裝配式腳手架在船舶改裝中的應(yīng)用

管 晉，董 亮，王君庫

（1．大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧大連 116113；2．上海船舶工藝研究所，上海 200032）

0 引言

隨著船舶市場的多元化發(fā)展，船東對船舶改裝的需求逐漸增加，船舶改裝技術(shù)在很多方面都取得了突破性進(jìn)展[1]。然而，腳手架工藝及應(yīng)用一直止步不前，很多船舶改裝工程仍采用傳統(tǒng)的管式腳手架工藝。管式腳手架工藝于20 世紀(jì)60 年代開始在我國推廣使用，隨著船舶改裝技術(shù)的發(fā)展，管式腳手架的低效、滯后、不靈活的缺點(diǎn)日益凸顯，已很難滿足現(xiàn)在船舶改裝技術(shù)的要求。改裝船舶的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大、船東對于船舶的改裝成本和周期要求較高，傳統(tǒng)管式腳手架工藝無法與船舶改裝技術(shù)相適應(yīng)，改裝船舶腳手架工藝亟待發(fā)展[2-3]。作為腳手架工藝的新興方向，裝配式腳手架具有效率高、安全性強(qiáng)的特點(diǎn)。本文對裝配式腳手架的設(shè)計(jì)步驟和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行介紹，并結(jié)合具體項(xiàng)目分析裝配式腳手架在船舶改裝中的實(shí)施效果。

1 裝配式腳手架介紹

裝配式腳手架是一種輕型組合式的工裝腳手架，可實(shí)現(xiàn)快速拆搭。工裝樣式的多樣化決定其可根據(jù)具體位置采用不同的工裝組合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速搭設(shè)。裝配式腳手架具有高效性、靈活性、安全性等三大特點(diǎn)。

1.1 高效性

在船舶改裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)的初期，可對各專業(yè)的圖紙進(jìn)行總結(jié)和歸納，并與現(xiàn)場相關(guān)部門進(jìn)行溝通，對需求進(jìn)行預(yù)判。在此基礎(chǔ)之上，開展全船裝配式腳手架預(yù)布置圖的策劃與實(shí)圖設(shè)計(jì)，施工人員可根據(jù)腳手架圖紙進(jìn)行高效搭設(shè)。然而，對于傳統(tǒng)管式腳手架，只有在實(shí)際需求產(chǎn)生后才能考慮布局搭設(shè)，施工過程具有很多不確定性，腳手架搭設(shè)的效率很低。

1.2 靈活性

裝配式腳手架選點(diǎn)非常靈活，不僅能滿足修船現(xiàn)場施工的各種突發(fā)要求，還能與柔性生產(chǎn)、靈活性生產(chǎn)和復(fù)雜性生產(chǎn)相適應(yīng)。

1.3 安全性

裝配式腳手架所用的全部工藝裝備均通過強(qiáng)度檢測，并嚴(yán)格按照圖紙要求進(jìn)行搭設(shè)，安全性可以得到保障。

2 裝配式腳手架的設(shè)計(jì)

結(jié)合將超大型油輪（Very Large Crude Carrier，VLCC）改裝為浮式生產(chǎn)儲油輪（Floating Production Storage and Offloading，F(xiàn)PSO）的“福將”項(xiàng)目，探究裝配式腳手架在船舶改裝中的實(shí)施效果。通過分析和研究前期圖紙，決定在艏延伸平臺、艉延伸平臺、上吸入口等區(qū)域使用裝配式腳手架。

2.1 艏延伸平臺區(qū)域

艏延伸平臺與原船結(jié)構(gòu)對接，需要重點(diǎn)考慮的施工位置為艏延伸平臺底板和原船結(jié)構(gòu)連接的圓弧形對接縫，以及2 個(gè)艉卸貨分段之間的對接縫。

傳統(tǒng)腳手架的搭設(shè)步驟：1）分段搭載；2）現(xiàn)場找點(diǎn)焊接吊耳進(jìn)行“生根”；3）搭設(shè)傳統(tǒng)吊架。此過程需要拖輪和高架車的配合，腳手架物料倒運(yùn)十分麻煩，搭設(shè)難度大，周期長，不利于推進(jìn)施工進(jìn)度。

艏延伸平臺裝配式腳手架搭設(shè)示意圖見圖1。在底部組合使用工裝件“A-2000”和“TA-1700”，在側(cè)面使用工裝件“B-F950”進(jìn)行通道閉合搭設(shè)。相較于傳統(tǒng)腳手架，裝配式腳手架的搭設(shè)方式更加簡潔高效，只要在分段預(yù)制階段焊接“生根”眼板，然后在分段搭載前預(yù)搭設(shè)工裝肘板即可。分段搭載后，腳手架能直接投入使用，可大幅減少吊車成本、腳手架搭設(shè)成本和時(shí)間成本。

圖1 艏延伸平臺裝配式腳手架搭設(shè)示意圖

2.2 艉延伸平臺區(qū)域

艉延伸平臺區(qū)域需要重點(diǎn)考慮的施工位置為甲板、底板與船體外板的合龍口，以及橫向框架和船體外板的合龍口。根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)如下搭設(shè) 方案：

1）第一層全部使用“B-F950”工裝件平行搭設(shè)。

2）第二層的甲板反頂區(qū)域全部使用“H-1650”工裝件倒掛搭設(shè)；舷側(cè)部位使用“A-2000”和“TA-1700”掛式工裝件進(jìn)行倒掛搭設(shè)。

3）第三層的舷側(cè)部位使用“A-2000”和“TA-1700”掛式工裝件進(jìn)行倒掛搭設(shè)；外板區(qū)域使用“B-F950”工裝件平行搭設(shè)；中間部位使用“A-1500”和“TA-1700”掛式工裝件進(jìn)行銜接搭設(shè)。

4）第四層全部使用“B-F950”工裝件平行搭設(shè)。

以D和Y兩港口城市為例，用實(shí)際數(shù)據(jù)研究以經(jīng)濟(jì)發(fā)展為導(dǎo)向的港口投資行為和以港口企業(yè)利潤最大為目標(biāo)的港口投資行為。

艉延伸平臺裝配式腳手架搭設(shè)示意圖見圖2。相較于傳統(tǒng)管式腳手架，裝配式腳手架的搭設(shè)方法更為安全規(guī)范，減少了大量后期切割、修復(fù)及補(bǔ)涂 工作，進(jìn)而大幅減少整體搭設(shè)成本。

圖2 艉延伸平臺裝配式腳手架搭設(shè)示意圖

2.3 上吸入口區(qū)域

如圖3 所示，上吸入口區(qū)域的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，難以定點(diǎn)，不易保證強(qiáng)度，故不宜采用傳統(tǒng)腳手架。裝配式腳手架可根據(jù)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)眼板，靈活使用工裝，并通過全局設(shè)計(jì)進(jìn)行整體搭設(shè)。搭設(shè)方案如下：

圖3 上吸入口區(qū)域裝配式腳手架搭設(shè)示意圖

1）第一層全部使用“B-F950”工裝件平行搭設(shè)。

2）第二層使用“A-2000”和“TA-1700”掛式工裝件進(jìn)行搭設(shè)。

3）第三層使用“A-2000”和“TA-1700”掛式工裝件進(jìn)行搭設(shè)，在肋板上焊接眼板并配合“B-F950”工裝件進(jìn)行搭設(shè)。

4）第四層和第五層在水平結(jié)構(gòu)上焊接眼板，并配合“B-F950”工裝件進(jìn)行搭設(shè)。

5）第五層和第六層在原船外板焊接少量眼板，并配合“B-F950”工裝件進(jìn)行搭設(shè)。

3 設(shè)計(jì)要素

裝配式腳手架主要由腳手架眼板、工裝肘板、立柱和踏板等4 部分組成。在組立階段，需要將腳手架眼板焊接到船體結(jié)構(gòu)，以此滿足“生根”需求。 在搭載前，需要通過螺栓將工裝肘板與腳手架眼板進(jìn)行固定連接，完成腳手架的預(yù)搭設(shè)。在分段搭載完成后，快速進(jìn)行腳手架踏板和欄桿立柱的安裝，進(jìn)而完成腳手架的搭設(shè)工作。

4 技術(shù)要點(diǎn)

4.1 腳手架零件和工裝肘板的選用

根據(jù)各個(gè)分段的特點(diǎn)合理選擇腳手架零件和工裝肘板。其中，腳手架零件包含腳手架眼板和腳手架眼環(huán)。甲板反頂結(jié)構(gòu)選擇腳手架眼環(huán)，其他結(jié)構(gòu)根據(jù)各自線型選擇合適型號的腳手架眼板。優(yōu)化后的腳手架零件及工裝肘板可有效減少腳手架的搭設(shè)量及船體外板零件的焊接量。

4.2 腳手架零件位置的確定

在腳手架使用結(jié)束后，需要對影響正常通行及暴露位置的零件進(jìn)行切割、打磨和補(bǔ)涂油漆等操作。在選擇零件位置時(shí)，要盡量不影響通行，爭取能隱藏在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，以便節(jié)省后期切割、打磨、補(bǔ)涂的工作量。

除此之外，在選定零件位置時(shí)還需要避讓船體、舾裝件、管系等結(jié)構(gòu)，盡量選擇結(jié)構(gòu)較少的位置。在完成布置圖之后，要再次檢查干涉問題，最大程度減少干涉數(shù)量。由于干涉問題通常在搭載階段暴露，腳手架零件及肘板的修正難度較大，還會對工程進(jìn)度造成不利影響，因此，要盡量在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段解決干涉問題，盡可能實(shí)現(xiàn)零干涉。

5 實(shí)施效果

“福將”項(xiàng)目完成了艏延伸平臺、艉延伸平臺及上吸入口等區(qū)域的腳手架搭設(shè)工作。相較于傳統(tǒng)腳手架，裝配式腳手架具有如下優(yōu)勢：

1）可有效減少搭設(shè)量、縮短搭設(shè)周期、提高搭設(shè)效率。

2）搭設(shè)過程需要經(jīng)過測繪和計(jì)算，安全性強(qiáng)。

3）可根據(jù)實(shí)際工程量實(shí)現(xiàn)靈活搭設(shè)。

4）后期切割、打磨、補(bǔ)涂的工作量很少，現(xiàn)場施工方便。

6 結(jié)論

腳手架在船舶改裝過程中應(yīng)用廣泛，本文介紹了裝配式腳手架的設(shè)計(jì)步驟和技術(shù)要點(diǎn)，并結(jié)合具體項(xiàng)目分析了裝配式腳手架在船舶改裝中的實(shí)施效果。研究表明：裝配式腳手架可明顯縮短改裝周期，顯著改善安全性。