雙臂架四鉤浮吊船單船大型單樁翻樁技術

王慶鵬,魏楠

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

隨著當前風電市場持續火熱，單樁施工工藝的優化與完善是降低施工成本、提高項目利潤的重要一環。針對單樁翻樁這一工序，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，且對于兩浮吊船的配合要求較高。

張亮等[1]通過在大型構件底部增焊吊耳的形式實現了單浮吊船翻轉大件；邵夕吾等[2]通過設計了一款專用工裝實現單浮吊船單樁翻樁。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構，又不必投入專用工裝，同時也保留了浮吊船投入數量少、施工成本低等優點。

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構，且單個臂架上均具有兩個主鉤，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臂架上的兩個主鉤，分別通過索具與單樁的兩個吊耳相連（吊耳位于單樁樁身的中偏上位置）；另一個臂架上的兩個主鉤則通過索具、卸扣連接來為單樁進行兜底，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抬樁受力點。

由于單樁兜底處無任何限位，應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以防止兜底索具沿樁身方向滑動。當單樁水平抬升至足夠高度后，單樁運輸駁船可撤場。

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。應注意，當樁身快要接觸海底時，在保證兜底吊帶不出現相對滑動的情況下，將樁身調至稍有傾斜的狀態，使單樁底部先觸及泥面，可通過兜底位置處主鉤吊力數值顯著降低來判斷，避免頂部先觸泥而導致脫鉤。

當兜底的兩個主鉤吊力為零時，開始同步起升另外兩個主鉤，同時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支點進行翻樁，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現脫鉤功能，需按圖2所示的方式進行索具連接。即用一根環形吊帶①對折掛單個鉤頭的雙鉤齒，通過一個大卸扣與一根長環形吊帶②連接，長環形吊帶兜住單樁底部，再通過一個大卸扣與下一根環形吊帶③相連，環形吊帶③再對折掛另一個主鉤的雙鉤齒。應注意，環形吊帶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，再將環形吊帶③將其壓住。

圖2 脫鉤示意圖

當浮吊船雙臂架同步抬樁直至樁底先觸及泥面后，此時兜底臂架兩主鉤不帶力，然后起升索具鉤，將環形吊帶③從對應鉤齒上脫離，則環形吊帶②與③之間連接卸扣的重力會實現兩吊帶的分離，分離后連接卸扣將與連接的吊帶②落入泥面，吊帶③則掛于主鉤的單個鉤齒之上。至此，脫鉤完成，可繼續起主吊點鉤頭完成后續翻樁工作。

2 翻樁條件

此方法主要是充分利用浮吊船特性完成翻樁，因此針對船舶及單樁本身結構形式需具備以下特點：

（1）浮吊船具有雙臂架、四主鉤結構，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載系數和安全余量）要求；

（3）浮吊船雙臂架間距不可過小，以避免抬樁出現不穩定；

（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，確保兜底位置和主吊點位置不同時位于單樁重心的同側；

（6）滿足吊高等其他常規要求。

3 工藝實踐應用

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

3.1 浮吊受力要求

以風場內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，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

無論主吊點索具還是兜底索具，其長度均應保證單樁在水平狀態下觸泥時，四個主鉤鉤頭不會入水。

（1）主吊點索具。在單樁翻樁過程中，主吊索具會繞單樁的兩個圓柱式吊耳轉動，不宜使用吊帶。同時，考慮到吊點距離樁頂的高度及主吊索具翻樁結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。環形吊帶①長度取16m，額定荷載400t，環形吊帶②長度取63m，額定荷載400t；環形吊帶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均對折穿過卸扣弓背。

3.3 工程實踐與評估

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

單樁水平下放時可使樁頂略高于樁底以避免樁頂內平臺接口積攢淤泥。當浮吊船兜底臂架吊力開始變小時，標志樁底觸泥，可繼續下放直至吊力為零。當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，并調整船位，實現單樁翻樁，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約36 分鐘，經記錄，浮吊船主吊臂架吊力時歷曲線如圖7所示。

圖7 翻樁時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，受現場涌浪影響，吊力存在上下浮動；初始吊力較大可能是由于樁頂接觸泥面而產生的吸附力所致。

4 結語

相較于以往學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，充分利用了現有船舶特性，通過單船各鉤頭配合并借助泥面即可完成獨立翻樁，無需單獨設計、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，為單浮吊船實現翻樁提供了新的思路和實踐經驗，之于日后此類大型單樁的翻樁施工具有指導意義。