導(dǎo)管架立片吊裝方案淺析

張娜 吳西娜

【摘 要】 單片吊裝在海洋工程結(jié)構(gòu)加工設(shè)計(jì)過程中起著舉足輕重的作用，是加工設(shè)計(jì)中尤為重要的一部分。隨著海洋工程設(shè)計(jì)的不斷深入，吊裝方案設(shè)計(jì)也將沿著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，方案不斷優(yōu)化，質(zhì)量與效率均會越來越高。當(dāng)然，任何設(shè)計(jì)都需要根據(jù)實(shí)際情況去考慮，本文將根據(jù)實(shí)際案例對導(dǎo)管架吊裝過程進(jìn)行詳細(xì)地闡述，對吊裝過程中可能遇到的問題進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】 導(dǎo)管架 ?加工設(shè)計(jì) ?立片 ?吊裝

1 前言

海上固定平臺的導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)形式不同于組塊結(jié)構(gòu)，主腿通常為單斜或雙斜。導(dǎo)管架陸地建造方式共兩種：臥式建造與立式建造。在渤海地區(qū)，導(dǎo)管架立式建造較為常見，本文將針對渤中34-1WHPE導(dǎo)管架ROW-A片的立片過程進(jìn)行分析。

2 過程描述

2.1 吊裝場地要求

在吊裝作業(yè)前應(yīng)清理吊車行走路線上的障礙物，清掃行車通道，保證車道平整。行車通道不能橫跨電纜溝及其他危險(xiǎn)區(qū)域，障礙物可能會造成吊車在行走過程中產(chǎn)生晃動，影響吊鉤及吊繩的承載能力。同時(shí)，吊車旋轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)不能有任何障礙物，如果利用龍門吊進(jìn)行吊裝作業(yè)，吊鉤滑動范圍內(nèi)不得有障礙物，施工人員必須遠(yuǎn)離至安全區(qū)域。另外，地基承載能力應(yīng)滿足吊車在滿負(fù)荷狀態(tài)下的承載要求，保證吊車在行走過程中不出現(xiàn)地面塌陷等危險(xiǎn)情況。

2.2 立片重量重心

立片重量重心的確定是吊裝作業(yè)中非常重要的環(huán)節(jié)，它將影響吊車、吊點(diǎn)及鋼絲繩的選用。為保證結(jié)構(gòu)重量重心的準(zhǔn)確性，通常在X-STEEL三維建模軟件中提取。確定立片重量前應(yīng)與建造方溝通，根據(jù)場地資源考慮立片吊裝時(shí)需要提前安裝何種附屬結(jié)構(gòu)，如陽極、電纜護(hù)管等。通常會在保證主結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下提前安裝更多的附屬結(jié)構(gòu)，減少后期高空作業(yè)。（見表1）

2.3 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析

在海洋工程行業(yè)，通常利用SACS有限元軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算。

在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)需要在原結(jié)構(gòu)重量基礎(chǔ)上考慮1.05倍的不確定系數(shù)，主要基于某些桿件無法在軟件中模擬。另外，考慮到立片吊裝時(shí)結(jié)構(gòu)的晃動因素，在計(jì)算時(shí)還需要設(shè)定一個(gè)動態(tài)放大系數(shù)，動態(tài)放大系數(shù)的選取在DNV規(guī)范和GL規(guī)范上均有明確要求。由于兩個(gè)規(guī)范的要求不一，還需要根據(jù)業(yè)主的要求考慮具體的系數(shù)選用，ROW-A片是按照DNV規(guī)范選取。

當(dāng)單片結(jié)構(gòu)重量大于100T時(shí)選擇1.05倍的動態(tài)放大系數(shù)。根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，在最危險(xiǎn)的C4工況，結(jié)構(gòu)桿件名義應(yīng)力比為0.44，滿足強(qiáng)度要求;桿件最大變形為9.3cm，滿足L/240的要求。

如果結(jié)構(gòu)強(qiáng)度或變形不滿足要求時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，結(jié)構(gòu)加強(qiáng)后需重新考慮重量重心。

2.4 吊點(diǎn)的選用

海洋工程結(jié)構(gòu)常用吊點(diǎn)分為板式吊點(diǎn)與管式吊點(diǎn)。在組塊或?qū)Ч芗芩狡牡跹b時(shí)通常選用板式吊點(diǎn)，但在導(dǎo)管架立片吊裝時(shí)因涉及立片翻身，板式吊點(diǎn)不能滿足立片翻身要求，因此立片吊裝時(shí)選擇管式吊點(diǎn)作為主吊點(diǎn)。

在吊點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)通常選用2.0倍的安全系數(shù)，即吊點(diǎn)最大拉應(yīng)力為鋼絲繩最大軸向力的2倍。當(dāng)然，建造場地為了加快工程進(jìn)度，通常會提前準(zhǔn)備多種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化吊點(diǎn)供設(shè)計(jì)選用。（如圖1所示）

2.5 吊機(jī)及索具的選用

根據(jù)對立片結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果選取鋼絲繩的額定載荷及鋼絲繩長度。吊索具須具有使用資格證書，在實(shí)施吊裝前QHSE部門對鋼絲繩進(jìn)行確認(rèn)。同理，根據(jù)結(jié)構(gòu)吊裝重量選擇需要吊車的數(shù)量及型號，根據(jù)吊車參數(shù)表確定吊車的扒桿長度、操作半徑、吊鉤能力以及扒桿的作業(yè)角度。

ROWA片選擇的吊車及鋼絲繩為400T 1#、400T 3#、395T、400T 2#四臺履帶吊車，85X16m的鋼絲繩4根。

2.6 吊裝及立片固定

ROW-A片在場地預(yù)制完成后，利用四臺吊車將運(yùn)輸至空曠場地，并在空中進(jìn)行翻身，將片立起直至穩(wěn)定后，撤掉兩臺輔助吊車，用另兩臺吊車將立片吊裝至滑道預(yù)定位置。立片運(yùn)輸過程中吊機(jī)應(yīng)適時(shí)調(diào)節(jié)吊鉤位置，盡量避免橫向拉力。

當(dāng)立片需要其它結(jié)構(gòu)組對時(shí)進(jìn)行焊接，確保整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度沒有問題后吊車再摘鉤;當(dāng)立片為第一個(gè)基準(zhǔn)片時(shí)，需要用地錨、拖拉繩對其進(jìn)行固定。ROWA片屬于第二種情況，立片前需先將拖拉繩掛扣，待ROW-A片擺放就位再與地錨掛扣，立片過程中除主腿外其它結(jié)構(gòu)與墊木或地面不發(fā)生剛性接觸。（如圖2所示）

立片固定時(shí)拖拉繩上端掛在導(dǎo)管臨時(shí)吊點(diǎn)附近，下端用地錨或滑道塊固定，立片兩側(cè)同時(shí)固定拖拉繩及地錨。中間用卡環(huán)和倒鏈調(diào)節(jié)長度。拖拉繩的布置根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整，避免影響施工和空間組對。

鋼絲繩、地錨需要進(jìn)行強(qiáng)度校核并選擇索具。計(jì)算拖拉力時(shí)不僅需要根據(jù)風(fēng)速及結(jié)構(gòu)總面積確定風(fēng)力，也要考慮結(jié)構(gòu)重心傾斜5度（或?qū)嶋H角度）后產(chǎn)生的彎矩，利用兩者產(chǎn)生的彎矩與拖拉繩的平衡關(guān)系得出拖拉繩的受力。（如圖3所示）

3 結(jié)語

本文通過對導(dǎo)管架立片進(jìn)行詳細(xì)分析，闡述了導(dǎo)管架立片過程及需要注意的問題。隨著我國石油需求日益增加以及海洋工程行業(yè)不斷發(fā)展，固定式導(dǎo)管架建造規(guī)模越來越大，陸地吊裝工作量大幅增加。為提高陸地建造效率，縮短建造周期，設(shè)計(jì)一套簡單而合理的技術(shù)方案是非常有必要的。

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[4]李寶河.埕島西區(qū)DPA平臺導(dǎo)管架吊裝就位技術(shù)[J].油氣田地面工程，2007年07期.

作者簡介：張娜（1983—），女，天津?yàn)I海新區(qū)，本科，工程師，艾法能源工程股份有限公司，主要從事海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作;

吳西娜（1983—），女，河北滄州人，本科，工程師，天保中天科技（天津）有限公司，主要從事船舶海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。