雙臂架四鉤浮吊船單船大型單樁翻樁技術(shù)

王慶鵬,魏楠

（1.煙臺(tái)打撈局，山東 煙臺(tái) 264012；2.華能煙臺(tái)新能源有限公司，山東 煙臺(tái) 264012)

隨著當(dāng)前風(fēng)電市場持續(xù)火熱，單樁施工工藝的優(yōu)化與完善是降低施工成本、提高項(xiàng)目利潤的重要一環(huán)。針對(duì)單樁翻樁這一工序，目前以雙浮吊船配合最為常見，即主浮吊船連接吊耳，輔助浮吊船通過扁嘴鉤兜住單樁底部的方式。盡管這一方法施工效率良好，但施工成本較大，且對(duì)于兩浮吊船的配合要求較高。

張亮等[1]通過在大型構(gòu)件底部增焊吊耳的形式實(shí)現(xiàn)了單浮吊船翻轉(zhuǎn)大件；邵夕吾等[2]通過設(shè)計(jì)了一款專用工裝實(shí)現(xiàn)單浮吊船單樁翻樁。本文則提出了一種單浮吊船四主鉤配合抬樁、翻樁的方法，既無需在單樁樁身增焊吊耳結(jié)構(gòu)，又不必投入專用工裝，同時(shí)也保留了浮吊船投入數(shù)量少、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)。

1 工藝原理

1.1 翻樁原理

使用本方法翻樁需浮吊船具有雙臂架結(jié)構(gòu)，且單個(gè)臂架上均具有兩個(gè)主鉤，具體流程如圖1所示。

圖1 翻樁流程圖

首先，將浮吊船的其中一個(gè)臂架上的兩個(gè)主鉤，分別通過索具與單樁的兩個(gè)吊耳相連（吊耳位于單樁樁身的中偏上位置）；另一個(gè)臂架上的兩個(gè)主鉤則通過索具、卸扣連接來為單樁進(jìn)行兜底，兜底索具以使用吊帶為宜。至此，鉤頭索具連接完成，兩臂架位置處即為單樁的兩個(gè)抬樁受力點(diǎn)。

由于單樁兜底處無任何限位，應(yīng)保證浮吊船雙臂架變幅與四主鉤起升做到同步，確保抬樁過程中，單樁始終處于接近水平的狀態(tài)以防止兜底索具沿樁身方向滑動(dòng)。當(dāng)單樁水平抬升至足夠高度后，單樁運(yùn)輸駁船可撤場。

隨后，浮吊船四主鉤同步下落，始終保持單樁水平，直至單樁樁身觸及海底泥面。應(yīng)注意，當(dāng)樁身快要接觸海底時(shí)，在保證兜底吊帶不出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)的情況下，將樁身調(diào)至稍有傾斜的狀態(tài)，使單樁底部先觸及泥面，可通過兜底位置處主鉤吊力數(shù)值顯著降低來判斷，避免頂部先觸泥而導(dǎo)致脫鉤。

當(dāng)兜底的兩個(gè)主鉤吊力為零時(shí)，開始同步起升另外兩個(gè)主鉤，同時(shí)浮吊船向樁底方向絞船，利用樁底和泥面的接觸部位為翻轉(zhuǎn)支點(diǎn)進(jìn)行翻樁，直至單樁豎直。至此，單浮吊單樁翻樁完成。

1.2 兜底索具脫鉤原理

為保證兜底索具可實(shí)現(xiàn)脫鉤功能，需按圖2所示的方式進(jìn)行索具連接。即用一根環(huán)形吊帶①對(duì)折掛單個(gè)鉤頭的雙鉤齒，通過一個(gè)大卸扣與一根長環(huán)形吊帶②連接，長環(huán)形吊帶兜住單樁底部，再通過一個(gè)大卸扣與下一根環(huán)形吊帶③相連，環(huán)形吊帶③再對(duì)折掛另一個(gè)主鉤的雙鉤齒。應(yīng)注意，環(huán)形吊帶③在掛前端鉤齒前，先用一根小吊帶連接索具鉤和鉤齒上的封鉤卸扣，再將環(huán)形吊帶③將其壓住。

圖2 脫鉤示意圖

當(dāng)浮吊船雙臂架同步抬樁直至樁底先觸及泥面后，此時(shí)兜底臂架兩主鉤不帶力，然后起升索具鉤，將環(huán)形吊帶③從對(duì)應(yīng)鉤齒上脫離，則環(huán)形吊帶②與③之間連接卸扣的重力會(huì)實(shí)現(xiàn)兩吊帶的分離，分離后連接卸扣將與連接的吊帶②落入泥面，吊帶③則掛于主鉤的單個(gè)鉤齒之上。至此，脫鉤完成，可繼續(xù)起主吊點(diǎn)鉤頭完成后續(xù)翻樁工作。

2 翻樁條件

此方法主要是充分利用浮吊船特性完成翻樁，因此針對(duì)船舶及單樁本身結(jié)構(gòu)形式需具備以下特點(diǎn)：

（1）浮吊船具有雙臂架、四主鉤結(jié)構(gòu)，并附帶索具鉤等輔助鉤；

（2）浮吊船單臂架的吊力需滿足單樁總重（含索具重量及必要的動(dòng)載系數(shù)和安全余量）要求；

（3）浮吊船雙臂架間距不可過小，以避免抬樁出現(xiàn)不穩(wěn)定；

（4）浮吊船單臂架前后兩鉤鉤距與單樁兩吊耳間距相近。

（5）單樁吊耳與其重心位置適當(dāng)，確保兜底位置和主吊點(diǎn)位置不同時(shí)位于單樁重心的同側(cè)；

（6）滿足吊高等其他常規(guī)要求。

3 工藝實(shí)踐應(yīng)用

以某風(fēng)場施工為例，該風(fēng)場水深約31m，待施工單樁最終達(dá)1330 噸，樁長最大達(dá)101m。

3.1 浮吊受力要求

以風(fēng)場內(nèi)其中一根已施工單樁為例：該樁樁長91m，樁重約1290t，樁徑為6—7.3m 變徑，主吊耳距離樁頂37.2m，重心距離樁頂45.71m。

施工浮吊兩臂架的間距為24m，由受力分析可知，在初始抬樁時(shí)，浮吊船的主吊臂架總受力約832.6t；兜底臂架總受力約457.4t。當(dāng)翻樁完成后，由主吊臂架承載單樁全部重量。

3.2 吊索具選取

無論主吊點(diǎn)索具還是兜底索具，其長度均應(yīng)保證單樁在水平狀態(tài)下觸泥時(shí)，四個(gè)主鉤鉤頭不會(huì)入水。

（1）主吊點(diǎn)索具。在單樁翻樁過程中，主吊索具會(huì)繞單樁的兩個(gè)圓柱式吊耳轉(zhuǎn)動(dòng)，不宜使用吊帶。同時(shí)，考慮到吊點(diǎn)距離樁頂?shù)母叨燃爸鞯跛骶叻瓨督Y(jié)束后需承載整根單樁總重，因此最終選取2 根φ256mm 大鋼絲繩圈作為主吊索具。

（2）兜底索具。環(huán)形吊帶①長度取16m，額定荷載400t，環(huán)形吊帶②長度取63m，額定荷載400t；環(huán)形吊帶③長度取30m，額定荷載400t；吊帶①和②之間、吊帶②和③之間均采用400t 卸扣連接，卸扣銷軸穿過吊帶②，吊帶①和③均對(duì)折穿過卸扣弓背。

3.3 工程實(shí)踐與評(píng)估

將前節(jié)所述的吊索具按要求進(jìn)行連接。應(yīng)注意，可先完成吊帶①與②連接及掛鉤，將吊帶③連同一個(gè)400t 卸扣掛鉤，則單樁兜底時(shí)，可直接拖拽吊帶②的一端與吊帶③上的400t 卸扣進(jìn)行連接完成兜底，如圖3所示。

圖3 兜底索具連接

索具完成連接后，浮吊船四主鉤同步起升進(jìn)行抬樁、吊樁入水，如圖4所示。

圖4 單樁抬樁入水

單樁水平下放時(shí)可使樁頂略高于樁底以避免樁頂內(nèi)平臺(tái)接口積攢淤泥。當(dāng)浮吊船兜底臂架吊力開始變小時(shí)，標(biāo)志樁底觸泥，可繼續(xù)下放直至吊力為零。當(dāng)兜底吊帶完全不帶力后，起升索具鉤將吊帶③脫鉤，隨后主吊臂架起鉤，并調(diào)整船位，實(shí)現(xiàn)單樁翻樁，如圖5、圖6所示。

圖5 單樁翻樁

圖6 翻樁完成

自單樁觸泥至翻樁完成總共用時(shí)約36 分鐘，經(jīng)記錄，浮吊船主吊臂架吊力時(shí)歷曲線如圖7所示。

圖7 翻樁時(shí)主吊臂架吊力變化曲線

上圖顯示了每隔3 分鐘主吊臂架的總吊力。由圖表可知，在翻樁過程中，吊力呈上升趨勢，受現(xiàn)場涌浪影響，吊力存在上下浮動(dòng)；初始吊力較大可能是由于樁頂接觸泥面而產(chǎn)生的吸附力所致。

4 結(jié)語

相較于以往學(xué)者提出的單浮吊翻樁方法，本文提出的單浮吊四主鉤翻樁方法，充分利用了現(xiàn)有船舶特性，通過單船各鉤頭配合并借助泥面即可完成獨(dú)立翻樁，無需單獨(dú)設(shè)計(jì)、制造專用工裝或樁底加焊吊耳，有效地降低了施工成本，且施工效率有所保障，為單浮吊船實(shí)現(xiàn)翻樁提供了新的思路和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，之于日后此類大型單樁的翻樁施工具有指導(dǎo)意義。