兩艘浮吊船海上立樁的施工工藝方法

王鵬

【摘要】在海上鋼結(jié)構(gòu)安裝工程施工過程中，樁基礎(chǔ)施工為一個重要施工環(huán)節(jié)。尤其在海上風電市場施工過程中，隨著鋼樁尺寸及重量越來越大型化，如何將一根鋼樁由水平狀態(tài)立為豎直狀態(tài)的過程越來越復(fù)雜。常用的施工工藝為兩浮吊船配合立樁，這對吊裝所用索具、操船配合、氣象海流的影響提出了很高的要求。

【關(guān)鍵詞】海上風電；鋼樁立樁；兩浮吊船配合

1、引言

在海上基礎(chǔ)施工中，鋼樁立樁為一關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，常用的立樁工藝為兩種，一是通過翻樁器設(shè)備立樁，此設(shè)備在IHC公司產(chǎn)品中經(jīng)常見到，翻樁器設(shè)置在船舷，自身可靈活翻轉(zhuǎn)，鋼樁下端放置于翻樁器內(nèi)，鋼樁另一端由吊鉤提起，隨著鋼樁的豎立，翻樁器自動翻轉(zhuǎn)，最終將鋼樁立起。

第二種方式即為普通的兩浮吊船配合立樁，兩船按立樁需求拋錨就位，同時起吊鋼樁兩端，至合適高度后，主吊機端提升，輔吊機端下落。立樁過程中，兩船實時配合調(diào)整吊機及船位，最終將鋼樁立起。

限于翻樁器較先進的設(shè)計制作原理，前期投入較大，同時鋼樁越來越大型化，這對翻樁器也提出了更高的技術(shù)性能要求，適合重型鋼樁的翻樁器一直處在研究階段。而海上施工過程中經(jīng)常因其他施工環(huán)節(jié)需配備輔助浮吊船只，因此，海上基礎(chǔ)施工中一般選用兩浮吊船配合鋼樁立樁方法。

2、鋼樁立樁準備

在濱海北H2海上升壓站施工工程中，共需立4根鋼樁，樁長76m，樁重270T/根，外徑2896mm。主施工船選用1700T全回轉(zhuǎn)浮吊船“德瀛”，輔助船為350T全回轉(zhuǎn)起重船“芝罘島”。

為確保鋼樁立樁過程順利，在鋼樁頂端距離樁頂6m位置設(shè)置兩立樁樁頭，用以連接提升鋼絲。在鋼樁下端距離樁端5m位置設(shè)置一板式吊耳，用以連接下落鋼絲。限于“德瀛”船吊高，提升鋼絲選用10m長度的粗鋼絲，若兩鋼絲之間連接立柱樁頭與主鉤鉤齒，鋼絲會摩擦鋼樁，因此必須使用立樁工裝。

根據(jù)鋼樁2896mm直徑，設(shè)計制作立樁工裝。立樁工裝的作用是將吊裝鋼絲撐開以避免鋼樁摩擦鋼絲，因此其所受力主要為鋼絲對其的水平軸向壓力。橫向的四根鋼管即為支撐桿，立鋼樁所用的為外圍兩個橫向支撐桿，里面兩個橫向支撐桿是為了立其他樁徑較小的樁設(shè)計。

3、兩浮吊船立樁過程

3.1 船組就位

根據(jù)現(xiàn)場流向，所有施工船組設(shè)計順流就位。主施工船“德瀛”先拋錨就位，“芝罘島”船艉靠“德瀛”船艏拋錨就位，兩船有交叉拋錨情形，同時兩船之間帶交叉纜，運鋼樁駁船靠“芝罘島”左舷，由于該駁船無動力，且船長船寬均比“芝罘島”船大，因此，必須選擇平流進行駁船靠泊，且由7200HP與4000HP兩艘拖輪協(xié)助。駁船靠泊后同時帶纜至“芝罘島”船與“德瀛”船。

3.2 索具掛扣

駁船靠泊后，兩浮吊船旋轉(zhuǎn)兩吊機至駁船上方，進行索具掛扣，“德瀛”船主鉤下方為兩鋼絲繩圈，對應(yīng)鋼樁的吊點為兩樁頭吊耳，繩圈直接套至樁頭吊耳進行吊裝，以便后期快速摘鉤?！爸ヮ穽u”船主鉤下方為單根鋼絲繩圈，通過卸扣連接至鋼樁板式吊耳，后期需拆掉此吊耳。

3.3 吊裝核算

主吊機（“德瀛”）吊點距離樁端6m，輔吊機吊點距離樁端5m，對此過程進行簡單地數(shù)學(xué)建模得出如下結(jié)果：

鋼樁重量G為270T。

主吊機受力

輔吊機受力

兩吊力均在吊機承重范圍之內(nèi)，滿足吊裝要求。

3.4 立樁過程

兩浮吊船吊機同時帶力，水平提升鋼樁。鋼樁離開綁扎件30cm高度位置，停止提升，觀察鋼樁狀態(tài)，并檢查吊點、索具有無異常，待確定一切正常后，繼續(xù)緩慢提升鋼樁，至一定高度后，駁船撤離。此后，“德瀛”船吊鉤繼續(xù)提升，“芝罘島”船吊鉤開始緩慢下落，兩船適當調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度及跨距，確保鋼樁立樁過程穩(wěn)定。

立樁完成后，下端板式吊耳處于水面以上位置，將“芝罘島”船所連鋼絲拆掉，整個鋼樁由“德瀛”船主鉤吊立，立樁過程完畢。

4、立樁過程關(guān)鍵要點總結(jié)

4.1設(shè)計或選用合理的立樁工裝及吊裝索具。

多船就位對現(xiàn)場氣象海況要求較高，需根據(jù)現(xiàn)場流向流速及船舶條件設(shè)計合理的就位方式，且最好選擇較好海況且平流狀態(tài)下立樁。

在保證運輸面積的前提下，運輸駁船盡量選擇具有自航能力且主尺度較小船舶，以便進出靈活方便。

4.2鋼樁吊點位置設(shè)置合理，鋼樁重量分配均在兩浮吊船的工作能力之內(nèi)。

4.3吊耳尺寸設(shè)置合理，強度滿足吊裝要求。

當前鋼樁下端吊耳為板式吊耳，立樁后需拆卸扣，施工有一定困難，可改進為自動脫落的U型扣，提高施工效率。

選擇吊高較大船舶，確保主施工浮吊船可將鋼樁完全立起。

確保兩浮吊船的跨距滿足立樁過程所需最大跨距要求。

整個立樁過程要求兩浮吊船配合默契，根據(jù)實際情況隨時調(diào)整吊機狀態(tài)及船舶位置，順利將鋼樁立起。

5、結(jié)語

現(xiàn)如今風機單樁基礎(chǔ)較為盛行，且朝重型化方向發(fā)展，重量可達800-900T，甚至1000T之多，市場上還沒有配套如此之重鋼樁的翻樁器。兩浮吊船立樁過程成為必選之施工工藝。實際施工也證明，該方案有效可行，可繼續(xù)對此施工工藝進行深入研究，進一步提高立樁效率。