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      整體立管棧橋式安裝方法

      2021-01-08 23:30:44高慶有孫玉柱樊鶴宋艷磊劉雷坤海洋石油工程股份有限公司天津300461
      化工管理 2021年32期
      關(guān)鍵詞:海管履帶吊吊機(jī)

      高慶有,孫玉柱,樊鶴,宋艷磊,劉雷坤(海洋石油工程股份有限公司,天津 300461)

      0 引言

      本文以尼日利亞地區(qū)某項(xiàng)目為例,此項(xiàng)目在大西洋的近岸段存在1個(gè)260 m的棧橋,棧橋的最深為9 m,需要在棧橋最深處安裝6套610 mm(24 吋)和2套1220 mm(48吋)整體立管,最大立管為1 220 mm,總重量為115.7 t,總長85.3 m,分為6節(jié),立管位置距離波浪破碎區(qū)只有約150 m,所以立管位置受到大西洋涌浪和回頭涌浪的影響非常大。此工作具有立管重量大、精度要求高、水深淺、回頭涌浪大、多節(jié)安裝等特點(diǎn),曾經(jīng)嘗試過使用錨系船舷側(cè)安裝法但是發(fā)現(xiàn)船舶受涌浪影響大,安裝效率非常低,最終放棄。面對如上的特點(diǎn),發(fā)明一種棧橋安裝法。

      1 工藝簡介

      棧橋式整體立管安裝方法,是從岸邊到立管安裝區(qū)域修建一個(gè)棧橋,棧橋是由支撐樁,水平橫梁和縱向橫梁組成,棧橋面積覆蓋了平管起升和立管吊裝的區(qū)域,棧橋提供一個(gè)穩(wěn)定的施工平臺(tái),然后將需要的設(shè)備如履帶吊,舷吊,絞車,施工平臺(tái)等工具運(yùn)到棧橋上,以棧橋?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行設(shè)備布置,在棧橋上進(jìn)行立管的預(yù)制接長,以舷吊和吊機(jī)提供多點(diǎn)起升海管平管出水面,在棧橋邊緣進(jìn)行立管的組對,焊接和下放,最終完成整體立管的安裝。

      24吋棧橋立管安裝法:由于610 mm(24吋)海管重量小,單根12 m重6.9 t,在水中的凈浮力為1.8 T,根據(jù)建模計(jì)算分析,確定只需要1個(gè)吊點(diǎn)就可以平管起升,起升張力為21 t,立管采用1臺(tái)吊機(jī)吊裝,確定僅需要2臺(tái)履帶吊即可完成。

      48吋棧橋立管安裝法:由于1 220 mm(48吋)海管重量大,單根12 m重27 t,在水中的凈浮力為7 t,根據(jù)建模計(jì)算分析,需要2個(gè)吊點(diǎn)完成平管起升,最大起升張力為96 t,由于張力較大無法使用履帶吊完成,所以需要額外制造2臺(tái)舷吊,再配合履帶吊起吊立管進(jìn)行對接.

      2 施工流程

      2.1 施工準(zhǔn)備

      安裝設(shè)計(jì):根據(jù)施工方案,完成安裝設(shè)計(jì),包含如下內(nèi)容:(1)棧橋設(shè)計(jì):包含布置設(shè)計(jì),樁基設(shè)計(jì),橫/縱梁設(shè)計(jì),強(qiáng)度設(shè)計(jì)等;(2)平管起吊分析;(3)立管起吊分析;(4)整體立管下放分析;(5)舷吊設(shè)計(jì);(6)工作平臺(tái)設(shè)計(jì);(7)吊點(diǎn)卡子設(shè)計(jì);(8)安裝方案;(9)安裝流程圖;(10)工機(jī)具圖紙等。

      工機(jī)具準(zhǔn)備:根據(jù)安裝設(shè)計(jì),確定所需要施工材料,機(jī)具和人員。施工材料選取盡量選取當(dāng)?shù)胤奖悴赊k的材料,成本低和準(zhǔn)備時(shí)間短,在尼日利亞物資匱乏僅能找到低規(guī)格的材料,所以設(shè)計(jì)時(shí)就需要帶料設(shè)計(jì),對于強(qiáng)度要求高的地方需要特別加強(qiáng)處理;施工機(jī)具選取當(dāng)?shù)啬茼樌业降臋C(jī)具,如項(xiàng)目需要的2臺(tái)履帶吊機(jī),當(dāng)?shù)貎H能找到150 t和100 t的履帶吊,且受到配重,鋼絲,安全系數(shù)的影響,實(shí)際吊裝能力只能達(dá)到規(guī)格的50%;2臺(tái)舷吊的準(zhǔn)備,由于96 t要求較大,尋找96 t絞車難度大,所以設(shè)計(jì)成采用15 t的絞車配備5柄定滑輪和動(dòng)滑輪組的形式,將15 t能力放大到150 t,這樣150 t滿足96 t的要求且存在1.56的安全系數(shù)。施工人員要根據(jù)工作內(nèi)容選配,如:焊工、檢驗(yàn)工、防腐工、起重工、起重指揮、電工、絞車操作工等。如在施工準(zhǔn)備發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況和不能滿足設(shè)計(jì)需要,要盡快反饋設(shè)計(jì)方調(diào)整設(shè)計(jì)。

      2.2 棧橋安裝

      根據(jù)整體立管安裝區(qū)域,設(shè)計(jì)棧橋的布置,根據(jù)舷吊起重,履帶吊規(guī)格和起吊要求,對棧橋的強(qiáng)度和面積進(jìn)行設(shè)計(jì),最終確定棧橋的布置,面板強(qiáng)度,樁基強(qiáng)度等。

      棧橋設(shè)計(jì)原則:(1)棧橋方向沿海管路由,棧橋外沿距離海管約1~1.5 m;(2)棧橋長度要覆蓋起升平管舷吊布置;(3)棧橋?qū)挾葷M足舷吊和履帶吊的寬度;(4)強(qiáng)度滿足舷吊和履帶吊自重和吊裝要求。

      2.3 舷吊設(shè)計(jì)

      根據(jù)起升噸位采用15 t絞車和5柄150 t定/動(dòng)滑輪組裝成1套具有150 t起重能力的舷吊,由于當(dāng)?shù)責(zé)o法提供強(qiáng)度高的起重框架梁,在棧橋外側(cè)額外設(shè)計(jì)了2個(gè)支撐樁支撐舷吊平臺(tái),這樣結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)達(dá)到最佳,但是額外增加2個(gè)支撐樁,在完成第一組立管組對后,需要移動(dòng)2個(gè)舷吊至新位置再次起吊,并在新的位置增加支撐樁[1]。

      2.4 立管安裝

      所有設(shè)備和準(zhǔn)備工作完成后,進(jìn)行整體立管的安裝工作,整體立管安裝過程分為5大流程:(1)平管的舷吊起升;(2)立管尺寸測量;(3)立管預(yù)制;(4)立管吊裝對接;(5)立管下放;

      由于整體立管較長,長度85.3 m重量達(dá)115.7 t,吊機(jī)能力不足無法一次性吊裝連接,所以分為了2組安裝,第1組3節(jié)36 m,第2組3節(jié)49.3 m。

      2.4.1 第一組3節(jié)點(diǎn)36 m立管安裝

      但受到吊機(jī)吊重的限制,為繼續(xù)降低吊機(jī)負(fù)載,將第一組3節(jié)36 m分為2段,第1段為24 m,并將其中一段12 m管的120 mm水泥配重消減用發(fā)泡進(jìn)行替換,將原27 t重量降低至12 t ,所以第1段24 m管重量為39 t,采用150 t吊機(jī)吊裝;第2段為12 m水泥涂層配重管,重量為27 t,采用100 t吊機(jī)吊裝。由于1 220 mm管的水中浮力較大,在消減水泥涂層時(shí)要進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算,并確定實(shí)際海管水泥配重的密度,防止消減過量造成海管在水中的浮力大于重力產(chǎn)生漂??;

      (1)平管起升:根據(jù)起升位置布置舷吊,由潛水員將綁扎鎖具將舷吊和海管相連接,然后根據(jù)起升步驟,2臺(tái)舷吊交替起升,緩慢將海管起升至設(shè)計(jì)高度,后續(xù)準(zhǔn)備切割封頭和組對;

      (2)施工準(zhǔn)備:海管起升至設(shè)計(jì)高度后,在對接位置底部安裝施工平臺(tái),并進(jìn)行海管固定,和防擠橫梁的安裝工作,然后施工人員前往施工平臺(tái)切割封頭,打磨坡口準(zhǔn)備組對焊接;

      (3)第1段組對:150 t吊機(jī)起吊第一段24 m 39 t海管(1根水泥配重管和1根減重泡沫管),起吊至施工平臺(tái)處進(jìn)行焊接,檢驗(yàn),防腐和發(fā)泡;

      (4)第2段組對:在第1段24 m管焊接完畢后,稍微調(diào)整整體管端的高度,在第1段管端處搭建第2處施工平臺(tái),然后由100 t吊機(jī)吊裝第2段12 m 27 t管,至第2處施工平臺(tái)處,進(jìn)行焊接,檢驗(yàn),防腐和發(fā)泡;

      (5)下放:在2臺(tái)舷吊和2臺(tái)吊機(jī)的共同協(xié)作下,根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果緩慢將海管下放至海底。

      2.4.2 第二組3節(jié)點(diǎn)49.3 m立管安裝

      第一組36 m下放至海底后,潛水員拆除海管上的吊點(diǎn),將舷吊移動(dòng)到新的起升位置,潛水員對最終的L型立管尺寸進(jìn)行測量,采用多點(diǎn)測量法精準(zhǔn)測量,最終得到精確的尺寸,根據(jù)尺寸對L型立管進(jìn)行預(yù)制[2]。

      為繼續(xù)降低吊機(jī)負(fù)載,第二組立管分為2段,第一段為12 m的水泥配重管27 t,采用100 t吊機(jī)吊裝;第二段由1節(jié)減重發(fā)泡管12 m,由原來的27 t重減重到12 t,L型立管25.3 m共19.5 t,第二段總長為37.3 m重量為31.5 t,采用150 t 吊機(jī)吊裝。

      (1)平管起升:根據(jù)起升位置布置舷吊,并在新的位置安裝新的支撐樁,由潛水員將綁扎鎖具將舷吊和海管相連接,然后根據(jù)起升步驟,2臺(tái)舷吊交替起升,緩慢將海管起升至設(shè)計(jì)高度,后續(xù)準(zhǔn)備切割封板;

      (2)施工準(zhǔn)備:海管起升至設(shè)計(jì)高度后,在對接位置底部安裝施工平臺(tái),并進(jìn)行海管固定,和防擠橫梁的安裝工作,然后施工人員前往施工平臺(tái)切割封板,打磨坡口準(zhǔn)備組對焊接;

      (3)第1段組對:100 t吊機(jī)起吊第一段12 m 27 t水泥配重海管,起吊至施工平臺(tái)處進(jìn)行焊接,檢驗(yàn),防腐和發(fā)泡;

      (4)第2段組對:在第1段12 m管焊接完畢后,稍微調(diào)整整體管端的高度,在第1段管端處搭建第2處施工平臺(tái),然后由150 t吊機(jī)吊裝第2段37.3 m管(12 m發(fā)泡管+25.3 m型立管)重31.5 t,至第2處施工平臺(tái)處,進(jìn)行焊接,檢驗(yàn),防腐和發(fā)泡;

      (5)下放:在2臺(tái)舷吊和2臺(tái)吊機(jī)的共同協(xié)作下,根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果緩慢將整體立管下放至懸掛卡子內(nèi),關(guān)閉懸掛卡子完成立管安裝。

      3 結(jié)語

      本技術(shù)的成功的應(yīng)用,是對常規(guī)錨系船整體立管安裝工藝的有效補(bǔ)充,1 220 mm(48吋)大管徑的整體立管在近岸端進(jìn)行安裝,在海洋工程史上都屬于首次,具有重量大、尺寸長、精度高等難點(diǎn),常規(guī)的錨系船法受到惡劣海況和回頭涌的雙重影響,如果要完成此工作將要付出較長的工期和高額成本。而此棧橋法整體立管安裝工藝恰是滿足此項(xiàng)目的背景環(huán)境,是具有項(xiàng)目特點(diǎn)的,雖然不能作為大規(guī)模的推廣,但是新技術(shù)新工藝對傳統(tǒng)工藝的補(bǔ)充是非常必要的。

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