SPMT 高效滾裝裝船新型工藝研發(fā)及應(yīng)用

張剛，史少宇，李強，李紫薇，賈璐娜，程庭信

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

目前，廣泛應(yīng)用于海洋工程建造場地的傳統(tǒng)SPMT(自行式模塊運輸車)滾裝裝船工藝[1]，一般選擇置于鋼結(jié)構(gòu)物主立柱和臨時支撐下方的運輸支墩、假腿下方的抬梁作為支點進行運輸裝船。在傳統(tǒng)滾裝裝船作業(yè)中：(1)因抬梁自建造之初被壓在建造墊墩上，直至裝船后落到海運支墩上隨鋼結(jié)構(gòu)物一起裝船出海[2]，抬梁在使用過程中呈現(xiàn)出占用周期長、需要協(xié)調(diào)船舶或重卡運回指定建造場地的局限性；(2)因SPMT 的行程高度有限[3]，需要制作指定高度的運輸支墩來補償主立柱和臨時支撐支點處的高差，并需要將運輸支墩與主立柱和臨時支撐間進行焊接固定；(3)因SPMT 頂升的支點位置較為固定，難以根據(jù)不同承載能力的地面來優(yōu)化布車形式。此外，隨著海洋工程鋼結(jié)構(gòu)物重量越來越大，結(jié)構(gòu)形式也愈加復(fù)雜，1 個鋼結(jié)構(gòu)物的運輸裝船作業(yè)或?qū)⑿枰?～8 個抬梁，傳統(tǒng)抬梁重量大、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、適用管徑范圍小，針對各在建項目均需制作對應(yīng)數(shù)量和規(guī)格的抬梁，而制作抬梁需要耗費大量人、材、機資源。

本文基于傳統(tǒng)SPMT 滾裝裝船工藝及抬梁的痛點問題，自主研發(fā)出了一種高效滾裝裝船新型工藝，并結(jié)合基地總裝場地的承載能力開發(fā)出了重量小、結(jié)構(gòu)簡單、強度高、適用管徑范圍大的標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝，達到了降本增效和技術(shù)革新目的。

1 高效滾裝裝船新型工藝

1.1 技術(shù)思路

創(chuàng)新性地選擇假腿作為建造、稱重及海運的支點，將運輸工裝置于SPMT 上，選擇主立柱、臨時支撐作為SPMT 的頂升支點。因該方法選擇將運輸工裝布置在懸空的主立柱、臨時支撐下方，裝船后運輸工裝可隨SPMT 撤回，從而克服了傳統(tǒng)滾裝工藝中抬梁在裝船后無法隨SPMT 撤回陸地再次投入使用的這一關(guān)鍵痛點及其他局限性。高效滾裝裝船新型工藝典型運輸工裝布置圖如圖1 所示。

圖1 高效滾裝裝船新型工藝典型運輸工裝布置圖

1.2 工藝實施步驟

(1)當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)物具備滾裝裝船條件前，拆除組塊和腳鞋下方的臨時加強和腳手架結(jié)構(gòu)；

(2)將運輸工裝吊裝至SPMT 上指定位置后，進車到主立柱和臨時支撐下方；

(3)解除假腿與建造墊墩間的固定連接后，緩慢頂升SPMT 至運輸工裝與腳鞋和臨時支撐接觸后，將運輸工裝與腳鞋和臨時支撐焊接固定，開始進行試頂升；

(4)當(dāng)SPMT 緩慢頂升直至假腿離開建造墊墩一定高度后，且分組油壓正常時，開始進行運輸裝船作業(yè)；

(5)駁船可進行艉靠或傍靠，當(dāng)SPMT 行駛至碼頭前沿時，通過棧橋/鋼板滾裝上船；

(6)當(dāng)SPMT 在船甲板上行駛到指定位置后，降低行車高度，直至假腿坐落在海運支墩上方；

(7)先解除腳鞋、臨時支撐與運輸工裝間的固定連接，緩慢降低SPMT 并后退一定距離；

(8)再解除主立柱與腳鞋間的固定連接，通過倒鏈將腳鞋下放到SPMT 上。最后，SPMT 載著運輸工裝及腳鞋一起駛離駁船。

2 標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝

2.1 設(shè)計參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝的設(shè)計參數(shù)如表1 所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝的設(shè)計參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝在設(shè)計思路上，重點突破了傳統(tǒng)抬梁在結(jié)構(gòu)形式及適用管徑范圍等方面的界限，開發(fā)出了重量小、結(jié)構(gòu)簡單、強度高、適用管徑范圍大的標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝，可安全可靠地服務(wù)于高效滾裝裝船新型工藝。

2.2 與傳統(tǒng)抬梁的對比分析

如表2 所示，在外形尺寸與傳統(tǒng)抬梁800 型基本一致的情況下，標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝TL-127A 型局部采用半熔透焊縫，更易控制焊接變形，重量大幅減輕，適用管徑大幅增加。

表2 傳統(tǒng)抬梁800 型與標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝TL-127A 型對比分析

如表3 所示，在重量與傳統(tǒng)抬梁1600 型基本相當(dāng)?shù)那闆r下，標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝TL-1410 型局部采用半熔透焊縫，更易控制焊接變形，適用管徑大幅增加，各工況下所能承受的作用力顯著提高。

表3 傳統(tǒng)抬梁1600 型與標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝TL-1410 型對比分析

3 創(chuàng)新點

3.1 高效滾裝裝船新型工藝

(1)滾裝裝船后，運輸工裝能快速拆除并隨SPMT一起撤回陸地，可迅速投入下一個鋼結(jié)構(gòu)物裝船使用。

打破傳統(tǒng)SPMT 滾裝裝船工藝的模式，高效滾裝裝船工藝創(chuàng)新性地選擇假腿作為建造和海運的支點，將運輸工裝置于SPMT 上，選擇主立柱、臨時支撐作為SPMT 的頂升支點。顯然，因該方法選擇將運輸工裝布置在懸空的主立柱、臨時支撐下方，裝船后運輸工裝可隨SPMT 撤回，從而克服了傳統(tǒng)抬梁滾裝裝船后無法隨SPMT 撤回陸地再次投入使用的局限性。

(2)針對不同重量級的鋼結(jié)構(gòu)物或不同承載力的地面，可采用2 掛/3 掛SPMT 頂起運輸工裝來優(yōu)化配車方案。

基于選擇將運輸工裝布置在懸空的主立柱、臨時支撐下方的方法，使得SPMT 在運輸工裝下方的布置具備獨特的空間優(yōu)勢，不受建造墊墩的制約。對于不同重量級的鋼結(jié)構(gòu)物或不同承載力的地面，通過SPMT 配車設(shè)計計算，可靈活選用2 掛/3 掛SPMT來頂起運輸工裝，突破傳統(tǒng)SPMT 滾裝工藝中對配車方案的嚴(yán)重制約，實現(xiàn)了SPMT 配車方案可優(yōu)化的重大技術(shù)變革。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝

(1)安全可靠，重量輕便，結(jié)構(gòu)形式簡單，制作成本大幅降低

在外形尺寸與傳統(tǒng)抬梁基本一致的情況下，標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝通過采用更為簡單、可靠的結(jié)構(gòu)形式，使得重量大幅削減了34%(TL-1410型)，達到了設(shè)計輕量化、制作低成本的成效。

(2)局部焊縫采用半熔透熔合方式，可有效控制焊接變形

區(qū)別于傳統(tǒng)抬梁全部采用全熔透的熔合方式，標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝局部采用半熔透焊縫，更易控制焊接變形，提高了成型質(zhì)量。

(3)強度高，各工況下能承受的垂直作用力適用于基地Ⅰ期總裝場地的承載力

在外形尺寸、重量等級與傳統(tǒng)抬梁基本一致的情況下，標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝在建造/稱重/運輸工況下的強度性能適用于基地Ⅰ期總裝場地的承載能力。

(4)適用管徑范圍大，可滿足基地目前所承攬項目全部組塊的出運要求

對傳統(tǒng)抬梁所適用管徑單一的特性，針對不同項目需要匹配不同型號的抬梁，在抬梁資源不足時還需要另外制作。標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝在結(jié)構(gòu)形式、強度性能、適用管徑3 個方面進行綜合優(yōu)化，設(shè)計出了適用管徑可滿足基地目前所承攬項目全部組塊出運要求的標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝，對進一步推進工程標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)奠定了有利基礎(chǔ)。

4 實施效果及社會效益

4.1 實施效果

如圖2 所示，該SPMT 高效滾裝裝船新型工藝已成功應(yīng)用于蓬萊19-3 油田某區(qū)開發(fā)工程項目的組塊運輸裝船作業(yè)；如圖3 所示，在完成裝船作業(yè)后，SPMT 載著運輸工裝成功由駁船撤回到陸域。根據(jù)以往項目的定額統(tǒng)計，采用該SPMT 高效滾裝裝船新型工藝，可為此次實施的項目節(jié)省材料費約1 006 萬元、人工費用約398 萬元、焊材費用約128 萬元、運輸費用約20 萬元，總計為該項目可節(jié)省建造成本達1 552 萬元，降本增效成果顯著。

圖2 SPMT 高效滾裝裝船新型工藝完成組塊裝船作業(yè)

圖3 SPMT 載著運輸工裝由駁船撤回到陸域

4.2 社會效益

本技術(shù)成果開發(fā)出的高效滾裝裝船新型工藝，運輸工裝在裝船后可隨SPMT 撤回，隨后可快速投入下一個項目的裝船作業(yè)中，從而大幅削減了運輸工裝的制作數(shù)量。此外，本技術(shù)成果中開發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝具有重量輕便、結(jié)構(gòu)形式簡單、強度高、適用管徑范圍大的優(yōu)點，可應(yīng)用在不同噸級的項目上，大幅削減了因加工制作運輸工裝所需鋼材及工機具資源的消耗量。

5 結(jié)語

針對傳統(tǒng)SPMT 滾裝工藝及抬梁存在的不足，本文通過研發(fā)出一種SPMT 高效滾裝新型工藝及標(biāo)準(zhǔn)化運輸工裝，達到了降本增效和技術(shù)革新目的，能夠安全、可靠、低成本、高效率地服務(wù)于海洋工程大型鋼結(jié)構(gòu)物的SPMT 滾裝裝船作業(yè)，可供同類大型鋼結(jié)構(gòu)物SPMT 滾裝裝船作業(yè)參考借鑒。