導(dǎo)管架滾裝上船方案優(yōu)化可行性研究

杜昀松

摘要：中國電建集團(tuán)貴州工程有限公司承接的華電陽江青州三海上風(fēng)電項(xiàng)目涉及32臺海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)導(dǎo)管架的設(shè)備監(jiān)造，裝船運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，因單臺導(dǎo)管架重量最大可為1300噸，其吊運(yùn)對相關(guān)施工設(shè)備要求較高，為降低裝船施工成本以及提高裝船施工效率，特設(shè)計(jì)一種新的裝船方案，于傳統(tǒng)的裝船方式以及工裝設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的優(yōu)化，于設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)導(dǎo)管架;優(yōu)化;運(yùn)輸;載荷

引言：

當(dāng)前海上風(fēng)電已逐步成長為可再生能源發(fā)展的重要領(lǐng)域，我國也將海上風(fēng)電劃入了戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組，目前我國風(fēng)電市場勢頭正猛 。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)導(dǎo)管架尺寸和重量也越來越趨于大型化，尤其海上風(fēng)電建設(shè)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)導(dǎo)管架的運(yùn)輸，吊運(yùn)等成為一大重難點(diǎn)，目前我國的海上風(fēng)電發(fā)展屬于剛起步階段，于建設(shè)過程中的各個施工環(huán)節(jié)還不夠成熟，需要不斷的對施工過程進(jìn)行優(yōu)化，施工方案進(jìn)行更新，推動中國海風(fēng)建設(shè)先進(jìn)化發(fā)展，提升工程質(zhì)量，提高工程效率，降低工程建設(shè)成本，降低能源損耗。

于風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)導(dǎo)管架，由于其重量達(dá)1300噸，高度達(dá)70米，屬超重、超大型設(shè)備，其裝船存在較大的高難度性，高風(fēng)險(xiǎn)性，并且較為耗時耗力，為降低成本和提高效率，對其裝船進(jìn)行新的方案設(shè)計(jì)就非常有必要，在此特提出導(dǎo)管架的新式SPMT滾裝上船駁運(yùn)方案，對優(yōu)化方案的各個環(huán)節(jié)的可行性進(jìn)行分析研究。

1、駁運(yùn)設(shè)計(jì)：

本文以南通太平洋海洋工程有限公司所生產(chǎn)基礎(chǔ)導(dǎo)管架裝船為實(shí)例，進(jìn)行具體分析。傳統(tǒng)的船上承載工裝由于其體積大，重量高，單次制作需要耗費(fèi)大量的原材料、以及人工成本，最主要的是需要耗費(fèi)大量時間，現(xiàn)特設(shè)計(jì)一種簡易的裝卸船方式與工藝，節(jié)省原材料成本、施工成本、施工時間，使得裝船環(huán)節(jié)時間縮短，提高工程效率。

1.1 導(dǎo)管架及SPMT小車配置介紹

SPMT 模塊小車單軸承載能力 48 噸，單最大凈承載 33.8 噸，單軸自重 4.5 噸，動力模塊單元 PPU 單只重 2.8 噸，2 只總重 5.6 噸。根據(jù)本方案采用 SPMT 模塊小車 2 列 x34 軸線=68 軸線+2PPU，總重約 340 噸;導(dǎo)管架約重 1338 噸+工裝總量約重 171.51 噸+SPMT 模塊小車約重 340 噸總計(jì)約 1850 噸。

導(dǎo)管架的重心位置模擬的載荷分布：單腿承重 462.5 噸。

由此，考慮安全系數(shù)后，SPMT 模塊小車配置為兩列共計(jì) 68 軸，SPMT 模塊小車單列 34 軸長 47600mm 加 2PPU 長 4500mm 共約 52100mm。SPMT 模塊車橫向有 21950mm 的空擋，可以滿足 SPMT 模塊小車操作和運(yùn)行過程中的通道安全要求。

1.2 發(fā)運(yùn)工裝介紹

本駁運(yùn)方案總共用到3類工裝，分別是底座工裝、插尖工裝、以及發(fā)運(yùn)工裝。

1.2.1底座工裝：

為了方便立式建造導(dǎo)管架在運(yùn)輸船舶上的放置，為此特制定長 3030mm*2530mm*高 300mm 的底座工裝，單個底座工裝重約 4.785 噸，單臺導(dǎo)管架需要 4 個，合計(jì)重約 19.14 噸。

待運(yùn)輸船舶抵達(dá)后，根據(jù)設(shè)計(jì)提供的圖紙?jiān)诖线M(jìn)行畫線定位每一套導(dǎo)管架的底座工裝，底座工裝與主甲板接觸面四周一圈燒焊保證牢固穩(wěn)定。

1.2.2 ?插尖工裝：

由于導(dǎo)管架灌漿段插尖的不同導(dǎo)致導(dǎo)管架 4 條腿存在高低差，為確保導(dǎo)管架安全平穩(wěn)的坐落在底座工裝上，特采用插尖工裝來彌補(bǔ)導(dǎo)管架下端的高低差。單臺導(dǎo)管架共需要制作三個插尖工裝，一個高 700mm，單重約 1.81 噸，兩個高 1400mm，單重約 2.59 噸，三個插尖工裝合計(jì)約重 6.99 噸。

制造完成后送往大合攏場地，待片體合攏后插尖工裝的上圓板與導(dǎo)管架灌漿段插尖的下環(huán)板焊接以保證插尖工裝與導(dǎo)管架本體的有效連接，同時插尖工裝的下圓板也需要與底座工裝焊接防止位移等情況的發(fā)生，焊接的時候要注意焊接質(zhì)量，滿足圖紙的要求，保證焊接的牢固可靠。

1.2.3 發(fā)運(yùn)工裝：

為配合 SPMT 模塊小車運(yùn)輸上船，特定制發(fā)運(yùn)工裝，單個發(fā)運(yùn)工裝采用抱箍連接的形式，單個抱箍之間采用 10.9 級 M56*300 的螺栓連接。上下共兩處抱箍，兩個抱箍中間用箱梁以及斜撐加強(qiáng)連成一個整體。

經(jīng)有限元分析滿足要求后繼而進(jìn)行圖紙的發(fā)放，生產(chǎn)部門按照圖紙要求進(jìn)行下料制造，制造過程中需要注意焊接的牢固以及角度定位，保證發(fā)運(yùn)工裝能夠達(dá)到所需安裝要求，制造完成后以部件為單位運(yùn)往導(dǎo)管架大合攏場地進(jìn)行合攏散裝，單臺導(dǎo)管架共需制造 4 個發(fā)運(yùn)工裝合計(jì)約重 164.517 噸。

1.3 上船移動綁扎方案

1.3.1發(fā)運(yùn)工裝安裝：

4 個導(dǎo)管架發(fā)運(yùn)工裝為一整套，根據(jù)圖紙將其合攏散裝在導(dǎo)管架指定位置，安裝過程中需要汽車吊配合;

1、首先對下方抱箍進(jìn)行定位，注意抱箍內(nèi)部肘板的角度及位置，確保定位無誤后安裝;

2、導(dǎo)管架 J 型管下端與發(fā)運(yùn)工裝沖突部位割開，待上船后再進(jìn)行復(fù)位安裝;

3、上抱箍先與發(fā)運(yùn)工裝箱梁按照圖紙要求進(jìn)行燒焊，燒焊結(jié)束后再與導(dǎo)管架進(jìn)行定位安裝，發(fā)運(yùn)工裝箱梁需與下部抱箍上平臺板進(jìn)行燒焊，保證焊接質(zhì)量;

4、在發(fā)運(yùn)工裝上抱箍與導(dǎo)管架定位安裝結(jié)束后，需采用固定卡碼限位防止下滑;

5、上、下抱箍定位安裝結(jié)束后再將斜撐管進(jìn)行安裝燒焊，保證焊接質(zhì)量;

6、用 H300*300*10*15 的型材在上抱箍強(qiáng)檔位置與導(dǎo)管架灌漿段下環(huán)板上的墊板連接起來，焊接過程中要保證連接的牢靠與焊接質(zhì)量;

7、最后用 5 道 H300*300*10*15 的型材將發(fā)運(yùn)工裝上下兩個抱箍連接成一個整體方便后續(xù)拆裝;

8、發(fā)運(yùn)工裝在現(xiàn)場實(shí)際施工過程中可做適當(dāng)調(diào)整加強(qiáng)，視現(xiàn)場情況而定;

9、發(fā)運(yùn)工裝安裝與加強(qiáng)固定全部結(jié)束后，等待小車進(jìn)場。

1.3.2船上運(yùn)輸工裝安裝：

1、運(yùn)輸船舶按照要求與碼頭成 90°尾靠泊并系纜固定后，按要求進(jìn)行壓載水調(diào)整試驗(yàn)檢查，船上人員熟悉導(dǎo)管架駁運(yùn)上船時的工作次序和相應(yīng)配合要求。

2、待運(yùn)輸船舶靠泊碼頭后，根據(jù)船長提供的船舶布置圖現(xiàn)場核對甲板的主結(jié)構(gòu)與油艙的位置;

3、核對確認(rèn)無誤后對船舶主甲板面上的多余雜物進(jìn)行清除，必要時對主甲板遺留的樁腳進(jìn)行碳刨割除，確保 SPMT 模塊小車在行走過程中無任何障礙;

4、根據(jù)布置圖要求定位劃線底座工裝的安裝位置，確認(rèn)安裝位置后再進(jìn)行底座工裝的定位焊接;焊接要按照圖紙要求連續(xù)、滿焊，保證底座焊接要求;如果底座工裝在布置過程中與船舶主甲板面上的透氣、溢流管碰撞，原則上在底座工裝上開孔使管路穿過底座工裝（圖紙中已予以注明）。最后將 SPMT 模塊小車的行走路線進(jìn)行規(guī)劃畫線，并用白色廣告色彈出標(biāo)識，方便運(yùn)輸過程現(xiàn)場參照。

5、在運(yùn)輸船舶與碼頭搭接時，按照 SPMT 模塊小車的行走路線將鋼板10m 鋪設(shè)在岸上，2m 鋪設(shè)在船上。

1.3.3 SPMT 模塊小車布置準(zhǔn)備：

1、規(guī)劃出 SPMT 模塊小車行走路線，在場地不平的地方鋪設(shè)鋼板或沙石找平。

2、發(fā)運(yùn)工裝與導(dǎo)管架本體固定完成經(jīng)檢查確認(rèn)、運(yùn)輸船舶到位并做好動態(tài)調(diào)整準(zhǔn)備;

3、安排 SPMT 模塊小車進(jìn)廠到達(dá)指定位置，橫向兩兩設(shè)置在同一直線上。

4、SPMT 模塊小車就位后，先將 2 組小車各自頂升，檢查各自受力狀態(tài)和發(fā)運(yùn)工裝與導(dǎo)管架本體的接觸狀態(tài)，提請技術(shù)、廠家、現(xiàn)場監(jiān)理等現(xiàn)場確認(rèn);

5、SPMT 模塊小車各自頂升確認(rèn)后進(jìn)行并車同步測試，2 組 SPMT 模塊小車同步頂升后再次檢查受力情況和發(fā)運(yùn)工裝與導(dǎo)管架本體的接觸狀態(tài)。

6、SPMT 模塊小車同步試驗(yàn)移動檢查確認(rèn)后，根據(jù)潮水時間和現(xiàn)場氣象條件確定具體的移動時間。

7、移動開始前，現(xiàn)場需再次檢查確認(rèn)各項(xiàng)是否滿足要求并簽字確認(rèn)。對現(xiàn)場安全預(yù)防措施檢查確認(rèn)后，正式移動要將駁運(yùn)范圍內(nèi)的人員進(jìn)行清理，確保安全第一。

1.3.4 駁運(yùn)過程注意事項(xiàng)：

1、移動前，再次確認(rèn)檢查插尖工裝與導(dǎo)管架本體的焊接是否牢固，插尖工裝隨導(dǎo)管架本體運(yùn)輸上船;

2、按確定的移動速度進(jìn)行安全移動，移動 15m 后要暫停檢查發(fā)運(yùn)工裝與導(dǎo)管架本體接觸面，支撐加強(qiáng)結(jié)構(gòu)等變形情況，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況就要立即停止移動，分析確認(rèn)原因，確認(rèn)無危險(xiǎn)后方可移動。

3、當(dāng)導(dǎo)管架前端兩組 SPMT 模塊小車接近碼頭邊緣和運(yùn)輸船舶時，要暫停進(jìn)行一次全面檢查，并與運(yùn)輸船舶確認(rèn)壓載狀態(tài)的調(diào)整準(zhǔn)備和 SPMT 模塊小車操作之間的配合確認(rèn)。

4、檢查后以最低檔速度慢速移動，當(dāng) SPMT 模塊小車前輪到達(dá)主甲板時，通知運(yùn)輸船舶的船長根據(jù)船舶吃水狀態(tài)啟動壓載泵進(jìn)行壓載水調(diào)整。

5、此時起 SPMT 模塊小車的移動聽從運(yùn)輸船舶的船長指揮，由其根據(jù)船舶的吃水和壓載調(diào)整速度通知 SPMT 模塊小車的移動距離。

1.3.5、船上綁扎與固定：

1、當(dāng) 4 組 SPMT 模塊小車全部移到主甲板上并到達(dá)畫線位置后，由測量人員對導(dǎo)管架的整體位置進(jìn)行確認(rèn)后，SPMT 模塊小車緩慢下降將導(dǎo)管架落在底座工裝上。

2、檢查確認(rèn)導(dǎo)管架安全落在底座工裝上，通知焊工對導(dǎo)管架本體與工裝進(jìn)行焊接定位。

3、SPMT 模塊小車暫時不離船，使用 130T 汽車吊配合模塊小車拆除 4 套發(fā)運(yùn)工裝;

4、J 型管散裝部位進(jìn)行復(fù)位焊接和后續(xù)涂裝，焊接過程中注意對電纜牽引繩的保護(hù);

5、最后 4 組 SPMT 模塊小車連同發(fā)運(yùn)工裝一起離船，3 臺導(dǎo)管架依次運(yùn)輸上船。

6、待導(dǎo)管架全部運(yùn)輸上船后采用 3 道 φ273 的圓管將導(dǎo)管架與主甲板連接以保證穩(wěn)固，具體施工技術(shù)要求詳見技術(shù)部下發(fā)的工裝圖紙。

2、結(jié)論

本文以華電陽江青洲三海上風(fēng)電項(xiàng)目，以南通太平洋導(dǎo)管架制造廠裝船為例，采用新式抱箍工裝的方式進(jìn)行裝船，通過實(shí)踐得出以下可行性結(jié)論：

（1）通過本文所述方案，可以明顯節(jié)約裝船時所用工裝所需鋼材用量，以及裝船和卸船時所使用人工成本以及工裝切除工作量，操作簡易快速。

（2）本文所述方案，還能夠滿足運(yùn)輸船甲板較窄的問題，特別是目前運(yùn)輸船緊張的大環(huán)境下，利用此方案可增大運(yùn)輸船的選擇面。

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