一种桩腿段变位起升施工方法与流程

1.本发明涉及海洋平台桩腿施工技术领域，具体涉及一种桩腿段变位起升施工方法。


背景技术：

2.插桩式抢险打捞工程船将服务于国家的近海浅水水域应急清障和抢险打捞作业，具备起重、运输、储存及补给等抢险打捞作业支持功能，最大作业水深为55米，可无限航区航行。船舶设计兼顾运营经济性，能够完成打捞作业现场的设备吊运、小型沉船整体打捞、大型沉船辅助打捞、沉船货物特别是危险品的卸货和舱内存油卸载以及现场作业人员的生活支持等工作，还可用于近海风电场风机基座、支撑塔架、机舱及叶片的运输和吊装，兼顾海底管线维修、平台维修、平台生活支持和近岸各类结构物的吊装等工作。
3.为适应上述各种复杂环境下的工作，船型配置圆柱形桩腿4根，用于升降主船体，为海上平台作业提供稳定的作业环境，单根桩腿长度90米，直径4.8米，使用厚度88mm的e690钢板卷制拼接成型。
4.桩腿建造受到场地限制，国内外同类型船舶均采用桩腿分段建造完成后，在船坞和码头合拢的工艺。常规建造工艺是采用在桩腿段上焊接吊耳进行翻身和吊装作业。但是，桩腿钢筒壁材质e690高强钢，桩腿段的翻身和吊装如果采用焊接形式吊耳，需要严格按照wps进行预热、焊接监控和焊后保温的一系列流程，施工工艺繁杂，施工质量保证的难度系数大，将耗费大量的人力和时间成本处理吊耳的装拆工作，而且还面临母材和吊耳焊接部位产生焊接裂纹的风险。为了提高产品质量，缩短建造周期，需要攻关和研究一套与之适应的桩腿段起升施工方法。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种桩腿段变位起升施工方法，能够解决现有技术中桩腿段的翻身和吊装采用焊接形式吊耳施工工艺复杂、施工质量保证的难度系数大、耗费大量的人力和时间成本处理吊耳的装拆工作、面临母材和吊耳焊接部位产生焊接裂纹的风险的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：包括以下步骤：s1、桩腿分段划分：根据起重设备能力、桩腿的结构强度及吊装工艺确定桩腿段合拢口的位置：s1.1、桩腿分段划分的长度选取：分析场地起重能力，确定对应重量桩腿段长度，对桩腿进行分段，分段后桩腿段合拢口的位置确定；s1.2、计算桩腿的强度，根据桩腿段长度及初步的吊装工艺，分析桩腿段强度和刚度，在受力允许范围内；s1.3、确定桩腿分段划分的段数，根据龙门吊的起升高度限制，无法吊装的桩腿段在出坞后实施吊装，满足吊装条件的桩腿段在船坞阶段安装；
s2、桩腿分段建造：s2.1、根据桩腿分段的划分和桩腿建造工艺，完成桩腿分段结构的建造；s2.2、完成桩腿分段的开孔和舾装件安装；s2.3、完成桩腿分段涂装；s3、桩腿段变位起升吊装准备：s3.1、分析桩腿段的结构强度，制定吊装工艺为在桩腿段一端的开孔内穿设吊装工装，通过吊梁和吊装工装的配合将桩腿段的一端吊起，另一端单点着地，将桩腿段由水平状态翻身至竖直状态，根据吊装工艺制作吊装工装，吊装工装为吊杠，吊杠重复利用；s3.2、根据桩腿段重量设计吊梁吊重，吊梁在吊装应用前进行吊重试验；s3.3、吊装前场地准备和布置重块，吊索具安装：在吊装场地铺设钢板，以减少翻身作业对地基的影响，在钢板上设置左挡块、右挡块对桩腿段的左右方向进行限位，在钢板上设置前垫块和后挡块，前垫块用于桩腿段起升过程中对桩腿段的底端进行支撑，后挡块用于桩腿段起升过程中抵紧倾斜的桩腿段，前挡块和后挡块分别设于桩腿段的两端方向；s3.4、在钢板上布置枕木，将桩腿段水平吊运至钢板上方，将桩腿段平放在已布置好的枕木上，桩腿段下口通过枕木垫铺，桩腿段平放稳妥后拆除吊钩；s4、桩腿段吊装实施：s4.1、在桩腿段一端的开孔内安装吊杠，将吊梁顶部的吊耳通过吊钩和钢丝吊绳与龙门吊的主钩连接，将吊梁底部的吊耳通过吊钩和钢丝吊绳与吊杠的两端连接；s4.2、龙门吊通过吊梁和吊杠的配合将桩腿段的一端缓慢吊起，桩腿段的上端起升，桩腿段的下口压紧枕木，桩腿段的底端单点着地，将桩腿段由水平状态缓慢翻身至倾斜；s4.3、桩腿段翻转至桩腿段与水平面的角度为77
°
时，龙门吊停止上升，稳住吊钩，使桩腿段的底端支撑点转移到前垫块上，桩腿段变位起升至前垫块受力，用后挡块抵紧桩腿段，并准备好肘板焊接止挡，全部完毕方可继续起吊，继续龙门吊的吊钩起升动作，直到桩腿段直立，完成桩腿段的变位起升，满足吊装条件的桩腿段按顺序进行翻身作业和吊装合拢作业。
7.进一步地，所述步骤s3.2中，所述吊梁在吊装应用前进行1.5倍吊重试验，试吊结束后对吊梁的所有焊缝做mt检测，吊梁制作两根。
8.进一步地，所述步骤s3.3中，在吊装场地铺设的钢板为25mm。
9.进一步地，所述步骤s3.1中，所述吊杠结构为：包括吊杠本体，所述吊杠本体的两端分别设有两个间隔设置的挡板，两个挡板之间的空间用于套设钢丝吊绳。
10.进一步地，所述步骤s3.2中，所述吊梁结构为：包括吊梁本体，所述吊梁本体的顶部两侧分别设有吊耳，吊梁本体的底部两侧分别设有吊耳。
11.本发明的优点在于：桩腿先进行分段，再将桩腿段分别由水平状态起吊翻转至竖直状态，进行桩腿分段的对接工作，桩腿段的变位起升通过吊杠穿过开孔并配合吊梁，在龙门吊的起吊下实现，不需要在桩腿段上焊接吊耳，避免了若干吊耳的装拆工作，施工工艺简单，项目建造周期缩短，且不会出现桩腿段和吊耳焊接部位产生焊接裂纹的风险，施工质量得到保证，节约施工成本。
附图说明
12.图1为本发明的桩腿结构分段的示意图；图2为本发明桩腿段在吊装前场地准备和布置的示意图；图3为本发明的桩腿段平放示意图；图4为本发明的桩腿段翻转过程中的示意图；图5为本发明的桩腿段完成变位起升后的示意图；图6为本发明的吊装工装吊杠的结构示意图；图7为本发明的吊梁的结构示意图。
具体实施方式
13.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
14.以1200t插桩式抢险打捞工程船为例，桩腿结构是圆柱型钢围壁结构，桩腿直径4.8米，长度90米，桩腿建造精度要求桩腿直线度5mm/任意20m，椭圆度《6mm，插销开孔直径偏差
±
1mm，插销开孔位置偏差
±
1mm，插销开孔角度偏差90
°±
0.05
°
。本实施例桩腿尺寸大，材料焊接要求高，为了缩短建造周期，节约成本，通过以下桩腿段吊装工艺施工。
15.具体施工包括以下步骤：s1、桩腿分段划分：根据起重设备能力、桩腿的结构强度及吊装工艺确定桩腿段合拢口的位置：s1.1、桩腿分段划分的长度选取：分析场地起重能力，现有龙门吊单钩最大起重能力300吨，对应重量桩腿段长度24米，对桩腿进行分段，分段后桩腿段合拢口的位置确定；s1.2、计算桩腿的强度，根据桩腿段长度及初步的吊装工艺，分析桩腿段强度和刚度，在受力允许范围内；s1.3、确定桩腿分段划分为23米/24米/39米三段建造，还有4米为基段，如图1所示，根据龙门吊的起升高度限制，最后一段39米的桩腿段受龙门吊的起升高度限制无法吊装，在出坞后实施吊装，其他两段23米/24米的桩腿段满足吊装条件，在船坞阶段安装。
16.s2、桩腿分段建造：s2.1、根据桩腿分段的划分和桩腿建造工艺，完成桩腿分段结构的建造，桩腿分段结构重量分别是240吨/250吨/400吨；s2.2、完成桩腿分段的开孔和舾装件安装，安装后桩腿分段重量分别是250吨/250吨/420吨，s2.3、完成桩腿分段涂装。
17.s3、桩腿段变位起升吊装准备：s3.1、分析桩腿段的结构强度，制定吊装工艺为在桩腿段一端的开孔内穿设吊装工装，通过吊梁和吊装工装的配合将桩腿段的一端吊起，另一端单点着地，将桩腿段由水平状态翻身至竖直状态，根据吊装工艺制作吊装工装，吊装工装为吊杠。
18.根据吊装工艺制作工装吊杠一套，吊杠重复利用，依次完成4个桩腿的8个桩腿段在船坞阶段的吊装，如图6所示，吊杠结构为：包括吊杠本体50，吊杠本体50的两端分别设有
两个间隔设置的挡板51，两个挡板51之间的空间用于套设钢丝吊绳，如图7所示，吊梁结构为：包括吊梁本体60，吊梁本体60的顶部两侧分别设有吊耳，吊梁本体60的底部两侧分别设有吊耳。
19.s3.2、根据桩腿段重量设计吊梁吊重300吨，吊梁在吊装应用前进行1.5倍吊重试验，试吊结束后对吊梁的所有焊缝做mt检测，吊梁制作两根，单根重量约2吨。
20.s3.3、吊装前场地准备和布置重块，吊索具安装：在吊装场地铺设25mm的钢板，以减少翻身作业对地基的影响，在钢板上设置左右挡块10对桩腿段的左右方向进行限位，在钢板上设置前垫块20和后挡块30，前垫块20用于桩腿段起升过程中对桩腿段的底端进行支撑，后挡块30用于桩腿段起升过程中抵紧倾斜的桩腿段，前挡块20和后挡块30分别设于桩腿段的两端方向，布置如图2所示。
21.s3.4、在钢板上布置枕木40，将桩腿段水平吊运至钢板上方，将桩腿段平放在已布置好的枕木40上，桩腿段下口通过枕木40垫铺，桩腿段平放稳妥后拆除吊钩，桩腿段平放示意图如图3所示。
22.s4、桩腿段吊装实施：s4.1、在桩腿段一端的第一个开孔内安装吊杠，将吊梁顶部的吊耳通过吊钩和钢丝吊绳与龙门吊的主钩连接，将吊梁底部的吊耳通过吊钩和钢丝吊绳与吊杠的两端连接；s4.2、龙门吊通过吊梁和吊杠的配合将桩腿段的一端缓慢吊起，桩腿段的上端起升，桩腿段的下口压紧枕木40，桩腿段的底端单点着地，将桩腿段由水平状态缓慢翻身至倾斜；s4.3、桩腿段翻转至桩腿段与水平面的角度为77
°
时，龙门吊停止上升，稳住吊钩，使桩腿段的底端支撑点转移到前垫块20上，桩腿段变位起升至前垫块20受力，如图4所示为桩腿段翻转过程中的示意图，用10t后挡块30抵紧桩腿段，并准备好肘板焊接止挡，全部完毕方可继续起吊，继续龙门吊的吊钩起升动作，直到桩腿段直立，完成桩腿段的变位起升，如图5所示。
23.满足吊装条件的桩腿段按以上方式分别进行翻身作业，吊装翻转后进行桩腿段的合拢作业，1200t插桩式抢险打捞工程船共4个桩腿，分别进行桩腿段的吊装翻身和合拢。
24.本实施方式建造周期缩短，时间控制在允许范围内，船坞建造阶段使用吊杠 单点着地翻身工艺，四个桩腿的八个桩腿段在船坞内16天完成吊装，节约船坞建造周期，为后续项目试航大节点实施奠定了基础，共计节约成本44万元。
25.（1）节省吊耳装拆费用约16万：八段桩腿共焊接32个吊耳，单个吊耳费用约0.5万，单个吊耳设计承重150吨，一个吊耳装拆0.5天，2人，费用：2人*0.5天*32个*245元/人=7840元；（2）船坞内接桩8段，在16天完成对接工作，节约坞内施工14天（每天船坞费用2万），节约费用28万，原焊接吊耳方案需要进行吊耳装、拆、涂装等工作，包括桩腿段翻身后，需要等下部翻身吊耳割除和碳刨、打磨涂装的时间周期约14天，另在割除吊耳期间对于其他工种的影响等成本。
26.本实施方式将桩腿先进行分段，再将桩腿段分别由水平状态起吊翻转至竖直状态，进行桩腿分段的对接工作，桩腿段的变位起升通过吊杠穿过开孔并配合吊梁，在龙门吊的起吊下实现，不需要在桩腿段上焊接吊耳，避免了若干吊耳的装拆工作，施工工艺简单，
项目建造周期缩短，且不会出现桩腿段和吊耳焊接部位产生焊接裂纹的风险，施工质量得到保证，节约施工成本。
27.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。