海工平台新型桩靴搭载工艺应用研究
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摘 要：通过对升降基础搭载、定位精度控制，对桩靴、桩腿总组精度控制，合理的分段划分及吊装方案，实现先搭载升降基础后搭载桩靴，最终达到缩短自升式平台船坞、船台周期的目的。
关键词：桩靴搭载;新型工艺;精度控制;缩短坞期
中图分类号：TE22 文献标识码：A
Abstract： This paper introduces a way of lifting the jack cases into dry dock first and then lifting the spud cans， by developing a practical block breakdown and erection plan， through erection and positioning accuracy control of jack cases， and assembly accuracy control of spud cans and legs， ultimately ensuring a shortened construction period in dry dock.
Key words： Spud can erection; New technology; Accuracy control; A shortened construction period in dry dock
1 前言
自升式平台建造过程中，桩靴、桩腿、升降基础建造是关键。特别是桩靴，其结构复杂、空间狭小、施工周期长。通常受桩靴制作周期长影响，导致围井、升降基础搭载较晚，从而影响桩腿搭载进度，使平台船坞、船台周期很长。本文以某型自升式钻井平台为载体，对桩靴搭载工艺进行研究，利用对升降基础搭载、定位精度控制，对桩靴、桩腿制作、总组精度控制，以及合理的分段划分及吊装方案，实现先搭载围井分段、升降基础分段，后搭载桩靴分段的新工艺。这样在桩靴制作的同时，桩腿可以和桩靴先进行总组，围井、升降基础分段可以先搭载，多条线并行生产，减少交叉作业，缩短关键路径总周期，最终达到缩短平台坞期的目的，为企业船坞生产效率、经营线标規划作出贡献。
2 传统搭载工艺
目前国内外建造自升式平台的船厂通常都是按：桩靴搭载→围井分段搭载→下基础搭载→上基础及支撑搭载→桩腿搭载的顺序进行。以上各分段部件都是较复杂的结构，施工周期较长，特别是桩靴结构密集、空间狭小、施工周期长。由于桩靴搭载直接影响后续围井、升降基础等搭载，对船坞、船台周期影响较大，对船厂生产效率及经营线标编排等不利。
3 新型搭载工艺
本文通过某型自身式钻井平台为载体，通过合理的精度控制、吊装顺序调整等，实现先搭载围井、升降基础分段，再搭载桩靴与桩腿总组分段，实现并行生产，缩短关键路径总周期，并保证了施工精度和质量。
3.1 桩靴与桩腿总组工艺
（1）复查、调整桩靴水平
测量并调整桩靴分段底板120°发散壁（即A/B/C）处的水平（见图1），要求三个点水平差控制在5 mm以内，即|H1-H2|、|H1-H3|、|H2-H3|≤5 mm;测量并调整桩靴分段底板120°发散壁延伸出顶板最外侧点（即D/E/F）的水平，要求三个点水平差控制在5 mm以内，即|H4-H5|、|H4-H6|、|H5-H6|≤5 mm。桩靴调平后将其与胎架进行固定。
从三块120°发散壁延伸出底板外侧边缘点吊垂线，相对地面投影点为1/2/3。连接12/13/23，找三角形的中心点6，即为桩靴勘化中心点（见图2）。
（2）模拟校核桩靴、桩腿精度
连接6/3并延长，在直线61/62/63延长线651 mm处做标记点1′/2′/3 ′，即为桩腿三条主舷管中心点（见图2）;测量1′2′、1′3′、2′3′与桩腿完工精度进行拟合分析，尺寸满足总组要求后进行下一步桩腿、桩靴总组。
（3）进行桩腿、桩靴总组
在地样以点1′、2′、3′分别作1′6、2′6、3′6垂线，此即为桩腿齿条板检验中心线;在桩靴地板作桩腿定位检验线，要求此检验线的投影与三个顶点处齿条板检验中心线平行;进行桩腿吊装与桩靴总组，定位过程中在桩靴上表面中心点处通过全站仪进行桩腿总组精度控制，保证桩腿总组的水平及其它精度要求（见图3）;测量三条主舷管位于同一高度齿顶检验线高度，以测量值作为初始值，与后续焊接过程对比检查及焊后测量值作为对比。
（4）桩腿、桩靴总组焊接
先焊接桩腿过度板板与桩靴发散臂的对接焊缝，再焊接主舷管，三条主舷管同时焊接，每隔2小时对上口齿条中心点进行测量监控。
也可以在桩靴分段制作时将一小部分（约2 m左右长）桩腿舷管作为桩靴的一个零部件一起制作，精度控制类似以上总组精度控制方法。桩靴制作完毕后第一节桩腿和桩靴上已安装的舷管对接搭载即可。此方法将最难、工序最多的施工部分工序前移，和桩靴制作同步开展，更易操作和保证精度及实施，同时可以缩短总组周期及总周期。
（5）对桩靴的胎架精度进行重点控制
桩靴底板带有一定的倾斜角度，板厚约50 mm，桩靴内部有大量纵横交错的结构与底板连接，形成各种带自然坡口的角焊缝。在建造焊接时，这些角焊缝都会产生大量的热量，导致整个桩靴的收缩变形超出合理范围，因此桩靴下部箱型部件建造时，不能采用传统的活络头作为胎架，而应采用整体式的线接触模板胎架。桩靴底板与胎架模板点焊连接，胎架与车间内的地网连接，将桩靴底板刚性固定，这样既可保证桩靴底板的线型，也可有效控制桩靴焊接过程中产生的变形。 考虑到采用模板胎架的材料投入较大，且变形的产生主要在桩靴内部强结构与桩靴地板连接处，故在设计胎架时根据桩靴的结构分布，将整个胎架分成中心框架与若干个外围胎架片体，在各强结构处对应设置单独的模板胎架片体，通过球扁钢连接形成完整的桩靴下部箱型结构建造胎架。各胎架片体可单独制作，待场地划线完成摆放到位后再行组装，这样可有效提高建造效率，胎架片体可重复利用。同时，还应考虑桩腿与桩靴总组时胎架的强度及合理使用问题。
3.2 上、下基础搭载工艺
自升式平台的围井、上基础、下基础三大结构总组搭载是平台建造的难点，也是关系是否可以顺利升降的关键。因此，如何通过精度控制来保证上、下基础特别是导槽间的精度尤为关键。
（1）定位下基础
拟合假定桩腿中心线在导槽中的左右位置。以下基础半圆板上标定的中心线为基准，在中间导槽上、下端分别测量B9、B10的数据，在下导槽的上、下端分别测量B9、B10的数据（见图4）。找出以上数据平均值，根据平均值调整中心线在导槽的左右位置。
（2）拟合假定桩腿中心线在导槽中的前后位置
以标记在导槽上的中心线为基准，在中间导槽的上、下端分段量取D3、D4、D5、D6的数据，在下导槽的上、下端分段量取D3、D4、D5、D6的数据。找出以上数据平均值，根据平均值调整中心线在导槽中的前后位置，见图4。
拟合完中心线后，在下基础的中间导槽和下导槽设置定位基准，方便后续下基础搭载定位。
（3）进行下基础搭载定位
下基础搭载的中心点以桩靴后续搭载的中心点为基准进行定位。首先在地面勘划格子线，再进行搭载定位。定位时要综合考虑焊接收缩，焊接过程中要通过全站仪实时监控精度，及时调节焊接顺序，确保焊后精度。
（4）定位上基础
上基础不同于下基础是要考虑升降单元安装精度。必须以升降单元安装圆套的垂直度和导槽垂直度、三个上基础圆套间的距离以及桩腿完工尺寸等进行综合分析，得出一个较合理的定位基准尺寸。定位尺寸要充分考虑三个升降基础和桩腿的逻辑关系、累计误差、升降运动偏移量等，确保后续升降的顺畅。
上、下基础精度关系整个平台升降的顺畅性。下基础导槽的垂直偏差控制在≤2 mm，一个围井内三个上、下基础的中心线间综合偏差控制在≤2 mm。
3.3 樁靴、桩腿总组后搭载工艺
首先拟合上、下基础搭载焊后导槽中心线与桩腿、桩靴总组焊后齿条板中心线间的精度，综合评定后确定桩靴新的吊装中心点。根据桩靴新的吊装中心点拟合桩靴外边与围井内侧精度关系，使其符合搭载吊装需求。
精度拟合完成后进行桩靴+桩腿总组段搭载（见图6），搭载采用120°三钩吊装工艺，吊装要求水平。
4 新型搭载工艺实施效果
我们以新型自升式钻井平台为研究对象，经过充分准备和严格的管理实施，搭载后桩腿齿条与升降导槽间隙均符合要求，各项精度指标符合图纸、工艺要求。在出坞后全程升降顺利，无精度及使用问题，各项指标符合要求。
通过改变传统搭载顺序及工艺，使船坞周期缩短了约一个月。因此无论从安装精度、质量还是安装周期来看，都取得了比较明显的效果。
5 结束语
通过桩靴新型搭载工艺方案的实施，成功实现了缩短平台建造坞期的目标，大大提高了船厂船坞（船台）的使用效率，并且在施工精度和质量上也得到了充分的保证，使其建造质量满足桩靴承重要求及平台安全升降的要求。
参考文献
[1] ABS Rules for Building and Classing Mobile Offshore Drilling Units [S]. 2012.
[2] CCS.海上移动式平台法定检验技术规则2016[M]. 人民交通出版设，2017.
[3] CCS.海上移动平台入级与建造规范2016[M]. 人民交通出版设，2017.
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