對(duì)的一端留50mm的余量。

第四步：將預(yù)制好的中間層翼板＜0102-104＞（已調(diào)平）點(diǎn)焊到以上組對(duì)好的結(jié)構(gòu)上，并且安裝主腹板上的加強(qiáng)筋板＜0103-117＞、＜0103-116＞（點(diǎn)焊，但不焊牢）參見(jiàn)圖9。

圖9 內(nèi)腹板及中層翼板組對(duì)示意圖

第五步：安裝楔形塊＜0103-101＞、＜0103-102＞(預(yù)制好面板及筋板)，點(diǎn)焊，但不焊牢。參見(jiàn)圖10。

圖10 上筋板組對(duì)示意圖

第六步：對(duì)以上裝配好的結(jié)構(gòu)整體施焊。整體施焊要求對(duì)稱同時(shí)開(kāi)始焊接，并且做好焊接記錄。第一層封底焊接完成后，進(jìn)行一次測(cè)量，檢查焊接引起的變形。觀察變形的趨勢(shì)，如有變形，調(diào)整焊接的方向和順序。如此操作直到箱體焊接完成。

第七步：安裝鋼樁套管＜0105-100＞→套筒外用環(huán)板＜0104-103＞ ＜0104-104＞ ＜0104-107＞ ＜0104-109＞ →吊點(diǎn)板 ＜0105-104＞ ＜0105-105＞ ＜0105-106＞ ＜0105-107＞→安裝泥漿管線導(dǎo)流＜0105-108＞→安裝所有外用三角肘板→安裝底板下的裙板和肘板。見(jiàn)圖11。

圖11 鋼樁套筒的安裝

第八步：安裝到步驟6后進(jìn)行整體施焊，在焊接＜0105-106＞＜0105-107＞時(shí)，一定要用軸把吊點(diǎn)串起來(lái)，以防焊后變形。在焊接＜0105-104＞＜0105-105＞時(shí)采用同樣的辦法。確保調(diào)平眼環(huán)位置

5 小結(jié)

密閉箱體結(jié)構(gòu)的建造重點(diǎn)考慮箱體焊接完成后的變形，保證滿足后續(xù)其他結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求。要保證箱體變形，首先，要編制合理的組對(duì)施工流程工藝，確保箱體的焊接可焊性；其次，做好焊接順序控制，做好焊接過(guò)程測(cè)量控制，每一道工序結(jié)束，隨時(shí)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，調(diào)整下一次的焊接順序和方向；最后，箱體整體完成后，核對(duì)各類程序報(bào)告，以確保整個(gè)過(guò)程的焊接和測(cè)量滿足技術(shù)要求。