鋼樁裝船設計優化探究

岳 學，歷 超，倪云飛

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

0 引言

在海洋平臺建立的過程中，鋼樁起到基礎的固定作用，工程開展過程中，需要通過一系列的技術指導以及機械設備的配合使用才能夠完成此項工作。當前階段應用的傳統鋼樁裝船技術存在著一定的缺陷，還有浮吊費用高昂的問題，使得在工程開展的過程中，無法保障收益與投資的均衡性。所以，需要對其鋼樁裝船的設計進行全面的優化，保證在工程開展的過程中，既能夠實現提升其整體運行的有效性，同時也能夠降低作業費用，并保證獲得收益。在進行海洋工程開展的過程中，鋼樁裝船可以通過小型運輸車進行吊裝，或者通過浮吊吊裝裝船和拖拉滑動裝船的方式進行處理，探討針對于滑動或者是吊裝所進行的基礎運載的技術設計優化。

1 新型技術的設計原理

鋼樁的總體重量較沉，在進行運輸裝船的過程中，以滑道裝船或者吊裝裝船為主，此種安裝方式可能導致由于操作人員失誤，使得鋼樁在移動的過程中脫落或者由于底部裝置建設不良而導致滑道失效。在進行新型設備設計的過程中，需要通過對鋼樁的有效處理，保證在進行裝船工作中，能夠通過降低摩擦阻力，并以滾動運輸的形式，將鋼樁從陸地裝備到船上，以此保障鋼樁裝載的穩定性[1]。同時，也可以利用定滑輪和卷揚機以及滑動軌道的組合形式，幫助鋼樁在人為的控制下，通過滾動上傳的方式進行裝載，在此種裝備的幫助下，使鋼樁能夠充當滑動輪的角色，以便通過摩擦轉移的方式，降低自身的阻力，保證在通過鋼絲繩的牽力作用下，使其滑動輪的摩擦力降低，提升其轉動的速度。

2 新型裝備設計的關鍵點

（1）針對鋼樁裝船工作，在進行吊裝和滾動裝船的過程中，為了保證其裝船的順利性，需要對動力設備進行有效的選擇，才能夠滿足裝船的基礎需求。在進行鋼樁運輸的過程中，針對于潛水區域的鋼樁使用和深水區域的鋼樁使用有一定的區別。深水區域的鋼樁其寬度要達到2 m，且其長度最高可達100 m，所以在進行動力設備的選擇時，則要選擇大型機械設備，且其動力必須要滿足能夠搭載鋼樁運轉的基礎馬力，其總重最好>500 t。對于淺水區域，進行鋼樁的運載時，可以通過分段式進行運載，就是將管樁進行切割，并將其分成幾段，以分批運輸的方式在岸邊進行焊接，再通過吊裝的方式來進行裝船工作。此種方式在運轉的過程中不需要較大的動力設備，小型的動力設備即可滿足其淺水區域的鋼樁裝船工作。

（2）進行鋼樁裝船的過程中，要保證吊裝或者是滾動裝船時能夠有效提升其裝船的平穩性，要有合適的控制手段以及剎車系統才能夠滿足其整體的應用效果。在進行基礎安裝的過程中，針對于淺水區域的鋼樁裝船，可以通過在岸邊搭載工型箱的方式進行基礎運輸渠道的構建，保證在船體與鋼墩的建設時，能夠通過水平找齊的方式來滿足基礎的橋梁搭建；吊裝的過程中，要優化其吊裝設備，并保證在運輸時能夠通過中立點的尋求來降低吊裝過程當中可能存在的風險；對于滾裝上船工作，需要提升其整體的平穩性，可以通過智能系統的搭載或者是加寬滾動履帶的寬度來提升其整體的運行平穩性[2]。

（3）針對于鋼樁上船的軌道設計而言，其關鍵的優化部分在于對碼頭的設計以及與船體進行搭載過程當中滑動軌道的設計。吊裝運輸與滾動滑道的運輸，其設計具有一定的區別。在吊裝過程中，其基礎吊裝并不需要進行滾動滑道的設置，只需通過履帶的轉動，就能夠保證其整體的運轉。對于滾動滑道，基礎的過渡段滑道能夠有效提升其整體運行的穩定性，所以在建設的過程中，為了保證其穩定性能夠獲得提升，則需要對其軌道進行全面的優化，并保證實現兩槽與兩邊高度可以產生一定的落差，這樣通過外高內低的軌道運轉設計，能夠有效提升鋼樁運輸的穩定性。

（4）在進行鋼樁運載的過程中，其優化設計要考慮到在進行吊裝或者滾動運輸時，要保證鋼樁兩端能夠同時被傳送，且對速度的調節上，也要注意協同性的問題。首先，在進行普通的鋼樁吊裝運輸過程中，其傳統的方式是通過起吊機對鋼樁中立點進行查找，然后通過兩端平衡的方式進行吊裝，但是如果施工人員沒有對其進行有效的查找，或者是在裝吊的過程中并沒有對其進行良好的設備檢查，則會導致在裝吊時，由于環境因素或者是人為因素的共同作用下，使得被吊裝起的鋼樁出現脫落的現象，這不僅會對現場的施工人員造成生命的危險，同時也會引起社會恐慌。因此，在進行優化設計時，則必須考慮到吊裝時通過改進吊裝的方式，或者是對其基礎運送方式進行改進，進而才能夠保證其運輸的安全性獲得提升。在現階段進行吊裝運輸時，通常都會在吊裝的過程中建立鋼索或者是吊裝籠，這樣即使發生了一些不可抗拒的問題，仍然有備用緊急措施進行對鋼樁的有效固定，以此就能夠防止由于傳統吊裝運輸過程中的設計缺陷所產生的一些不良問題。其次，在進行滾動運輸時，由于缺少吊裝過程，或者是通過輔助吊裝將鋼樁放置在履帶上，在進行運輸時，需要保證鋼樁可以按照原定設計進行運轉。對此，在進行淺水區域的滾動鋼樁運輸設計時，其優化方式則要體現在對于其履帶的速度控制，這樣才能夠滿足其鋼樁運行的平穩性。針對于運輸的實際應用效果來看，由于不同區域所使用的鋼樁，其自身長度、重量以及寬度都有一定的區別，所以既要保證在進行滾動運輸的過程當中可以實現將鋼樁兩端都放置在傳送帶上，同時也要通過智能系統的運用，考慮其兩端運送時的協調性，這樣才能夠防止由于一端已被放置在履帶上，而另一端卻出現反速作用力，進而導致鋼樁停留在中間履帶上無法前進，或者是掉入海中所造成的問題。

（5）由于鋼樁裝船工作是一項大型的工程項目，因此在進行設計過程中，需要對其控制系統進行全面的優化。需要在開展工程項目時，由專業的工作人員進行定點監測，保證能夠對進行建設的區域進行全面的調研，才能夠依據實際的場地情況進行相關項目地開展，同時選擇恰當的施工工藝來完成相關的施工項目，才能夠在施工的過程當中，提高其整體施工的穩定性[3]。此外，在進行相應的設計優化和改進過程中，通過前期的定點考察來對其干擾因素進行全面的分析，保證在進行項目的開始之前，應用自動化控制系統來進行工程項目的檢驗，在進行檢測的過程中，自動控制設備有較強的監測能力，其能夠有效識別在進行監測過程當中一些人為監測的誤差，能夠在后續優化的過程中，通過對這些潛在風險的識別進行規避，以此能夠保證鋼樁裝船工作的順利開展。

3 鋼樁裝船設計優化的具體內容

（1）在鋼樁裝船的過程中，吊裝和滾動裝船的方式有所不同，所以在進行具體優化時，則需要針對不同的裝置進行不同的優化。例如，針對滾動平臺裝置，其平臺鋼樁在滾動上床前，需要通過動力卷揚機的帶動下，保證其履帶轉動速度能夠達到一定程度，且維持穩定的運轉，然后再通過在鋼樁軌道運轉的過程中，匹配定滑輪以及各種附屬機構件，從而能夠滿足其整體的運行。但是，需要注意由于駁船自身的位置需要與碼頭之間有一定的連接，所以在進行運轉的過程中，要保證對岸鋼墩的建造能夠與駁船保持持平的狀態，否則在運送的過程中，會導致履帶出現傾斜以及偏移的現象，或者是鋼樁脫落履帶沉入海中。

（2）動力系統的全面優化，能夠保證鋼樁在運轉的過程中克服其動力勢能的摩擦性，并且在進行動力設備的篩選時，需要根據不同區域鋼樁的實際需求進行有效的計算，通過重力計算來實現對于其滾動摩擦力的有效獲取。同時，針對滾動設備，其自身有一個爬坡的過程，也就是指在進行運輸的過程中，需要通過履帶的傳送來實現降低上坡或下坡當中的緩沖力，并且也能夠使得履帶的傳送可以保證鋼樁自身克服重力。此外，在進行設計的過程中，由于其傳送履帶可能會存在著重量上的不足，所以也需要加上一個提高其整體安全系數的大型吊裝設備，這樣才能夠保證其運輸的過程中，既滿足其基礎的滾動運輸，又能夠實現在進行深海區域的鋼樁裝船工作時，可以通過吊裝的輔助保護來確保其動力系統的正常運行[4]。動力系統主要是由牽引卷揚機和錨固系統以及定滑輪等設備進行組合而成，所以在進行布置的過程中，必須保證駁船能夠垂直于機械設備，同時也要保持起跑繩的水平性。

（3）從近年來的實際工程施工情況看，為了有效提高鋼樁裝船工作的安全性，在設計上做出一些改進，從實際應用的反饋情況來看，對于滾動式鋼樁裝船工作，其軌道的設計必須要滿足鋼樁整體施加重力的受力需求，同時也要對所鋪設的軌道建立基礎模型，并保證通過受力分析來確認鋼樁是否能夠在此基礎上順利運送。此外，由于駁船在停靠的過程中會受天氣和海風的影響，因此海浪在波動的過程中，勢必會引起駁船的上下浮動。對此，在進行碼頭與駁船的連接中，必須要保證軌道的連接不能夠通過剛性連接，以此才能夠最大程度的降低運送時可能存在的風險。

4 結束語

海洋工程的開展是我國未來發展的基礎方向，同時也是國家2025裝備產業計劃的重要目標，所以在進行海上平臺作業時，針對鋼樁裝船工作的設計，需要通過對傳統設計的全面分析進行有效的總結，同時也要對新型設計進行勇敢嘗試，這樣才能成功解決目前鋼樁裝船作業當中所存在的問題，從而為今后的發展做好基礎的保障工作。