83 m架高打樁船樁架制造工藝

譚新東，顧文捷

（泰州口岸船舶有限公司 技術(shù)中心，江蘇泰州 225313）

0 引言

83 m架高打樁船是一艘大型打樁專用工程船，適應(yīng)沿海海域多點(diǎn)錨泊作業(yè)和近海航區(qū)調(diào)遣，也可兼作起重使用，能打碼頭樁和橋梁樁。作業(yè)海域海況按蒲氏7級風(fēng)設(shè)計(jì)，在蒲氏6級風(fēng)以下使用。設(shè)計(jì)有義波高約H1/3=0.8 m，水流速度≤3.0 m/s（6 kn），作業(yè)水深20 m。樁架為打樁船的主要工作設(shè)備，錘擊沉樁和吊舉重物均要通過樁架進(jìn)行。本打樁工程船樁架質(zhì)量為210 t，樁架長度為76 m。

1 樁架主合攏胎架的制作

1.1 胎架的準(zhǔn)備

樁架在2號5萬噸船臺前總組場地制作合攏[1]，采用分片建造法建造，主體結(jié)構(gòu)呈倒三角形，在胎架上組裝。按樁架胎架圖在總組平臺面上制作樁架整體胎架[2]。

1.2 地線勘劃

先在總組面上定位胎架首尾端的位置，需將樁架底部前支腳位置朝向船臺設(shè)置，用激光經(jīng)緯儀劃出中間管中心線，并在距中心線1 m處設(shè)置一根檢驗(yàn)線，以便檢查中心線的偏差。以中間管中心線開出平臺3的角尺線，根據(jù)首尾端管中心尺寸（3100，10400）劃出左右兩管中心線。根據(jù)三根管的中心線劃出3平臺、起重平臺、吊錘平臺位置線，然后根據(jù)樁架理論線圖依次劃出各平臺位置線，最后劃出各胎架支撐架的十字位置線，具體劃線如圖1所示。地線勘劃完畢后，需報檢合格后方可放置胎架。

圖1 胎架示意圖

1.3 胎架的制作

胎架的制作過程按如下步驟進(jìn)行。

1）胎架擱置

中心位置胎架及管卡板需垂直于中心線，兩舷側(cè)胎架及卡板需與中心線偏離3°，使其垂直于兩舷側(cè)管中心位置線。

2）胎架上口管卡板設(shè)置

需用激光經(jīng)緯儀將兩舷側(cè)中心線引至胎架上口平臺面，然后在樁架上口平臺面開角尺線，開出的角尺線即為模板橫向中心定位線。

3）胎架上口管卡板定位

兩舷側(cè)位置按照11363定位高度拉鋼絲線，定出每個樁架平臺至鋼絲線中心高度。根據(jù)高度值修正胎架卡板下口余量，修正到位后吊上平臺面安裝。中心位置卡板中心鋼絲線為一斜直線，操作方法與兩舷位置相似。

樁架合攏時共計(jì)需21只胎架，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況需對胎架管進(jìn)行適當(dāng)輔助支撐加強(qiáng)。

所有支撐胎架管下口需與地面預(yù)埋鐵有效焊接，無預(yù)埋鐵位置需加斜支撐加強(qiáng)。

胎架制作完畢后需報質(zhì)檢部門認(rèn)可，確認(rèn)無誤后方可吊裝樁架合攏。

1.4 胎架的定位

將焊好后的胎架按定位十字線豎起，檢測其中心線是否與平臺管中心線對準(zhǔn)，前后、左右垂直。后主管第一根胎架中心距樁架后夾腳軸承座孔中心向前3 017 mm定位，后主管的其它胎架按圖紙標(biāo)識間距定位。完畢后用激光經(jīng)緯儀或者拉鋼絲線，找出胎架高度線（此線為一傾斜直線），校正模板中心高度，最終安實(shí)際尺寸切割模板，打磨完畢。同樣，前主管胎架按照此方法設(shè)置胎架卡位模板。

胎架豎立好找準(zhǔn)后，檢測胎架的高度是否符合樁架胎架圖的要求，前主管中心是否在一個水平點(diǎn)上，并測量兩前主管胎架中心線的距離是否符合要求。誤差需控制在±1 mm以內(nèi)。

2 樁架建造工藝

2.1 組裝要點(diǎn)及四分線設(shè)置

1）組裝要點(diǎn)

相鄰兩主管的縱向接縫相差180°，并確保合攏后管的縱向接縫在左右兩舷方向，嚴(yán)禁卷管縫出現(xiàn)在上下口位置。

2）管對接前四分線的設(shè)置

將管對接縫隙轉(zhuǎn)動到水平位置，用一校直木樣條上擱水平尺找出水平位置線，并在木樣條上標(biāo)出中心線。上下口用線錘找出管上下口中心位置。最后將四分線全部用樣銃打上100 mm長度的樣銃點(diǎn)。所有管按以上方法依次劃出四分線，管節(jié)點(diǎn)放樣按四分線展開的薄膜樣板劃線，管兩端位置標(biāo)劃清楚。管子上應(yīng)標(biāo)出編號及上下位置，以免安錯位置。

2.2 樁架前主管分片小組

1）地線勘劃

在總組胎架旁地上劃出兩管中心線及各平臺中心線，劃出撐管中心線，勘劃完畢后逐一檢測主管與撐管之間的對角線是否相等。

2）胎架制作

此前主管采用龍口面做小組胎架面，用角鋼等型材、卡位模板做左右主管的平臺胎架，胎架高度約800 mm，寬度約為1 000 mm，保證模板胎架中心線對準(zhǔn)管中心線，檢測模板的平直度，檢查無誤后將胎架加支撐，固定焊牢，報驗(yàn)合格后方可吊裝。

3）吊裝前主管

將左右兩主管依次吊上平臺胎架，管的中心線與模板中心線對準(zhǔn)，縱向端口線需與各平臺線標(biāo)注尺寸保持一致，并需控制兩端橫截面在同一平面內(nèi)。相鄰兩管的縱向接縫相差180°，并確保合攏后管的縱向接縫在左右兩舷。兩管定位后，測量兩管中心線之間的距離是否符合圖紙要求。

將兩主管支架的撐管、平臺管從上至下逐一吊上平臺胎架，進(jìn)行定位，管的輪廓線與地線的位置線校準(zhǔn)，定位焊。

圖2 雙數(shù)焊工對稱施焊

平臺5與平臺6之間的主管接縫不焊，待翻身至主胎架合攏時再焊接。

焊接過程[3-4]中先焊主管對接縫，后焊支架與主管的焊縫。每條焊縫應(yīng)在一個熱周期內(nèi)完成，盡可能避免中斷。采用雙數(shù)焊工對稱施焊時，焊接順序如圖2所示。

采用單個焊工單獨(dú)焊接一個管節(jié)點(diǎn)時，焊接順序如圖3所示。

圖3 單個焊工單獨(dú)焊接

各焊接參數(shù)如表1和表2所示。須注意，實(shí)際操作時焊接工藝參數(shù)允許上下15%調(diào)節(jié)。前片建造完畢后反線要求：兩前片建造完畢后為方便在總組胎架面的合攏及檢測，需將地面中心線反至前片的各平臺下口，并偏移1 000 mm打上檢驗(yàn)線及樣銃眼。各平臺中心線也須反在平臺箱梁下口并做好標(biāo)記。

表1 主管氬弧焊打底的參數(shù)

表2 CO2藥芯焊絲氣體保護(hù)焊參數(shù)

3 主樁架合攏

3.1 樁架后夾腳預(yù)定位

將組裝好的后夾腳吊上胎架平臺，將后夾腳中心軸承孔橫向定位于3號平臺線，縱向中心與樁架中心線保持一致。在撐桿轉(zhuǎn)軸下方擱置400 mm高鋼支撐箱或圓鋼管，將后夾腳慢慢向下擱置，一直座落至胎架9的卡板及支撐箱上面，核對中心線及平臺線，確認(rèn)無誤后將后夾腳定位焊牢。

3.2 后主管定位

后主管分五小片吊上胎架進(jìn)行合攏，為防止調(diào)整縱傾時鋼管的滑動，需對鋼絲繩做雙扣捆綁形式。吊裝合攏時靠后夾腳的管需預(yù)先合攏，劃出對管中心線及外圈輪廓線。第一根后主管與后夾腳組裝完畢后將第二根后主管吊裝合攏需緩慢對接至第一根管合攏端口，另一端順勢擱置于胎架的模板面。粗定位后，核對管中心線與地線的縱向偏差，高度偏差，橫向偏差三者均需控制在±1mm。第二根管定位完畢后，再依次吊裝后面的管，按照前面方法定位及檢測。在復(fù)檢無誤后，用馬板將所有管定位好后再焊接。

3.3 前主管定位

前主管也分兩大片吊上胎架進(jìn)行合攏，將對接好的第一片（此片做定位片）前主管翻身后吊上胎架，前后按平臺6～8輪廓線找準(zhǔn)位置，兩端橫截面中心線與卡位模板中心線對準(zhǔn)，片中心線與中縱線重合（用偏移的1 000 MARK檢驗(yàn)線核對），比對管中心線與地線的偏差值是否滿足要求，其偏差應(yīng)控制在5 mm以內(nèi)，完畢后用水平軟管檢測其四角水平，定位焊。然后吊裝第二片前主管，一端中心線對準(zhǔn)定位管中心線，另一端中心線垂直平臺中心線，用水平軟管檢測四角水平，定位焊。

3.4 兩側(cè)斜撐管以及中間平臺的安裝

除平臺1即抱樁平臺需預(yù)制外，其他平臺均需逐一吊裝至總組段上安裝。斜撐管的安裝順序如圖4所示，按自上而下，自左向右安裝。

3.5 吊樁平臺及吊錘平臺的安裝

起重平臺與吊錘平臺分別制作完畢后與中間連接管總組成一個小段后再與主管合攏[5]。

圖4 平臺管安裝順序圖

合攏前在吊樁平臺下口需標(biāo)劃上主管位置線和外圈的100 MARK檢驗(yàn)線，供合攏對位檢驗(yàn)用。吊裝時水平軟管測量橫向水平，垂向投影線與地上平臺位置地線對準(zhǔn)后，與胎架撐牢加固定位后再焊接。

4 樁架龍口吊裝

吊裝前根據(jù)樁架兩前支管中心線，用激光經(jīng)緯儀找點(diǎn)，拉出龍口高度定位線，并拉出樁架中心線。吊裝龍口，定位時其中心線與樁架中心線對準(zhǔn)，兩邊錘滑道與兩條高度定位線平齊，龍口上下端對準(zhǔn)樁架上相應(yīng)位置，定位。

5 鑄、鍛件鏜孔時機(jī)

1）后夾腳下拔銷軸承座：樁架結(jié)構(gòu)全部制造完畢后精鏜到位；

2）后夾腳撐桿轉(zhuǎn)軸軸承座：在精加工車間精鏜到位后分段安裝；

3）滑道上拔銷軸承座：樁架結(jié)構(gòu)全部制造完畢后精鏜到位；

4）前支腳套筒鑄鋼件：樁架結(jié)構(gòu)全部制造完畢后精鏜到位；

5）前支腳本體套筒鍛鋼件：待分段合攏完畢后在象鼻梁上安裝，焊接結(jié)束后拉線精鏜到位；

6）變幅油缸底座鍛鋼件：待樁架船臺合攏定位完畢后，現(xiàn)場精鏜到位。

6 注意事項(xiàng)

前支腳軸中心及后夾腳上下拔銷軸中心、變幅油缸底座軸中心線平行度控制有如下注意事項(xiàng)。

1）上下插拔銷軸中心需按照定位尺寸定位施工，最終二軸拔銷孔中心線平行度控制在0.05 mm以內(nèi)。

2）為保證前支腳軸中心與前支腳座軸中心、后夾腳上下插拔銷軸中心的平行度，須嚴(yán)格控制各軸安裝時與中心線、平臺角尺線的尺寸數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)超差須及時整改。另前支腳安裝時須綜合考慮后夾腳與前支腳座的軸中心平行度誤差，在將兩者安裝尺寸確定并比對后，再依據(jù)最終調(diào)整的尺寸安裝前支腳座。安裝焊接時需隨時監(jiān)測前支腳兩邊同心度，須嚴(yán)格控制焊接變形。

3）變幅油缸底座安裝時須在打樁船主船體合攏結(jié)束后安裝，安裝時須開出前支腳中心線、角尺肋位線作為安裝基準(zhǔn)線。先粗定位，在復(fù)核完實(shí)際測量數(shù)據(jù)不超過鏜孔余量（余量12 mm）后方可燒焊，最后進(jìn)行變幅油缸底座的精加工。

7 結(jié)論

打樁船樁架的裝配和焊接工藝程序是保證樁架建造質(zhì)量的根本。嚴(yán)格遵循科學(xué)規(guī)律，用科學(xué)的態(tài)度制訂合理的施工工藝程序，并切實(shí)遵守工藝程序施工就可以保證樁架的安裝質(zhì)量。本文對83 m架高打樁船樁架的建造方案、焊接工藝、檢驗(yàn)措施進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并制定了樁架的裝配焊接工藝流程。實(shí)船焊接結(jié)果表明，通過此工藝裝配焊接的樁架，焊接變形較小，裝配精度滿足要求。

[1]中國船級社. 鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范[M]. 北京:人民交通出版社, 2015.

[2]徐兆康. 船舶建造工藝學(xué)[M]. 北京: 人民交通出版社, 2000.

[3]吳純輝. 船舶焊接工藝[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué)出版社, 1996.

[4]芮樹祥. 焊接工藝學(xué)[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué)出版社, 1998.

[5]施克非. 船舶裝配工[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社,2008.