FPSO改裝主甲板換新工程中倒掛式腳手架的應(yīng)用

吳曉東，雷 勇，付志斌

（廣州廣船國(guó)際股份有限公司，廣州510382）

1 概述

FPSO改裝是將VLCC改裝為FPSO的工程項(xiàng)目，主甲板換新是改裝的重要內(nèi)容。該項(xiàng)目新?lián)Q主甲板共劃分為14個(gè)總段，在每道縱艙壁及船舯處設(shè)有5道縱向合攏縫，在總段間設(shè)有橫向合攏縫，這些合攏縫需要搭設(shè)倒掛腳手架才能施工。為承載重量巨大的生產(chǎn)模塊，新?lián)Q主甲板增加了多條高為2 m的甲板縱桁（如圖1所示），這些縱桁為甲板倒掛腳手架搭拆制造了很大困難，本工程改進(jìn)了常用的掛鉤式掛架完成了該腳手架項(xiàng)目。

圖1 主甲板總段結(jié)構(gòu)示意圖

2 倒掛式腳手架受力分析

以受力條件最苛刻的三層掛架（如圖2所示）為例進(jìn)行受力計(jì)算，以確定腳手架小橫桿的最大安全跨距L。因該掛架僅最下層平臺(tái)為作業(yè)面，故只在該平臺(tái)加載施工載荷q（依據(jù)JGJ130-2011，取q=3 kN/m2）。

圖2 三層掛架結(jié)構(gòu)示意圖

（1）掛鉤承載力分析

經(jīng)試驗(yàn)得知掛鉤的承載能力Fmax=8.36 kN，單只掛鉤受力N為：

式中：N—掛鉤受力；q—施工載荷；m—腳手架單層單位面積重量；A—腳手架受力面積；L—小橫桿跨距。

（2）小橫桿承載能力計(jì)算

根據(jù)JGJ130-2011，將鋼管簡(jiǎn)化為兩端簡(jiǎn)支的單跨梁，梁上分布力qtube為：

鋼管的最大彎矩Mmax為：

鋼管承受的最大正應(yīng)力ρmax為：

式中：Wtube—鋼管截面抗彎截面模量。

根據(jù)JGJ130-2011，鋼管的抗彎極限為205MPa，即ρmax≤205MPa，可得小橫桿最大跨距Lm2=1.32m。

因Lm1> Lm2，故掛架的最大安全跨距由鋼管的承載能力決定，只要小橫桿跨距L小于1.32m，該腳手架的承載能力就能滿足規(guī)范要求。

3 倒掛式腳手架搭設(shè)

綜合考慮新?lián)Q主甲板結(jié)構(gòu)及總段劃分，除去拆除原船主甲板所搭設(shè)落地腳手架的區(qū)域，倒掛腳手架搭設(shè)的主要區(qū)域?yàn)椋核锌v艙壁的非結(jié)構(gòu)面、船舯縱向合攏縫下方和所有橫向合攏縫兩側(cè)。

3.1 外縱壁附連腳手架

外縱壁附連腳手架為三層，總高度5 200 mm，腳手架最低點(diǎn)低于縱艙壁橫對(duì)接縫280mm。由于外縱壁非結(jié)構(gòu)面設(shè)有通道，阻擋了內(nèi)側(cè)吊鉤的延伸，在通道下方增加一列腳手碼。該腳手架主要用作外縱壁下腳橫對(duì)接縫施工，主要工作面及通道均為腳手架最下層平臺(tái)。

隨著船寬變窄外縱壁劇烈收縮，而外縱壁通道距基線高度保持不變，受甲板梁拱影響外縱壁附連腳手架第二層內(nèi)外吊鉤出現(xiàn)高差，最大值約650mm。如不進(jìn)行高差修正，腳手架將大幅傾斜，影響其使用安全性。使用鏈條對(duì)腳手架高度進(jìn)行調(diào)整，使腳手架基本處于水平狀態(tài)，如圖3所示。

圖3 外縱壁附連腳 手架鏈條調(diào)整示意圖

3.2 內(nèi)縱壁附連腳手架

內(nèi)縱壁附連腳手架的搭設(shè)型式如圖4所示。該腳手架為三層，總高度5 300mm，腳手架最低點(diǎn)低于縱艙壁橫對(duì)接縫600 mm。該腳手架主要用作內(nèi)縱壁下腳橫對(duì)接縫施工，主要工作面及通道均為腳手架最下層平臺(tái)。

圖4 內(nèi)縱壁附連腳手 架搭設(shè)示意圖

受制于分段劃分，包含右舷內(nèi)縱壁的總段在吊裝時(shí)須向左舷移動(dòng)200 mm，導(dǎo)致右舷內(nèi)縱壁附連腳手架與原船右舷內(nèi)縱壁碰撞，阻礙吊裝。采用在腳手架與內(nèi)縱壁之間增加斜支撐的方式保水平距離，分段到位后拆除斜支撐，使水平距離恢復(fù)到150 mm左右，保證作業(yè)安全。

3.3 船舯合攏縫腳手架

船舯合攏縫腳手架搭設(shè)型式如圖5所示。該腳手架為兩層，由于合攏縫處有突出的T型材及扁鐵，為不阻礙吊裝，上層腳手架呈上大下小狀，最窄處寬度為1040mm。該腳手架主要用于甲板中縱合攏縫及肋板的立對(duì)接縫的焊接，工作平面為上層平臺(tái)，由于上層平臺(tái)不連通，以下層平臺(tái)為主要通道。

圖5 船舯合攏縫腳手架 搭設(shè)示意圖

3.4 橫向合攏縫腳手架

橫向合攏縫腳手架搭設(shè)型式如圖6所示。該腳手架用于甲板、縱骨、縱桁的橫向?qū)樱蚩v桁高達(dá)2m，單層腳手架無法施焊，因此該腳手架為兩層結(jié)構(gòu)，橫向合攏縫腳手架工作面布置如圖6所示，其主要工作平面為上層平臺(tái)，并以下層平臺(tái)為通道。

圖6 橫向合攏縫腳手架搭 設(shè)型式示意圖

4 倒掛式的腳手架拆除

受主甲板結(jié)構(gòu)限制，主甲板掛架拆除的流程必須嚴(yán)格控制。以NO.2右邊油艙為例，介紹主要拆除流程：

(1) 拆除沒有出入口的橫向合攏縫；

(2)拆除內(nèi)、外縱壁附連腳手架。在拆除過程中應(yīng)遵循“由下至上，相互搭接”的原則，三層同時(shí)拆除時(shí)，為防干擾上下層腳手架的拆除界面應(yīng)至少保證4 m左右的距離；

（3）拆除未拆完的所有腳手架。

5 腳手架搭設(shè)方式的改進(jìn)

（1）船舯合攏縫腳手架的改進(jìn)

船舯合攏縫腳手架呈上大下小形狀，導(dǎo)致船舯甲板合攏縫施工困難。在腳手架使用過程中對(duì)該處腳手架進(jìn)行了改進(jìn)：使用工裝、跳板等增加一條工作通道，使人員可以站于新增工作通道上施工。

（2）縱壁附連腳手架的改進(jìn)

內(nèi)、外縱壁附連腳手架為三層結(jié)構(gòu)，最下層平臺(tái)兼做工作平臺(tái)與通道。使用后發(fā)現(xiàn)最上層腳手架使用頻率不高，在后續(xù)項(xiàng)目施工中，取消縱壁附連腳手架的最上層平臺(tái)，使搭、拆架工作量大幅減少，腳手架重量降低，而且，上層平臺(tái)高度大幅增加，可用作通道，也有利于施工展開和人員行走。

6 小結(jié)

腳手架是安全施工的基本保證。FPSO CDM主甲板換新工程中的倒掛式腳手架，施工作業(yè)面復(fù)雜，對(duì)腳手架設(shè)計(jì)提出了很高要求，復(fù)雜的甲板結(jié)構(gòu)更為腳手架的搭、拆制造了很大困難。通過使用先小規(guī)模實(shí)驗(yàn)后大范圍鋪開的方法，并在搭架前規(guī)劃拆架路徑，保證了腳手架“搭得上、用得好、拆得順”。但工程也暴露出了許多問題，如腳手碼安裝方向與拆架方向不同造成部分腳手架難以拆除等，通過施工人員的努力，該倒掛式腳手架工程最終順利完成，保障了FPSO CDM改裝項(xiàng)目的安全施工。