海工平臺新型樁靴搭載工藝應用研究
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摘 要：通過對升降基礎搭載、定位精度控制，對樁靴、樁腿總組精度控制，合理的分段劃分及吊裝方案，實現先搭載升降基礎后搭載樁靴，最終達到縮短自升式平臺船塢、船臺周期的目的。
關鍵詞：樁靴搭載;新型工藝;精度控制;縮短塢期
中圖分類號：TE22 文獻標識碼：A
Abstract： This paper introduces a way of lifting the jack cases into dry dock first and then lifting the spud cans， by developing a practical block breakdown and erection plan， through erection and positioning accuracy control of jack cases， and assembly accuracy control of spud cans and legs， ultimately ensuring a shortened construction period in dry dock.
Key words： Spud can erection; New technology; Accuracy control; A shortened construction period in dry dock
1 前言
自升式平臺建造過程中，樁靴、樁腿、升降基礎建造是關鍵。特別是樁靴，其結構復雜、空間狹小、施工周期長。通常受樁靴制作周期長影響，導致圍井、升降基礎搭載較晚，從而影響樁腿搭載進度，使平臺船塢、船臺周期很長。本文以某型自升式鉆井平臺為載體，對樁靴搭載工藝進行研究，利用對升降基礎搭載、定位精度控制，對樁靴、樁腿制作、總組精度控制，以及合理的分段劃分及吊裝方案，實現先搭載圍井分段、升降基礎分段，后搭載樁靴分段的新工藝。這樣在樁靴制作的同時，樁腿可以和樁靴先進行總組，圍井、升降基礎分段可以先搭載，多條線并行生產，減少交叉作業，縮短關鍵路徑總周期，最終達到縮短平臺塢期的目的，為企業船塢生產效率、經營線標規劃作出貢獻。
2 傳統搭載工藝
目前國內外建造自升式平臺的船廠通常都是按：樁靴搭載→圍井分段搭載→下基礎搭載→上基礎及支撐搭載→樁腿搭載的順序進行。以上各分段部件都是較復雜的結構，施工周期較長，特別是樁靴結構密集、空間狹小、施工周期長。由于樁靴搭載直接影響后續圍井、升降基礎等搭載，對船塢、船臺周期影響較大，對船廠生產效率及經營線標編排等不利。
3 新型搭載工藝
本文通過某型自身式鉆井平臺為載體，通過合理的精度控制、吊裝順序調整等，實現先搭載圍井、升降基礎分段，再搭載樁靴與樁腿總組分段，實現并行生產，縮短關鍵路徑總周期，并保證了施工精度和質量。
3.1 樁靴與樁腿總組工藝
?。?）復查、調整樁靴水平
測量并調整樁靴分段底板120°發散壁（即A/B/C）處的水平（見圖1），要求三個點水平差控制在5 mm以內，即|H1-H2|、|H1-H3|、|H2-H3|≤5 mm;測量并調整樁靴分段底板120°發散壁延伸出頂板最外側點（即D/E/F）的水平，要求三個點水平差控制在5 mm以內，即|H4-H5|、|H4-H6|、|H5-H6|≤5 mm。樁靴調平后將其與胎架進行固定。
從三塊120°發散壁延伸出底板外側邊緣點吊垂線，相對地面投影點為1/2/3。連接12/13/23，找三角形的中心點6，即為樁靴勘化中心點（見圖2）。
?。?）模擬校核樁靴、樁腿精度
連接6/3并延長，在直線61/62/63延長線651 mm處做標記點1′/2′/3 ′，即為樁腿三條主舷管中心點（見圖2）;測量1′2′、1′3′、2′3′與樁腿完工精度進行擬合分析，尺寸滿足總組要求后進行下一步樁腿、樁靴總組。
（3）進行樁腿、樁靴總組
在地樣以點1′、2′、3′分別作1′6、2′6、3′6垂線，此即為樁腿齒條板檢驗中心線;在樁靴地板作樁腿定位檢驗線，要求此檢驗線的投影與三個頂點處齒條板檢驗中心線平行;進行樁腿吊裝與樁靴總組，定位過程中在樁靴上表面中心點處通過全站儀進行樁腿總組精度控制，保證樁腿總組的水平及其它精度要求（見圖3）;測量三條主舷管位于同一高度齒頂檢驗線高度，以測量值作為初始值，與后續焊接過程對比檢查及焊后測量值作為對比。
?。?）樁腿、樁靴總組焊接
先焊接樁腿過度板板與樁靴發散臂的對接焊縫，再焊接主舷管，三條主舷管同時焊接，每隔2小時對上口齒條中心點進行測量監控。
也可以在樁靴分段制作時將一小部分（約2 m左右長）樁腿舷管作為樁靴的一個零部件一起制作，精度控制類似以上總組精度控制方法。樁靴制作完畢后第一節樁腿和樁靴上已安裝的舷管對接搭載即可。此方法將最難、工序最多的施工部分工序前移，和樁靴制作同步開展，更易操作和保證精度及實施，同時可以縮短總組周期及總周期。
?。?）對樁靴的胎架精度進行重點控制
樁靴底板帶有一定的傾斜角度，板厚約50 mm，樁靴內部有大量縱橫交錯的結構與底板連接，形成各種帶自然坡口的角焊縫。在建造焊接時，這些角焊縫都會產生大量的熱量，導致整個樁靴的收縮變形超出合理范圍，因此樁靴下部箱型部件建造時，不能采用傳統的活絡頭作為胎架，而應采用整體式的線接觸模板胎架。樁靴底板與胎架模板點焊連接，胎架與車間內的地網連接，將樁靴底板剛性固定，這樣既可保證樁靴底板的線型，也可有效控制樁靴焊接過程中產生的變形。 考慮到采用模板胎架的材料投入較大，且變形的產生主要在樁靴內部強結構與樁靴地板連接處，故在設計胎架時根據樁靴的結構分布，將整個胎架分成中心框架與若干個外圍胎架片體，在各強結構處對應設置單獨的模板胎架片體，通過球扁鋼連接形成完整的樁靴下部箱型結構建造胎架。各胎架片體可單獨制作，待場地劃線完成擺放到位后再行組裝，這樣可有效提高建造效率，胎架片體可重復利用。同時，還應考慮樁腿與樁靴總組時胎架的強度及合理使用問題。
3.2 上、下基礎搭載工藝
自升式平臺的圍井、上基礎、下基礎三大結構總組搭載是平臺建造的難點，也是關系是否可以順利升降的關鍵。因此，如何通過精度控制來保證上、下基礎特別是導槽間的精度尤為關鍵。
?。?）定位下基礎
擬合假定樁腿中心線在導槽中的左右位置。以下基礎半圓板上標定的中心線為基準，在中間導槽上、下端分別測量B9、B10的數據，在下導槽的上、下端分別測量B9、B10的數據（見圖4）。找出以上數據平均值，根據平均值調整中心線在導槽的左右位置。
?。?）擬合假定樁腿中心線在導槽中的前后位置
以標記在導槽上的中心線為基準，在中間導槽的上、下端分段量取D3、D4、D5、D6的數據，在下導槽的上、下端分段量取D3、D4、D5、D6的數據。找出以上數據平均值，根據平均值調整中心線在導槽中的前后位置，見圖4。
擬合完中心線后，在下基礎的中間導槽和下導槽設置定位基準，方便后續下基礎搭載定位。
?。?）進行下基礎搭載定位
下基礎搭載的中心點以樁靴后續搭載的中心點為基準進行定位。首先在地面勘劃格子線，再進行搭載定位。定位時要綜合考慮焊接收縮，焊接過程中要通過全站儀實時監控精度，及時調節焊接順序，確保焊后精度。
?。?）定位上基礎
上基礎不同于下基礎是要考慮升降單元安裝精度。必須以升降單元安裝圓套的垂直度和導槽垂直度、三個上基礎圓套間的距離以及樁腿完工尺寸等進行綜合分析，得出一個較合理的定位基準尺寸。定位尺寸要充分考慮三個升降基礎和樁腿的邏輯關系、累計誤差、升降運動偏移量等，確保后續升降的順暢。
上、下基礎精度關系整個平臺升降的順暢性。下基礎導槽的垂直偏差控制在≤2 mm，一個圍井內三個上、下基礎的中心線間綜合偏差控制在≤2 mm。
3.3 樁靴、樁腿總組后搭載工藝
首先擬合上、下基礎搭載焊后導槽中心線與樁腿、樁靴總組焊后齒條板中心線間的精度，綜合評定后確定樁靴新的吊裝中心點。根據樁靴新的吊裝中心點擬合樁靴外邊與圍井內側精度關系，使其符合搭載吊裝需求。
精度擬合完成后進行樁靴+樁腿總組段搭載（見圖6），搭載采用120°三鉤吊裝工藝，吊裝要求水平。
4 新型搭載工藝實施效果
我們以新型自升式鉆井平臺為研究對象，經過充分準備和嚴格的管理實施，搭載后樁腿齒條與升降導槽間隙均符合要求，各項精度指標符合圖紙、工藝要求。在出塢后全程升降順利，無精度及使用問題，各項指標符合要求。
通過改變傳統搭載順序及工藝，使船塢周期縮短了約一個月。因此無論從安裝精度、質量還是安裝周期來看，都取得了比較明顯的效果。
5 結束語
通過樁靴新型搭載工藝方案的實施，成功實現了縮短平臺建造塢期的目標，大大提高了船廠船塢（船臺）的使用效率，并且在施工精度和質量上也得到了充分的保證，使其建造質量滿足樁靴承重要求及平臺安全升降的要求。
參考文獻
[1] ABS Rules for Building and Classing Mobile Offshore Drilling Units [S]. 2012.
[2] CCS.海上移動式平臺法定檢驗技術規則2016[M]. 人民交通出版設，2017.
[3] CCS.海上移動平臺入級與建造規范2016[M]. 人民交通出版設，2017.
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