一种自升式平台桩腿超高坞内吊装方法

檀 辉，林 伟，张黎伟，王 华，兰敏东

（金海重工股份有限公司，浙江舟山 316200）

一种自升式平台桩腿超高坞内吊装方法

檀 辉，林 伟，张黎伟，王 华，兰敏东

（金海重工股份有限公司，浙江舟山 316200）

桩腿吊装是自升式平台搭载难点之一，而桩腿超高则增加了吊装的难度，使得超高段只能在码头搭载，不仅耽误周期，而且增加了建造成本。文章从我厂在建船舶90米自升式平台出发，分析其桩腿超高情况，解决超高桩腿坞内吊装搭载问题。此法将搭载环节前移，不仅减少码头占用周期，而且提高了搭载效率。

顶端桩腿；超高；吊装

0 前言

90米自升式平台是我司第一艘在建海工类船舶，该船首尾共4条对称分布的桩腿，每条桩腿（包括桩靴）高度为90米，该船所在船坞深度约为14米，船坞内龙门吊吊钩底部距地面实际高度为71.98米，顶端桩腿长度约为8.2米。如果该桩腿顶端分段在坞内吊装，则会超出龙门吊大梁高度，无法按正常方法完成坞内搭载。其他船厂一般也都是在该类型船出坞后，在码头进行搭载，这样不仅延长了码头占用周期，也会相应的增加船舶建造成本。

我司欲通过对该桩腿顶端分段增加配重的方式，改变其吊钩中心并使其重心下移，从而使搭载吊环位置下移，然后采用龙门吊1#钩或2#钩单钩起吊，另一钩也采用相应配重的方式进行搭载，使该顶端桩腿在坞内搭载成为可能。这样不仅可以提高船舶搭载效率，减少码头占用周期，也会相应的减少船舶建造成本。

1 提出问题

90米自升式平台的每条桩腿共划分为6个分段，最下端为桩靴（321分段），其余部分为带齿条的圆柱形桩腿分段，分段名由下至上依次为322分段至326分段。除顶端桩腿326分段外，其余桩腿总高度为81800mm。该船所在船坞深度为14000mm，龙门吊大梁距基高度为76000mm。由于81800＜14000+76000，故321分段至325分段搭载时都不会受到高度限制。顶端桩腿326分段高度为8200mm，当其搭载时顶端高度距基至少为90000mm，就会超出龙门吊大梁的高度和船坞深度之和，导致其无法按正常方式顺利完成坞内搭载。

2 问题分析

该船所在船坞深度及龙门吊大梁高度等数据，详见表1。

表1 船坞深度及龙门吊大梁高度等数据

由此表可以看出，顶端桩腿在搭载时，已超过龙门吊大梁高度，若采用3#钩搭载，则顶端桩腿会卡在龙门吊大梁之间；若采用1#钩和2#钩一起搭载，则吊钩高度不够，并且桩腿也会卡在大梁之间；若采用1#钩或2#钩单独搭载，另一钩配重的方式，顶端桩腿会碰到龙门吊大梁，并有可能使大梁损坏。

综上可看出，第一种和第二种吊装方式是无法进行搭载的，而第三种方式虽然会碰着大梁，但是只要能解决这一问题，实现坞内搭载也是有可能的。

图1 桩腿搭载分析图

如果能改变顶端桩腿的重心，并使其右移，那么1#钩或2#钩单独搭载时，则能避免桩腿与大梁冲突（见图1）。由于该桩腿重心在圆柱中心线上，要想改变其重心则只能通过在其一侧增加配重的方式。

通过图1可以看出，龙门吊吊钩有一定宽度，而我司现有吊环的高度小于吊钩宽度，如果直接在桩腿侧壁装现有吊环，则钩子会碰到顶端桩腿侧壁，也会导致桩腿在吊装时有一定倾斜，这对搭载是不利的。所以只解决吊装高度问题还是不行的，必须保证吊装时桩腿的垂直度。

3 处理方案

该顶端桩腿重约40吨左右，可以通过对该桩腿右端增加40吨左右的压铁，以此来改变该分段的重心，使其重心位于桩腿右端；同时考虑到桩腿吊装的稳定性及吊钩的合适位置，该压铁必须越靠近桩腿下端越好。此外，龙门吊大梁另一端的钩子也应采用相应吨位的配重（约80吨）。对于现有吊环高度小于龙门吊吊钩宽度的问题，可以新设计一种高度满足要求的特殊吊环，但是该吊环必须满足吊装强度要求。具体方案见图2。

图2 顶端桩腿搭载示意图

3.1 该方案中需借助的特殊工装

1）“顶端桩腿吊装配重箱”工装

图3 配重箱

该工装使用方式：顶端桩腿配重时，在其内放置多块5吨或10吨压铁，根据需求调整配重重量，需结合支撑臂及靠臂共同使用。

2）“顶端桩腿配重支撑臂”（见图4）和“顶端桩腿配重靠臂”（见图5）工装

图4 配重支撑臂

图5 配重靠臂

使用方式：以上两个工装都安装在桩腿侧壁，配重箱放置在支臂上，并紧靠在靠臂上，实现配重箱与桩腿的结合，同时配重箱靠臂需要成对使用，在桩腿侧壁对称于齿条安装。

3）“齿条保护”工装

齿条保护工装（见图6）的作用：避免吊装时龙门吊吊钩损伤顶端桩腿侧壁的齿条，且该工装需两个结合起来使用，都在顶端桩腿侧壁对称于齿条安装。

4）“特殊吊环”工装[1]

图6 “齿条保护”工装

图7 “特殊吊环”工装

特殊吊环（见图7）作用：避免龙门吊吊钩与顶端桩腿碰着时引起顶端桩腿倾斜，从而保证顶端桩腿吊装的垂直度，便于现场搭载。

3.2 该方案需借助的其他辅助件：锚定装置（即B型吊环）

锚定装置的作用：不仅可以用来固定配重箱，而且可以在顶端桩腿与下端桩腿对接时，起到限制顶端桩腿摇摆的作用，从而起到高空搭载时的防风作用，并能提高搭载效率。

3.3 吊装流程

1）根据顶端桩腿分段吊装图纸安装相应的分段出胎、翻身、搭载吊环，以及相应的吊装反面加强；

2）顶端桩腿分段平吊，并翻身竖立；

3）根据图纸安装顶端桩腿搭载用配重工装、对接工装、锚定装置和齿条保护工装等，同时配好相应吨位的压铁，并用钢丝绳将配重箱与桩腿上的锚定装置固定好；

4）按照图纸要求进行吊钩钢丝绳的配备和挂钩，然后进行顶端桩腿搭载；

5）顶端桩腿分段搭载施工完毕后，按照正常程序进行桩腿配载工装的卸载作业。

4 注意事项

1）船坞超高分段吊装作业需经过相关质量安全监管部门许可，并且吊装前需对顶端桩腿吊装安全性进行检测[3]；

2）因桩腿材质为40EH36高强度钢，故吊环及锚定装置焊接时需进行焊前预热，预热温度为100～150℃；焊接过程中，应保持100～150℃的层间温度[4]；

3）吊环属于危险结构件，焊后需进行无损探伤检测（UT+MT）[2]；

4）顶端桩腿吊装时，主船体和上建分段必须搭载完好才能进行吊装；

5）由于该船艉部靠近坞门，同时考虑到顶端桩腿高度会超出龙门吊大梁高度，所以顶端桩腿分段搭载时必须先搭载艉部的分段（326/336分段），然后再搭载艏部的分段（346/356分段），以免龙门吊被卡在桩腿与坞门之间或桩腿与桩腿之间无法移动。

5 方案验证

为验证上述方案的可行性，我司利用报废钢板制作一个与顶端桩腿结构相似、外径相同的模拟分段和基座来验证其吊装方式、配重方式、高空搭载的可行性。

该模拟桩腿高度、内部结构、外径与顶端桩腿基本相同，基座的外径也与桩腿外径相同，基座用来模拟顶端桩腿下端的分段（325/335分段）。模拟分段重约20吨左右，所以配重压铁也为20吨左右。因其结构与顶端桩腿基本相同，配重箱的安装位置、配重支撑臂位置、配重靠臂位置、锚定装置的位置等都与顶端桩腿相同。具体见图8。

图8 模拟桩腿搭载示意图

6 试验结果及结论

模拟试验结果是：桩腿在吊装时不仅没有碰到大梁，而且经过防风处理后没有出现大的摇摆现象；使用新设计的特殊吊环后，在桩腿搭载时，龙门吊吊钩没有碰到桩腿，并且桩腿垂直度良好；同时配重装置、配重支撑臂、配重靠臂等也没有产生明显变形，拆卸过程也比较容易。

结论：此种方法对于解决该类型船舶超高桩腿坞内搭载是可行的，而且能带来直接的经济效果，还能减少船舶建造周期，提高工作效率。

[1] 王德宏,刘滕芸. 浅谈船舶吊装吊耳设计[J]. 科技视界,2013(11).

[2] 顾延家. 船体分段吊装工作的安全性分析[J]. 造船技术,1987(6).

[3] 安全环境监督部编. 船舶及海工建造大件吊装安全管理规定[S]. COSCO-SYGN-C(09)-68.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部等编. 钢结构焊接规范(GB50661-2011)[S]. 中国建筑工业出版社,2011.

Method of Super High Spud Leg of Self-elevating Unit Lifting in Dock

Tan Hui, Lin Wei, Zhang Li-wei, Wang Hua, Lan Min-dong
(Jinhai Heavy Industry Co., Ltd., Zhejiang Zhoushan 316200, China)

s: Leg lifting is one of the difficulties of jack-up platform erection, and the ultra high leg increases the lifting difficulty which make the ultra high section can only be erected at the quay. In this case, the cycle is delayed, and the construction cost increases. Based on the ship of 90m self-elevating unit under

top spud leg; super high; lifting

U671

A

10.14141/j.31-1981.2015.03.015

檀辉（1987-），女，助理工程师，研究方向：船舶与海洋工程类工艺工法设计。

construction in the shipyard, the article analyzes the situation of the ultra high spud leg. The problem of

super high leg lifting in dock is solved. The method moves the erection stage forward, which not only reduces the quay-occupying period, but also improves the erection efficiency.