浅谈海上平台上部组块吊装技术方案

周舰，李渊，周霖

（海洋石油工程股份有限工程设计公司，天津 300450）

对石油需要的日益剧增，海洋导管架式、坐底式等钻井石油平台随之迅速发展；同时，海洋平台建造规模越来越大，平台上部组块结构重量越来越重，体积越来越大，同一平台分几次吊装技术也日趋成熟。上部组块在海上的吊装，往往是制约整个工程的进度、成本和安全的关键因素，风险较大，同时也是海洋工程的关键节点所在，也最能展现企业的技术能力、管理能力和装备能力。为了给安装方实施海上吊装顺利展开和安全性提供有力的技术支持，在上部组块详细设计阶段，进行吊装计算分析，根据技术文件设计吊点位置、尺寸等，合理地选择吊装所需起重浮吊船和运输驳船等资源，是极为重要的。

1 上部组块吊装重量、重心确定

影响海上平台上部组块吊装重量、重心主要因素是平台结构自重和机械、管线、电气、仪表等设备的重量、重心，所以平台组块上各专业重量、重心的准确性是整个组块设计的基础和根本，是设计前期的重中之重。

详细设计阶段，各专业主要根据平台总布置图和厂家资料等来确认各自专业的设备重量和重心，汇总制成重控报告后，即可确定平台上部组块吊装重量和重心。通过SACS软件模拟上部组块结构和各专业设备荷载，对上部组块整体进行静力分析、地震分析、装船分析、拖航分析等，根据分析结果调整上部组块结构梁的规格或结构形式。调整后的组块结构重量和重心须在重控报告中更新替换。

2 上部组块吊装分析

根据重控报告中组块吊装重量重心，首先确定组块吊装吊点的位置，吊点位置选择原则：上部组块重心须在两吊点中间±1/6距离范围内，吊绳与水平面的夹角一般不小于60度。除此之外，组块吊装时还应该考虑组块结构因偏心对吊绳力与结构强度的影响。

在开敞暴露海域（即海上）进行吊装，在设计吊点和形成于吊点相连的节点并将吊装力传递到结构内部的其他内部构件时，应使用最小为2．0的荷载系数计算静荷载。对于属于其他的传递吊装力的结构构件，应使用1．35的最小荷载系数进行设计。

用SACS软件对平台组块吊装时吊钩及吊绳进行模拟，边界处理等，进而运行计算，得出结果文件。

3 吊点设计

经过吊装计算分析后，所有杆件UC值、管节点冲剪校核、结构相对位移等满足要求后，需进行吊点设计。

在吊点设计时，从SACS吊装计算结果文件中得出动态分析（2．0载荷的系数）下的各吊绳的力，如表1，由此来计算并设计吊点。除此之外，还需考虑以下几点：

（1）5%的额外面外弯矩。

（2）因组块重心偏心导致吊绳与吊点主板存在夹角导致的面外弯矩。

（3）需结合安装方提供的卸扣、吊装钢丝绳信息表来设计吊点。

表1 各吊点处吊装力

一般平台组块结构常规吊点标准化程度比较高，用专用的吊装吊点表格进行计算设计，如图1，满足要求即可。

图1 吊点计算表格部分示意图

对于非标准化的吊装吊点，须采用ANSYS软件进行吊点处局部有限元计算，结构形式较为复杂。

4 吊装方案

吊装方案是完成上部组块吊装任务的核心，是整个吊装作业策划的结果。在详细设计阶段，正确合理的选择运输驳船和海上浮吊显得尤为重要，为保证以后海上吊装顺利实施的提供基础。

根据上部组块的自身的特点，如组块重量重心、井口位置、主腿长宽间距、外型尺寸等，可以初步确定运输驳船的船宽。根据基本设计时提供的海上浮吊，确定吊装技术方案时主要考虑以下几个方面。

（1）海上浮吊回转半径和回转中心距离浮吊船艉的距离。

（2）安装时运输驳船与浮吊之间的安全距离。

（3）上部组块在运输驳船上位置，及组块重心距离浮吊方向船舷距离。

（4）上部组块结构重心的偏心问题。

（5）吊装安装就位时上部组块距离导管架高度。

（6）海上浮吊自身主钩至顶端滑轮组距离，组块吊点距驳船甲板高度（包括滑道高度、滑靴高度和组块自身高度等），锁具高度等。

（7）吊装安装时上部组块是否与海上浮吊吊臂发生干涉等问题。

（8）上部组块海上吊装的安全系数。

综合以上考虑情况，根据海上浮吊的吊装曲线和经计算过的吊装半径，如图2，求得在上述条件下的浮吊的最大吊装重，根据多余吊装量来确定安全吊装半径的范围。

图2 浮吊吊装曲线及最大吊装力核算示意图

将吊装方案中的各种信息，如运输驳船宽度要求、吊装半径、最大吊装重、安全吊装的范围等，经项目组反馈至安装公司。由安装公司确定运输驳船、起重浮吊船资源和驳船上滑道布置位置，再由设计方进行核算之前初步吊装方案的可行性。如可行，即可锁定海上浮吊和运输驳船资源和驳船滑道布置等，形成文件形式以供安装后续确定具体吊装实施方案使用。

5 结语

海洋大型结构物的吊装一直以来都是海洋工程的热门课题和难点，随着人类对海洋资源的不断开发，海上大型结构物安装的规模和复杂度也在不断增加，对吊装作业工艺和管理要求不断提高。详细设计时制定有效合理的吊装技术方案，从先进可行、安全可靠、经济适用、因地制宜等方面进行技术可行性的论证，提前锁定船舶资源，避免了日后进度工期风险，为施工方制定吊装方案提供有力的技术保障。

[1]American Petroleum Institute． Recommended practice for planning． designing and constructing fixed offshore platformsworking stress design[S]． API RP 2A-WSD,2000．