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      打樁船樁架及超重系統(tǒng)的改造方案

      2020-05-13 14:10:05崔建平
      航海 2020年1期
      關(guān)鍵詞:打樁船施工要求

      摘要:新興的海上風(fēng)電市場樁基工程日趨大型化,現(xiàn)有打樁船的原樁架結(jié)構(gòu)及起重系統(tǒng)性能無法滿足施工要求,本文介紹了中交三航局針對原樁架結(jié)構(gòu)與起重系統(tǒng)的改造,使其在滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求的前提下盡可能發(fā)揮樁架的性能以滿足施工要求。

      關(guān)鍵詞:打樁船;風(fēng)電樁基;施工要求;樁架改造;起重系統(tǒng)改造

      打樁船船體為鋼箱型結(jié)構(gòu),在甲板的端部設(shè)有打樁架,可前俯后仰以適應(yīng)施打斜樁的需要。打樁船為非自航船,用推(拖)船牽引就位。打樁船廣泛應(yīng)用于橋梁、碼頭、水利、風(fēng)電工程等施工。

      隨著傳統(tǒng)水工市場的逐漸萎縮,新興的海上風(fēng)電市場發(fā)展迅猛,其樁基工程日趨大型化:單樁重達(dá)120t以上,長度90-110m之間,直徑1.6m以上,我司目前的打樁船原樁架高度及起重性能顯然無法滿足施工要求。

      “三航樁18”是我司最大的打樁船,為滿足海上風(fēng)電樁基工程的施工需求,我司決定對其樁架結(jié)構(gòu)及起重系統(tǒng)在滿足相關(guān)設(shè)汁規(guī)范要求的前提下進(jìn)行改造,將樁架及液壓油缸的能力發(fā)揮至最大極限,盡量挖掘樁架的施工能力。

      1 “三航樁侶”簡介及改造要求

      “三航樁18”建造于2009年,是同時期最大的一艘變幅式打樁船,改造前狀態(tài)見圖l,樁架可繞其前支點做俯仰動作,主要用于常規(guī)碼頭,橋梁等樁基施工,施打斜直樁,主要性能參數(shù)見表1:

      “岱山4”號、“嘉興l”號2個風(fēng)電場的鋼管樁直徑在1.6m-2.Om之間,長度在100m左右,單樁重量在100-140t,首先針對這兩個風(fēng)電場樁基施工要求,確定樁架改造后的性能目標(biāo)如下:

      (l)含主樁架和副樁架,其整個樁架加高13m;

      (2)吊鉤組由原來的80t+120t+120t(由船左至船右排列)3個吊鉤更換為120t+120t+180t(由船左至船右排列);

      (3)提升后的最大植樁能力為:植樁直徑≤2.6m,最大樁長90 m+水深,最大樁重140t的鋼管樁;

      (4)滑輪以下重量不超過90t,具備安裝MHU550S或IHC-S500液壓錘能力;

      (5)龍口面至樁錘中心的錘擊中心可按照實際樁型樁徑改變中心距,變化范圍在0.9-1.6m。

      2 樁架及起重系統(tǒng)改造方案

      為縮短改造周期以及最大限度地節(jié)約改造成本,經(jīng)對原樁架變幅油缸的核算,選擇適當(dāng)?shù)母脑旆桨?,滿足改造要求:

      2.1樁架改造

      (l)對主樁架和副架的改造

      為滿足改造后最大植樁樁長90m+水深的需要,且盡量減少新增樁架重量對樁架變幅油缸的影響,選擇了主樁架接高8m,副架升高5m以滿足提液壓錘的要求。

      (2)新制吊樁平臺

      根據(jù)吊樁吊鉤組的變化,若使用舊吊樁平臺,原左側(cè)80t吊耳板將掛載120t定滑車組,原右側(cè)120t吊耳板掛載180t,兩處吊耳板與吊耳軸均超載50%,且安裝尺寸不符,如仍改造舊的,涉及多個部位的結(jié)構(gòu)改動,工程量較大,雖然可以節(jié)省部分改造成本,但不能進(jìn)行先期預(yù)制,會大大延長改造周期,故直接新制吊樁平臺。

      (3)制作新的吊錘平臺

      因吊錘平臺需要適應(yīng)錘擊中心增大至l500mm的變化,結(jié)構(gòu)形式也發(fā)生了重大改變,故重新制作。

      (4)對原樁架按設(shè)計要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)

      2.2起重系統(tǒng)改造

      吊樁系統(tǒng)由絞車、導(dǎo)向滑輪、定動滑輪吊鉤組和起重鋼絲繩組成。原吊樁絞車系統(tǒng)共有l(wèi)#(右舷)、2#(左后)、3#(左前)3臺吊樁起重絞車組成,對應(yīng)的絞車?yán)Ψ謩e為18t、l8t、l4t,對應(yīng)的吊鉤起重能力為120t、120t、80t,鋼絲繩長度均650m。

      根據(jù)吊樁的施工工藝流程以及經(jīng)驗公式,主鉤起重量不應(yīng)小于設(shè)計樁重+樁帽重量,副鉤起重量不應(yīng)低于設(shè)計樁重的80%,為適應(yīng)改造后的風(fēng)電鋼管樁最大140t的起重要求,對起重系統(tǒng)進(jìn)行了如下改造:

      (l)把原80t的3#絞車、導(dǎo)向滑輪、定動滑輪吊鉤組拆除,將原l#吊樁絞車系統(tǒng)(包括起重絞車、鋼絲繩、動,定滑輪組)拆下移位至3#絞車位置,這樣3#絞車起重能力由80t提升至120t。

      (2)新制一套180t起重機(jī)構(gòu),包括27t起重絞車、180t定動滑輪以及吊鉤,安裝在原l#絞車位置,這樣l#絞車起重能力由120t提升至180t。

      (3)各吊鉤組起重鋼絲繩長度根據(jù)接高后起重平臺高度要求為875m。2#吊樁絞車系統(tǒng)除鋼絲繩長度改變,其余未作更改。

      3 變幅油缸校核

      變幅油缸廠家提供的油缸最大允許推力與拉力分別為:

      F拉允1=11225kN

      根據(jù)油缸尺寸規(guī)格與液壓系統(tǒng)壓力計算的油缸理論最大推力與拉力分別為:

      取上述兩組數(shù)據(jù)較小值,即為油缸工作允許的最大推力與拉力,其中: F推允1=max(F推允1,F(xiàn)推允2)=13352kN F推允=max(F推允1,F(xiàn)推允2)=907lkN 油缸規(guī)格為φl000/φ650-12870mm 缸徑D=1000mm 桿徑d=650mm P=20MPa,P為液壓系統(tǒng)最大工作壓力; 根據(jù)上述修改內(nèi)容,當(dāng)樁架在分吊樁工況、植樁工況、倒架工況、拖航工況,以及拖航工況變幅油缸不受工作載荷等情況下,對變幅油缸的推拉力進(jìn)行了校核。

      樁架自重(已考慮滑輪組、吊鉤以及液壓錘):520t;

      樁錘自重:90t;

      油缸自重:67t;

      樁架重心坐標(biāo)(X,Y,Z): (-2.178,0 085,38.74)具體位置,見圖2:油缸實際推力:

      其中:

      變幅油缸最大拉力對應(yīng)于樁架在20。時吊重35 tl況,見圖4:油缸實際拉力:

      根據(jù)上述計算,油缸最大拉力校核通過。

      綜上所述,變幅油缸最大推力/拉力均在油缸的工作范圍內(nèi),校核通過。

      4 改造實施

      4.1改造項目

      (l)樁架改造由原來的95 m增加到108m,吊樁、吊錘、平臺新做;

      (2)象鼻梁局部加強(qiáng);

      (3)主甲板下面局部加強(qiáng);

      (4)新制作的l#主吊樁絞車,單繩拉力27t,如圖5所示;

      (5)新購置的l#動定滑車組(包括吊鉤),額定工作載荷180t;

      (6)原3#為80t吊鉤拆除,將原1#120t吊鉤安裝至3#位置。

      4.2樁架改造

      樁架改造內(nèi)容如下:

      (l)吊錘平臺新制,吊錘滑輪與啟錘滑輪新制,如圖6所示;

      (2)吊樁平臺新制,布置180t+120t+120t定滑輪組安裝座,如圖7所示;

      (3)副架新制,加高至13.2m,如圖8所示;

      (4)龍口加長11.43m,電梯軌道加高8.03m,如圖8所示;

      (5)主樁架與擱置架接觸部位進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng),加強(qiáng)長度范圍4.6m,如圖8所示;

      (6)主樁架局部按設(shè)計要求進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),如圖8所示。

      4.3 吊樁系統(tǒng)改造

      新增一套180t主絞車及動、定滑輪組,起重能力提升至180t,吊樁絞車布置圖見圖2,新增主絞車性能見表2:

      4.4 稱量系統(tǒng)改造

      此次改造,樁架吊重曲線相應(yīng)調(diào)整,起重力矩限制器需要重新標(biāo)定,因原起重力矩限制器的取力傳感器安裝在定滑輪組上,易損壞且檢修困難,如圖9所示。將力矩傳感器移至樁架下部的導(dǎo)向滑輪處,提高使用的穩(wěn)定性,同時方便檢修,如圖10所示。

      4.5 傾斜試驗與吊重試驗

      根據(jù)規(guī)范要求,改造后進(jìn)行了傾斜試驗與吊重試驗,符合相應(yīng)規(guī)定,并取得船檢證書。

      5 效益

      表3是改造后樁架系統(tǒng)的主要參數(shù)。

      在前期預(yù)制樁架、主絞車、主吊鉤滑輪組基本完成后,結(jié)合“三航樁18”特別檢驗修理一并進(jìn)行改造,于2018年11月17日進(jìn)廠進(jìn)行修理及改造,2019年1月28日完成所有改造和修理工程。

      (l)改造完工后在中廣核岱山風(fēng)電項目上實際使用,相關(guān)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。

      (2)本次改造費用總計650萬元,改造后僅在岱山風(fēng)電項目(一期)槽樁144根,僅此一期工程就減少l728萬

      元租船費用,產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

      (3)為以后招投標(biāo)工程項目中,具有一定的市場競爭能力,為公司在短期內(nèi)無新增超大型風(fēng)電打樁船情況下填補(bǔ)了一項空白。

      (4)為行業(yè)內(nèi)同類型打樁船的改造提供了可靠的依據(jù)和經(jīng)驗。

      作者簡介:

      崔建平,(E- rnoil) cjpinglll @163.com,13566056372

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