FPSO改装主甲板换新工程中倒挂式脚手架的应用

吴晓东，雷 勇，付志斌

（广州广船国际股份有限公司，广州510382）

1 概述

FPSO改装是将VLCC改装为FPSO的工程项目，主甲板换新是改装的重要内容。该项目新换主甲板共划分为14个总段，在每道纵舱壁及船舯处设有5道纵向合拢缝，在总段间设有横向合拢缝，这些合拢缝需要搭设倒挂脚手架才能施工。为承载重量巨大的生产模块，新换主甲板增加了多条高为2 m的甲板纵桁（如图1所示），这些纵桁为甲板倒挂脚手架搭拆制造了很大困难，本工程改进了常用的挂钩式挂架完成了该脚手架项目。

图1 主甲板总段结构示意图

2 倒挂式脚手架受力分析

以受力条件最苛刻的三层挂架（如图2所示）为例进行受力计算，以确定脚手架小横杆的最大安全跨距L。因该挂架仅最下层平台为作业面，故只在该平台加载施工载荷q（依据JGJ130-2011，取q=3 kN/m2）。

图2 三层挂架结构示意图

（1）挂钩承载力分析

经试验得知挂钩的承载能力Fmax=8.36 kN，单只挂钩受力N为：

式中：N—挂钩受力；q—施工载荷；m—脚手架单层单位面积重量；A—脚手架受力面积；L—小横杆跨距。

（2）小横杆承载能力计算

根据JGJ130-2011，将钢管简化为两端简支的单跨梁，梁上分布力qtube为：

钢管的最大弯矩Mmax为：

钢管承受的最大正应力ρmax为：

式中：Wtube—钢管截面抗弯截面模量。

根据JGJ130-2011，钢管的抗弯极限为205MPa，即ρmax≤205MPa，可得小横杆最大跨距Lm2=1.32m。

因Lm1> Lm2，故挂架的最大安全跨距由钢管的承载能力决定，只要小横杆跨距L小于1.32m，该脚手架的承载能力就能满足规范要求。

3 倒挂式脚手架搭设

综合考虑新换主甲板结构及总段划分，除去拆除原船主甲板所搭设落地脚手架的区域，倒挂脚手架搭设的主要区域为：所有纵舱壁的非结构面、船舯纵向合拢缝下方和所有横向合拢缝两侧。

3.1 外纵壁附连脚手架

外纵壁附连脚手架为三层，总高度5 200 mm，脚手架最低点低于纵舱壁横对接缝280mm。由于外纵壁非结构面设有通道，阻挡了内侧吊钩的延伸，在通道下方增加一列脚手码。该脚手架主要用作外纵壁下脚横对接缝施工，主要工作面及通道均为脚手架最下层平台。

随着船宽变窄外纵壁剧烈收缩，而外纵壁通道距基线高度保持不变，受甲板梁拱影响外纵壁附连脚手架第二层内外吊钩出现高差，最大值约650mm。如不进行高差修正，脚手架将大幅倾斜，影响其使用安全性。使用链条对脚手架高度进行调整，使脚手架基本处于水平状态，如图3所示。

图3 外纵壁附连脚 手架链条调整示意图

3.2 内纵壁附连脚手架

内纵壁附连脚手架的搭设型式如图4所示。该脚手架为三层，总高度5 300mm，脚手架最低点低于纵舱壁横对接缝600 mm。该脚手架主要用作内纵壁下脚横对接缝施工，主要工作面及通道均为脚手架最下层平台。

图4 内纵壁附连脚手 架搭设示意图

受制于分段划分，包含右舷内纵壁的总段在吊装时须向左舷移动200 mm，导致右舷内纵壁附连脚手架与原船右舷内纵壁碰撞，阻碍吊装。采用在脚手架与内纵壁之间增加斜支撑的方式保水平距离，分段到位后拆除斜支撑，使水平距离恢复到150 mm左右，保证作业安全。

3.3 船舯合拢缝脚手架

船舯合拢缝脚手架搭设型式如图5所示。该脚手架为两层，由于合拢缝处有突出的T型材及扁铁，为不阻碍吊装，上层脚手架呈上大下小状，最窄处宽度为1040mm。该脚手架主要用于甲板中纵合拢缝及肋板的立对接缝的焊接，工作平面为上层平台，由于上层平台不连通，以下层平台为主要通道。

图5 船舯合拢缝脚手架 搭设示意图

3.4 横向合拢缝脚手架

横向合拢缝脚手架搭设型式如图6所示。该脚手架用于甲板、纵骨、纵桁的横向对接，因纵桁高达2m，单层脚手架无法施焊，因此该脚手架为两层结构，横向合拢缝脚手架工作面布置如图6所示，其主要工作平面为上层平台，并以下层平台为通道。

图6 横向合拢缝脚手架搭 设型式示意图

4 倒挂式的脚手架拆除

受主甲板结构限制，主甲板挂架拆除的流程必须严格控制。以NO.2右边油舱为例，介绍主要拆除流程：

(1) 拆除没有出入口的横向合拢缝；

(2)拆除内、外纵壁附连脚手架。在拆除过程中应遵循“由下至上，相互搭接”的原则，三层同时拆除时，为防干扰上下层脚手架的拆除界面应至少保证4 m左右的距离；

（3）拆除未拆完的所有脚手架。

5 脚手架搭设方式的改进

（1）船舯合拢缝脚手架的改进

船舯合拢缝脚手架呈上大下小形状，导致船舯甲板合拢缝施工困难。在脚手架使用过程中对该处脚手架进行了改进：使用工装、跳板等增加一条工作通道，使人员可以站于新增工作通道上施工。

（2）纵壁附连脚手架的改进

内、外纵壁附连脚手架为三层结构，最下层平台兼做工作平台与通道。使用后发现最上层脚手架使用频率不高，在后续项目施工中，取消纵壁附连脚手架的最上层平台，使搭、拆架工作量大幅减少，脚手架重量降低，而且，上层平台高度大幅增加，可用作通道，也有利于施工展开和人员行走。

6 小结

脚手架是安全施工的基本保证。FPSO CDM主甲板换新工程中的倒挂式脚手架，施工作业面复杂，对脚手架设计提出了很高要求，复杂的甲板结构更为脚手架的搭、拆制造了很大困难。通过使用先小规模实验后大范围铺开的方法，并在搭架前规划拆架路径，保证了脚手架“搭得上、用得好、拆得顺”。但工程也暴露出了许多问题，如脚手码安装方向与拆架方向不同造成部分脚手架难以拆除等，通过施工人员的努力，该倒挂式脚手架工程最终顺利完成，保障了FPSO CDM改装项目的安全施工。