導(dǎo)管架鋼樁SPMT小車側(cè)向和尾向裝船方法的對(duì)比分析

王瑞平

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島，266520）

引言

樁基式導(dǎo)管架一般通過(guò)鋼樁在海底進(jìn)行固定的，鋼樁為直管式鋼結(jié)構(gòu)，具有長(zhǎng)度長(zhǎng)、直徑大、重量沉的特點(diǎn)，鋼樁在陸地建造完工后需進(jìn)行裝船隨駁船運(yùn)輸?shù)胶Ｉ线M(jìn)行導(dǎo)管架固定，如圖1所示。

圖1 鋼樁固定導(dǎo)管架示意圖

傳統(tǒng)的導(dǎo)管架鋼樁裝船方式一般使用履帶吊或浮吊進(jìn)行吊裝裝船，這種吊裝裝船方式具有成本高、工期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，而使用SPMT進(jìn)行鋼樁裝船可很好的解決上述傳統(tǒng)鋼樁吊裝裝船的缺點(diǎn)，給鋼樁裝船提供了一種更為經(jīng)濟(jì)高效的方法。SPMT為自行模塊運(yùn)輸車（Self-Propelled Modular Transporter）的簡(jiǎn)稱，具有可自由拼接、同步性好、運(yùn)行靈活等特點(diǎn)，SPMT運(yùn)輸及裝船是近些年世界上被廣泛應(yīng)用于各種模塊化結(jié)構(gòu)運(yùn)輸及裝船工作中的一種方法。SPMT樣式如圖2所示。

圖2 SPMT樣式示意圖

本文主要依托南海某導(dǎo)管架鋼樁項(xiàng)目，詳細(xì)介紹運(yùn)用SPMT進(jìn)行鋼樁裝船的兩種方法，并對(duì)兩種方法優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，為今后類似導(dǎo)管架鋼樁的SPMT裝船提供參考。

1 某導(dǎo)管架鋼樁項(xiàng)目概況

南海某導(dǎo)管架鋼樁項(xiàng)目位于南海北部海域，海域水深約64～70m，此油田為樁基式導(dǎo)管架平臺(tái)開(kāi)采，該導(dǎo)管架重約8000噸，固定該導(dǎo)管架的鋼樁共12根，單根鋼樁直徑2438mm，單根鋼樁最大重量約575噸，鋼樁總重約6852噸。具體鋼樁數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 某導(dǎo)管架鋼樁項(xiàng)目數(shù)據(jù)

2 鋼樁SPMT側(cè)向裝船方法

鋼樁SPMT側(cè)向裝船方法是指鋼樁陸地建造完工后，運(yùn)輸鋼樁的駁船側(cè)靠在碼頭，SPMT運(yùn)輸鋼樁從駁船側(cè)面上船。

2.1 鋼樁陸地?cái)[放

鋼樁整體接長(zhǎng)后使用履帶吊將鋼樁吊裝至碼頭擺放位置的運(yùn)輸框架上，運(yùn)輸框架需要6套，運(yùn)輸框架安置在場(chǎng)地墊墩上，場(chǎng)地墊墩采用1200mm混凝土塊，按要求擺放場(chǎng)地墊墩后，安裝運(yùn)輸框架底層的橫梁和立柱，底層的橫梁和立柱均使用H350*350*15*20型鋼。完成底層鋼樁就位后安裝運(yùn)輸框架中層的橫梁，中層的橫梁使用H350*350*15*20型鋼，完成上層鋼樁就位后安裝運(yùn)輸框架頂層的橫梁，頂層的橫梁使用H200*200*8*12型鋼。

圖3 側(cè)向裝船鋼樁陸地?cái)[放示意圖

2.2 鋼樁SPMT側(cè)向裝船

駁船側(cè)向?？吭诖a頭并完成系泊，選取合適的潮汐時(shí)間進(jìn)行鋼樁SPMT裝船，裝船前在駁船甲板上安裝6套海運(yùn)支墩，布置碼頭與駁船側(cè)舷之間的裝船棧橋9套，清理碼頭和駁船上阻礙SPMT裝船的障礙物。具體裝船步驟如下：

第一步：SPMT車組調(diào)試按照分組進(jìn)行內(nèi)部連接。對(duì)照運(yùn)輸框架上標(biāo)注的進(jìn)車位置SPMT駛?cè)脘摌哆\(yùn)輸框架下，降低SPMT確保和運(yùn)輸框架下表面存在一定間隙。每一列SPMT使用對(duì)應(yīng)的液壓支撐系統(tǒng)單獨(dú)升高，直到SPMT與運(yùn)輸框架的下表面接觸，然后SPMT液壓支撐系統(tǒng)繼續(xù)升高至運(yùn)輸框架和場(chǎng)地墊墩分離。

圖4 側(cè)向裝船SPMT布置示意圖

第二步：SPMT承載運(yùn)輸框架及鋼樁向駁船行駛，通過(guò)往駁船里面注水或者抽水（取決于潮汐情況）使駁船橫傾以達(dá)到駁船與碼頭垂直高差滿足SPMT裝船要求，SPMT承載鋼樁慢慢的行駛到棧橋上，全程觀察駁船側(cè)舷與碼頭垂直高差并配合駁船調(diào)載，在滿足要求情況下繼續(xù)緩慢行駛SPMT至駁船上，當(dāng)SPMT所有的輪子都上船后，SPMT繼續(xù)在駁船上行駛到達(dá)設(shè)定的就位位置。

第三步：當(dāng)運(yùn)輸框架到達(dá)海運(yùn)支墩上的正確位置時(shí)，SPMT開(kāi)始降低運(yùn)輸框架。運(yùn)輸框架和海運(yùn)支墩接觸后，SPMT液壓懸掛系統(tǒng)逐漸減壓，直到所有的重量轉(zhuǎn)移至海運(yùn)支墩上。逐列降低SPMT高度直到運(yùn)輸框架大梁的下翼緣和SPMT之間出現(xiàn)了足夠的間隙。通過(guò)駁船調(diào)載配合，將運(yùn)輸框架下面的SPMT從駁船側(cè)舷駛離，撤出裝船棧橋，完成鋼樁SPMT側(cè)向裝船。

圖5 鋼樁SPMT側(cè)向裝船示意圖

圖6 SPMT側(cè)向駛離駁船示意圖

圖7 尾向裝船鋼樁陸地?cái)[放示意圖

3 鋼樁SPMT尾向裝船方法

鋼樁SPMT尾向裝船方法是指鋼樁陸地建造完工后，運(yùn)輸鋼樁的駁船尾靠在碼頭，SPMT運(yùn)輸鋼樁從駁船尾端上船。

3.1 鋼樁陸地?cái)[放

鋼樁整體接長(zhǎng)后使用履帶吊將鋼樁吊裝至碼頭擺放位置的運(yùn)輸框架上，運(yùn)輸框架安置在場(chǎng)地墊墩上，場(chǎng)地墊墩采用400mm混凝土塊和1200mm混凝土塊組合的形式，場(chǎng)地墊墩高度為1600mm。按要求擺放場(chǎng)地墊墩后，安裝運(yùn)輸框架底層的橫梁和立柱，底層的橫梁使用H1000*500*20*30組合梁，立柱使用H1000*500*20*30組合梁和H350*350*15*20型鋼。完成底層鋼樁就位后安裝運(yùn)輸框架中層的橫梁，中層的橫梁使用H1000*500*20*30組合梁，完成上層鋼樁就位后安裝運(yùn)輸框架頂層的橫梁，頂層的橫梁使用H200*200*8*12型鋼。

3.2 鋼樁SPMT尾向裝船

駁船尾部?？吭诖a頭并完成系泊，選取合適的潮汐時(shí)間進(jìn)行鋼樁SPMT裝船，裝船前在駁船甲板上安裝海運(yùn)支墩，布置碼頭與駁船尾部之間的裝船棧橋，清理碼頭和駁船上阻礙SPMT裝船的障礙物。具體裝船步驟如下：

第一步：SPMT車組調(diào)試按照分組進(jìn)行內(nèi)部連接。對(duì)照運(yùn)輸框架上標(biāo)注的進(jìn)車位置SPMT駛?cè)脘摌哆\(yùn)輸框架下，降低SPMT確保和運(yùn)輸框架下表面存在一定間隙。每一列SPMT使用對(duì)應(yīng)的液壓支撐系統(tǒng)單獨(dú)升高，直到SPMT與運(yùn)輸框架的下表面接觸，然后SPMT液壓支撐系統(tǒng)繼續(xù)升高至運(yùn)輸框架和場(chǎng)地墊墩分離。

圖8 尾向裝船SPMT布置示意圖

第二步：SPMT承載運(yùn)輸框架及鋼樁向駁船行駛，通過(guò)往駁船里面注水或者抽水（取決于潮汐情況）使駁船縱傾以達(dá)到駁船與碼頭垂直高差滿足SPMT裝船要求，SPMT承載鋼樁慢慢的行駛到棧橋上，全程觀察駁船尾部與碼頭垂直高差并配合駁船調(diào)載，在滿足要求情況下繼續(xù)緩慢行駛SPMT至駁船上，當(dāng)SPMT所有的輪子都上船后，SPMT繼續(xù)在駁船上行駛到達(dá)設(shè)定的就位位置。

圖9 鋼樁SPMT尾向裝船示意圖

第三步：當(dāng)運(yùn)輸框架到達(dá)海運(yùn)支墩上的正確位置時(shí)，SPMT開(kāi)始降低運(yùn)輸框架。運(yùn)輸框架和海運(yùn)支墩接觸后，SPMT液壓懸掛系統(tǒng)逐漸減壓，直到所有的重量轉(zhuǎn)移至海運(yùn)支墩上。逐列降低SPMT高度直到運(yùn)輸框架大梁的下翼緣和SPMT之間出現(xiàn)了足夠的間隙。通過(guò)駁船調(diào)載配合，將運(yùn)輸框架下面的SPMT從駁船尾部駛離，撤出裝船棧橋，完成鋼樁SPMT尾向裝船。

圖10 SPMT尾向駛離駁船示意圖

4 兩種裝船方法對(duì)比分析

4.1 裝船成本對(duì)比

從上文描述及表2中可以看出，設(shè)備方面，SPMT側(cè)向裝船比SPMT尾向裝船多使用20軸線的SPMT設(shè)備；裝船工裝方面，運(yùn)輸框架SPMT側(cè)向裝船比SPMT尾向裝船少使用99噸材料，裝船支墩SPMT側(cè)向裝船比SPMT尾向裝船多使用148噸材料，裝船棧橋SPMT側(cè)向裝船比SPMT尾向裝船多使用107.8噸材料，裝船工裝裝船支墩SPMT側(cè)向裝船比SPMT尾向裝船多使用156.8噸材料，綜上可以看出，無(wú)論是對(duì)SPMT設(shè)備資源的需求還是對(duì)裝船工裝的需求，鋼樁SPMT側(cè)向裝船都要比鋼樁SPMT尾向裝船多，鋼樁SPMT側(cè)向裝船成本相對(duì)較高。

表2 兩種裝船方式成本對(duì)比表

4.2 裝船工效對(duì)比

從上文描述可知，裝船用時(shí)主要包含SPMT從陸地運(yùn)輸鋼樁至駁船后離開(kāi)駁船的行駛用時(shí)和鋼樁在駁船就位后運(yùn)輸框架與海運(yùn)支墩之間焊接用時(shí)。從表3中可以看出，SPMT行駛用時(shí)方面，SPMT側(cè)向裝船相比SPMT尾向裝船約節(jié)約0.4小時(shí)，但在運(yùn)輸框架與海運(yùn)支墩之間焊接用時(shí)方面，SPMT側(cè)向裝船相比SPMT尾向裝船要多花約10小時(shí)，通過(guò)對(duì)比可以看出SPMT尾向裝船相比SPMT側(cè)向裝船在工效方面更高。

表3 兩種裝船方式工期對(duì)比表

4.3 駁船要求對(duì)比

鋼樁SPMT側(cè)向裝船需要駁船側(cè)舷與碼頭之間保持一定的高度差，裝船期間根據(jù)高度差要求駁船需要在裝船時(shí)間段內(nèi)橫向調(diào)載，側(cè)向裝船時(shí)從SPMT接觸裝船棧橋到SPMT全部接觸駁船，SPMT行程約32.4m，根據(jù)表3中SPMT行駛速度，SPMT從接觸裝船棧橋到完全接觸駁船用時(shí)約0.065h,駁船需要在0.065h內(nèi)完成約7000噸貨物上船的橫向調(diào)載。

鋼樁SPMT尾向裝船需要駁船尾部與碼頭之間保持一定的高度差，裝船期間根據(jù)高度差要求駁船需要在裝船時(shí)間段內(nèi)縱向調(diào)載，尾向裝船時(shí)從SPMT接觸裝船棧橋到SPMT全部接觸駁船，SPMT行程約113.8m，根據(jù)表3中SPMT行駛速度，SPMT從接觸裝船棧橋到完全接觸駁船用時(shí)約0.228h,駁船需要在0.228h內(nèi)完成約7000噸貨物上船的縱向調(diào)載。

駁船調(diào)載對(duì)整個(gè)鋼樁SPMT裝船成功與否起決定性作用，綜上對(duì)比，在駁船調(diào)載方面，鋼樁SPMT裝船縱向調(diào)載比橫向調(diào)載時(shí)間更加充足，安全性和可實(shí)施性更好。

5 結(jié)論

本文以南海某樁基式導(dǎo)管架項(xiàng)目鋼樁為依托，主要介紹了陸地建造完成后的鋼樁SPMT側(cè)向和尾向兩種裝船方法，并從裝船成本、裝船工效、駁船要求的影響等多個(gè)方面對(duì)這兩種裝船方法進(jìn)行對(duì)比，綜合分析其優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)對(duì)比分析可以看出，對(duì)于鋼樁SPMT裝船，采用尾向裝船方式比采用側(cè)向裝船方式更具適用性和經(jīng)濟(jì)性，本結(jié)論可供今后其他導(dǎo)管架鋼樁項(xiàng)目SPMT裝船進(jìn)行參考。