张力腿式平台平地整体建造技术研究

黄天颖，窦 钧，孙瑞雪，苏银燕，董利民

（大连船舶重工集团有限公司，大连 116021）

张力腿式平台平地整体建造技术研究

黄天颖，窦 钧，孙瑞雪，苏银燕，董利民

（大连船舶重工集团有限公司，大连 116021）

张力腿式平台是一种典型的浮式平台，在制造、安装、应用方面有很大的优势。张力腿式平台在平地整体建造（上船体与下部结构完整合拢）后下水是全新的建造方法，通过对不同的上船体合拢方案的研究，分析了不同合拢方案的建造成本和建造难度。对比了不同建造技术方案的优缺点，对于张力腿式平台的小批量建造，采用大型履带吊进行合拢是一种较经济的选择。综合考虑张力腿式平台采用上船体与下部结构合拢后下水的实际情况，给出了两种拖移方案。研究表明：张力腿式平台在平地建造后拖移下水的技术方案完全可行，并为拓展平台建造方法、降低建造成本、满足平台小批量建造要求提供参考。

TLP平台；平地建造；整体建造；下水

0　引 言

张力腿式平台（Tension-Leg Platform，TLP）属于垂直系泊的顺应式平台（见图1），其作为一种典型的浮式平台，在制造、安装和应用方面有很大的优势，它主要由上部模块、立柱、船体、张力筋腱和锚固系统组成。TLP利用其自身浮力远大于重力的特点，使连接平台主体及海底锚固基础的张力腿受到预张力，使平台处于受拉状态，从而使平台平面外的运动较小（横摇、纵摇和垂荡），保证平台主体和海底井口的相对位置在允许的工作范围内。

我国目前还没有建造TLP的实例。根据国外TLP的建造资料［1～5］，目前TLP主要的建造方案是：分体建造、水上合拢。简单来说就是下部浮体、立柱在坞内（或平地）建造，然后采用漂浮（或拖移）的方法下水；上船体一般在平地建造，采用吊装或拖移的方法上半潜船；平台的上下部分在制定海域利用大型海吊进行海上吊装合拢，或利用半潜船举升合拢。

通过对 TLP在平地整体建造（上船体与下部结构完整合拢）后下水的可行性初步论述，重点对 TLP平地建造的可行性、优选方案及下水方法等方面进行分析研究，为拓展平台建造方式、降低建造成本，满足平台小批量建造要求提供一种方法。

1　平台陆地整体建造技术

平台陆地整体建造可以分为两种类型：坞内整体建造和平地整体建造。

1.1平地整体建造与坞内整体建造的分析

TLP宽度＞100m，目前国内除了个别新建的专门承建海工产品的船厂坞宽＞100m，大多数船厂的大坞无法布置TLP。TLP要整体建造，即上船体与下部结构合拢后下水。平台空船漂浮吃水≈10m。国内常规大坞深度≈-7.5m，考虑到坞墩高度、出坞时需要平台外底与坞墩之间的安全距离，平台出坞时需要的最小潮高＞4.5m。这样的潮水高度很难达到。所以平台要实现在船坞中完整建造需要满足很多条件，国内绝大多数船厂无法实现。

平台采用平地建造时，由于使用拖移上舶下水的方法，对下水潮高要求不高，建造场地的面积也较易满足，所以平地建造方案是更适合我国船厂实际资源情况的一种选择。

1.2平地建造时上船体的合拢方案

平台平地建造的差异性主要体现在上部船体结构的合拢方案。不同的上船体合拢方案对建造资源的需求、建造成本产生巨大差异。目前上船体合拢主要有两种：整体提升合拢和分块吊装合拢。

1.2.1整体提升合拢方案

平台上船体和下部浮体均在平地建造，下部浮体布置在上船体的两侧。合拢期间，通过液压提升装置将上船体提起至合拢高度，然后将下部浮体滑移至模块下方，降落上船体与下部浮体对接完成合拢。半潜平台上船体提升的实船建造照片见图 2。提升装置下方需要对地面进行加强，地面加强的面积应根据提升装置与地面的接触受力面积进行计算。提升装置工装基础见图3。下部浮体区由浮体和立柱组成，在上船体（中心线）两侧建造。其下部布置滑道，并配有动力设备，当上部甲板模块提升到位后，将下部浮体拖移至测定位置（见图4）。地面滑道铺设位置和设备固定位置均需配有地筋。

图1　TLP平台示意

图2　甲板平地建造提升式合拢

图3　提升工装基础

图4　浮体拖移滑道

1.2.2分块吊装合拢方案

平台按照常规方案由下向上吊装合拢。上船体分为上下两层分别合拢。为保证合拢的便利性，上船体应进行总组后合拢以减少高空合拢工作量。

为保证上船体的顺利吊装，需在平地建造区域安装大型龙门吊或者使用大型移动式履带吊。TLP最高楼子距基≈80m，其上的吊车和井架高度远远超过楼子的高度。而目前大型龙门吊一般吊高 80～90m，要实现楼子、吊车以及井架下水前吊装合拢，常规的龙门吊车不满足要求。目前国内已能生产制造超大型的履带吊，在合理的平台分段划分前提下，其吊重及吊高完全可以满足TLP上船体的合拢。

在平地区域一次性投资近亿元安装龙门吊，在平台建造时较便利，但其利用率很低。采用履带吊进行平台的合拢是一种较经济、灵活的方案。虽然吊车的购置或租用费用不菲，但比龙门吊车的造价便宜。同时，在平台建造结束后，履带吊可以移至其他地方作业，其利用率远远高于龙门吊。所以采用大型履带吊进行合拢是一种更为经济的选择。

1.2.3两种合拢方案的优缺点

两种合拢方案的优缺点对照见表 1。两种施工合拢方案各有利弊，并且都在实际施工中得到应用与检验。船厂可以根据其具体情况选择相应的技术方案。

表1　两种合拢方案的优缺点

采用整体提升合拢方案时，由于平台在平地建造，仍需要使用大型吊车，所以整体提升方案对建造资源要求要高一些。从成本上考虑，分块吊装更为经济。如果采用整体提升方案合拢上船体，所有的提升装置的设计、安装和布置都需委托专业厂家完成，船厂本身不需要投入太多的精力进行研究；如果采用分块吊装方案进行上船体合拢，则船厂应考虑吊装设备的选型与经济性、分段的划分与重量控制等，对船厂的技术要求要高。

2　平台的整体建造

平台的建造方案分为分段建造、舾装，总段建造、舾装，平地合拢、舾装，系泊舾装、调试及试航5个阶段。浮体在分段建造后进行总装，然后进行合拢；立柱在分段建造后总装，然后合拢；上船体结构分段总装后合拢；楼子分段根据重量情况组成若干个总段合拢；飞机平台单独形成一个完整分段合拢。

结构建造制作流程为：生产设计—钢材号料—钢板切割—配套—小组立—分段组立—分段交检—涂装—涂装检验—分段舾装—预合拢—总段舾装—油漆修补—合拢—合拢舾装—密性交验—主尺度交验—拖移下水—系泊试验—倾斜试验—交船。

平台采用从下向上顺序合拢的过程。浮体圆盘、浮体顺序合拢；然后立柱分段合拢，上船体的下部甲板合拢，下甲板上的模块合拢；最后上船体的上部甲板合拢，上甲板成型后模块、井架、楼子等上部结构与设施合拢。

3　TLP拖移下水

3.1平台下水半潜船选取

TLP在平地建造后，采用拖移上半潜船下水的方式下水。驳船的选取应根据平台的质量和尺寸确定，同时还需考虑平台全浮吃水以确定半潜船的潜深能力。目前国内外满足TLP下水的大吨位的半潜船数量较多，船厂可以根据平台的具体尺寸和质量选择。必须注意的是，由于半潜船租赁费用较高、作业繁忙，所以为保证平台下水施工节点，船厂应提前半年锁定目标半潜船。

3.2平台拖移上舶技术

3.2.1采用大型绞车拖移

这种拖移方式较传统，需要使用绞车、大型滑车（滑轮组）和钢丝绳，同时在船上安装拖移连接装置，地门面设置拖移牢根点。因为要固定绞车、安装拖移牢根点，所以地面要设置大型地牛以满足使用要求。这种拖移方式对拖移场地的基建要求较高。该技术方案的优点在于平台采用此方法拖移速度较快，特别适合平台由陆地上半潜船的操作窗口时间较短的情况。

采用此方案进行平台拖移时，需重点关注拖移绞车的封固和拖移牢根点的强度。同时由于平台的拖移距离较长，拖移钢丝绳会出现在地面拖拉的现象，为避免拖移过程中损坏钢丝绳，所以对拖移场地的清理也非常重要。拖移时，要随时监控平台行走轨迹，通过调整不同绞车的运行速度保证平台沿预定方向前进。

3.2.2顶推推进

该方法采用专用拖移滑道、移动式液压顶推装置，通过液压油缸顶伸上滑板实现平台的移动。该方法不需要在平台上设置拖移连接装置，不需要在地面设置地牛、拖移牢根点等装置，所以对地面基建要求较低。但是，由于采用专用拖移滑道以及顶推装置，所以一次性设备投资较大，但是后期安装使用灵活、方便，多次使用后实际综合成本较低。该技术方案存在的主要问题是顶推速度较慢，平台上船的操作窗口时间较短。

采用此拖移方案时，要重点关注液压顶推装置工作的可靠性。拖移前须对设备进行全面检查并做试运行试验。由于顶推距离较长，对顶推装置液压系统有较高的要求，为防止在施工过程中出现液压油高温报警，建议顶推装置安装冷却系统。当半潜船的调载能力不足时，不宜采用该方案。

3.3平台拖移滑道的布置

平台在码头附近整体建造后拖移。拖移滑道需根据平台结构及重量情况布置，需要提前对滑道下的地面强度进行校核，对不满足强度要求的工作段需进行加强处理。为减小滑道对地基强度的要求，可考虑铺设多条拖移滑道。

根据目前TLP的质量以及一般施工区域地面强度情况，两条滑道布置方案对地面强度要求太高，所以建议采用多滑道布置方案。

4　结 语

针对平台平地整体建造的可行性做了初步研究，对不同建造技术方案的优缺点进行了对比，为船厂选择合适的建造方案提供参考。

平台采用平地整体建造，使用大型履带吊进行合拢，拖移上舶下水的技术方案特别适用于建造批量不大的TLP产品。该方案投资较小，且可获取较大的经济收益。

［1］ 周国平. 对接国家战略，推进上海海洋工程产业创新发展［J］. 船舶与海洋工程，2014 （2）： 1-8.

［2］ 黄天颖，窦 钧，孙瑞雪，等. 深水半潜式钻井平台结构变化对建造的影响［J］. 中国海洋平台，2011， 26 （3）： 33-36.

［3］ 严锦林，窦 钧，高真所，等. BinGO9000半潜式钻井平台主体结构建造工艺问题研究［J］. 中国海洋平台，2001， 12（2）：21-24.

［4］ 王树清. 关于基于2万吨桥式起重机的半潜式钻井平台建造新工艺［J］. 海洋工程，2011， 29 （3）： 128-131.

［5］ 余望喜，张 伟. 半潜式钻井平台船体建造方法研究［J］. 船舶与海洋工程，2013， 29 （1）： 54-58.

Research on Ground-based Integral Construction Technology of Tension Leg Platform

HUANG Tian-ying， DOU Jun， SUN Rui-xue， SU Yin-yan， DONG Li-min

（Dalian Shipbuilding Industry Co.， Ltd.， Dalian， 116021）

Tension leg platform is a typical floating platform which has great advantages in construction， installation and application. The integral construction of tension leg platform （w ith upper hull and lower structures completely joined） on the ground before launching is a brand new construction method. This paper analyzes the construction costs and difficulties of several joining schemes based on the study of various upper hull joining schemes. Comparing the advantages and disadvantages of different construction techniques， the paper points out that large craw ler crane for joining is relatively an economical choice for small amount construction. Two towing schemes are proposed based on a comprehensive consideration of the actual situation that the platform is launched after upper hull and lower structure joined on the ground. The study shows that the technical scheme for tow ing the tension leg platform into water after the whole construction on the ground is feasible. It may provide some reference for the further development of platform construction methods， lowering construction cost， and meeting the requirements of small amount of platform construction.

tension leg platform； construction on the ground； integral construction； launching

U674.38+1.06

A

2095-4069 （2016） 02-0069-05

10.14056/j.cnki.naoe.2016.02.013

2015-04-20

黄天颖，男，高级工程师，1975年生。1999年毕业于东北大学金属加工专业，现从事船舶及海洋工程的结构建造设计工作。