導管架滾裝上船方案優化可行性研究

杜昀松

摘要：中國電建集團貴州工程有限公司承接的華電陽江青州三海上風電項目涉及32臺海上風機基礎導管架的設備監造，裝船運輸至施工現場，因單臺導管架重量最大可為1300噸，其吊運對相關施工設備要求較高，為降低裝船施工成本以及提高裝船施工效率，特設計一種新的裝船方案，于傳統的裝船方式以及工裝設計進行一定的優化，于設計方案的可行性進行分析研究。

關鍵詞：風機導管架;優化;運輸;載荷

引言：

當前海上風電已逐步成長為可再生能源發展的重要領域，我國也將海上風電劃入了戰略性新興產業的重要組，目前我國風電市場勢頭正猛 。隨著科學技術的發展，各種風機基礎導管架尺寸和重量也越來越趨于大型化，尤其海上風電建設風機基礎導管架的運輸，吊運等成為一大重難點，目前我國的海上風電發展屬于剛起步階段，于建設過程中的各個施工環節還不夠成熟，需要不斷的對施工過程進行優化，施工方案進行更新，推動中國海風建設先進化發展，提升工程質量，提高工程效率，降低工程建設成本，降低能源損耗。

于風機基礎導管架，由于其重量達1300噸，高度達70米，屬超重、超大型設備，其裝船存在較大的高難度性，高風險性，并且較為耗時耗力，為降低成本和提高效率，對其裝船進行新的方案設計就非常有必要，在此特提出導管架的新式SPMT滾裝上船駁運方案，對優化方案的各個環節的可行性進行分析研究。

1、駁運設計：

本文以南通太平洋海洋工程有限公司所生產基礎導管架裝船為實例，進行具體分析。傳統的船上承載工裝由于其體積大，重量高，單次制作需要耗費大量的原材料、以及人工成本，最主要的是需要耗費大量時間，現特設計一種簡易的裝卸船方式與工藝，節省原材料成本、施工成本、施工時間，使得裝船環節時間縮短，提高工程效率。

1.1 導管架及SPMT小車配置介紹

SPMT 模塊小車單軸承載能力 48 噸，單最大凈承載 33.8 噸，單軸自重 4.5 噸，動力模塊單元 PPU 單只重 2.8 噸，2 只總重 5.6 噸。根據本方案采用 SPMT 模塊小車 2 列 x34 軸線=68 軸線+2PPU，總重約 340 噸;導管架約重 1338 噸+工裝總量約重 171.51 噸+SPMT 模塊小車約重 340 噸總計約 1850 噸。

導管架的重心位置模擬的載荷分布：單腿承重 462.5 噸。

由此，考慮安全系數后，SPMT 模塊小車配置為兩列共計 68 軸，SPMT 模塊小車單列 34 軸長 47600mm 加 2PPU 長 4500mm 共約 52100mm。SPMT 模塊車橫向有 21950mm 的空擋，可以滿足 SPMT 模塊小車操作和運行過程中的通道安全要求。

1.2 發運工裝介紹

本駁運方案總共用到3類工裝，分別是底座工裝、插尖工裝、以及發運工裝。

1.2.1底座工裝：

為了方便立式建造導管架在運輸船舶上的放置，為此特制定長 3030mm*2530mm*高 300mm 的底座工裝，單個底座工裝重約 4.785 噸，單臺導管架需要 4 個，合計重約 19.14 噸。

待運輸船舶抵達后，根據設計提供的圖紙在船上進行畫線定位每一套導管架的底座工裝，底座工裝與主甲板接觸面四周一圈燒焊保證牢固穩定。

1.2.2 ?插尖工裝：

由于導管架灌漿段插尖的不同導致導管架 4 條腿存在高低差，為確保導管架安全平穩的坐落在底座工裝上，特采用插尖工裝來彌補導管架下端的高低差。單臺導管架共需要制作三個插尖工裝，一個高 700mm，單重約 1.81 噸，兩個高 1400mm，單重約 2.59 噸，三個插尖工裝合計約重 6.99 噸。

制造完成后送往大合攏場地，待片體合攏后插尖工裝的上圓板與導管架灌漿段插尖的下環板焊接以保證插尖工裝與導管架本體的有效連接，同時插尖工裝的下圓板也需要與底座工裝焊接防止位移等情況的發生，焊接的時候要注意焊接質量，滿足圖紙的要求，保證焊接的牢固可靠。

1.2.3 發運工裝：

為配合 SPMT 模塊小車運輸上船，特定制發運工裝，單個發運工裝采用抱箍連接的形式，單個抱箍之間采用 10.9 級 M56*300 的螺栓連接。上下共兩處抱箍，兩個抱箍中間用箱梁以及斜撐加強連成一個整體。

經有限元分析滿足要求后繼而進行圖紙的發放，生產部門按照圖紙要求進行下料制造，制造過程中需要注意焊接的牢固以及角度定位，保證發運工裝能夠達到所需安裝要求，制造完成后以部件為單位運往導管架大合攏場地進行合攏散裝，單臺導管架共需制造 4 個發運工裝合計約重 164.517 噸。

1.3 上船移動綁扎方案

1.3.1發運工裝安裝：

4 個導管架發運工裝為一整套，根據圖紙將其合攏散裝在導管架指定位置，安裝過程中需要汽車吊配合;

1、首先對下方抱箍進行定位，注意抱箍內部肘板的角度及位置，確保定位無誤后安裝;

2、導管架 J 型管下端與發運工裝沖突部位割開，待上船后再進行復位安裝;

3、上抱箍先與發運工裝箱梁按照圖紙要求進行燒焊，燒焊結束后再與導管架進行定位安裝，發運工裝箱梁需與下部抱箍上平臺板進行燒焊，保證焊接質量;

4、在發運工裝上抱箍與導管架定位安裝結束后，需采用固定卡碼限位防止下滑;

5、上、下抱箍定位安裝結束后再將斜撐管進行安裝燒焊，保證焊接質量;

6、用 H300*300*10*15 的型材在上抱箍強檔位置與導管架灌漿段下環板上的墊板連接起來，焊接過程中要保證連接的牢靠與焊接質量;

7、最后用 5 道 H300*300*10*15 的型材將發運工裝上下兩個抱箍連接成一個整體方便后續拆裝;

8、發運工裝在現場實際施工過程中可做適當調整加強，視現場情況而定;

9、發運工裝安裝與加強固定全部結束后，等待小車進場。

1.3.2船上運輸工裝安裝：

1、運輸船舶按照要求與碼頭成 90°尾靠泊并系纜固定后，按要求進行壓載水調整試驗檢查，船上人員熟悉導管架駁運上船時的工作次序和相應配合要求。

2、待運輸船舶靠泊碼頭后，根據船長提供的船舶布置圖現場核對甲板的主結構與油艙的位置;

3、核對確認無誤后對船舶主甲板面上的多余雜物進行清除，必要時對主甲板遺留的樁腳進行碳刨割除，確保 SPMT 模塊小車在行走過程中無任何障礙;

4、根據布置圖要求定位劃線底座工裝的安裝位置，確認安裝位置后再進行底座工裝的定位焊接;焊接要按照圖紙要求連續、滿焊，保證底座焊接要求;如果底座工裝在布置過程中與船舶主甲板面上的透氣、溢流管碰撞，原則上在底座工裝上開孔使管路穿過底座工裝（圖紙中已予以注明）。最后將 SPMT 模塊小車的行走路線進行規劃畫線，并用白色廣告色彈出標識，方便運輸過程現場參照。

5、在運輸船舶與碼頭搭接時，按照 SPMT 模塊小車的行走路線將鋼板10m 鋪設在岸上，2m 鋪設在船上。

1.3.3 SPMT 模塊小車布置準備：

1、規劃出 SPMT 模塊小車行走路線，在場地不平的地方鋪設鋼板或沙石找平。

2、發運工裝與導管架本體固定完成經檢查確認、運輸船舶到位并做好動態調整準備;

3、安排 SPMT 模塊小車進廠到達指定位置，橫向兩兩設置在同一直線上。

4、SPMT 模塊小車就位后，先將 2 組小車各自頂升，檢查各自受力狀態和發運工裝與導管架本體的接觸狀態，提請技術、廠家、現場監理等現場確認;

5、SPMT 模塊小車各自頂升確認后進行并車同步測試，2 組 SPMT 模塊小車同步頂升后再次檢查受力情況和發運工裝與導管架本體的接觸狀態。

6、SPMT 模塊小車同步試驗移動檢查確認后，根據潮水時間和現場氣象條件確定具體的移動時間。

7、移動開始前，現場需再次檢查確認各項是否滿足要求并簽字確認。對現場安全預防措施檢查確認后，正式移動要將駁運范圍內的人員進行清理，確保安全第一。

1.3.4 駁運過程注意事項：

1、移動前，再次確認檢查插尖工裝與導管架本體的焊接是否牢固，插尖工裝隨導管架本體運輸上船;

2、按確定的移動速度進行安全移動，移動 15m 后要暫停檢查發運工裝與導管架本體接觸面，支撐加強結構等變形情況，一旦發現有異常情況就要立即停止移動，分析確認原因，確認無危險后方可移動。

3、當導管架前端兩組 SPMT 模塊小車接近碼頭邊緣和運輸船舶時，要暫停進行一次全面檢查，并與運輸船舶確認壓載狀態的調整準備和 SPMT 模塊小車操作之間的配合確認。

4、檢查后以最低檔速度慢速移動，當 SPMT 模塊小車前輪到達主甲板時，通知運輸船舶的船長根據船舶吃水狀態啟動壓載泵進行壓載水調整。

5、此時起 SPMT 模塊小車的移動聽從運輸船舶的船長指揮，由其根據船舶的吃水和壓載調整速度通知 SPMT 模塊小車的移動距離。

1.3.5、船上綁扎與固定：

1、當 4 組 SPMT 模塊小車全部移到主甲板上并到達畫線位置后，由測量人員對導管架的整體位置進行確認后，SPMT 模塊小車緩慢下降將導管架落在底座工裝上。

2、檢查確認導管架安全落在底座工裝上，通知焊工對導管架本體與工裝進行焊接定位。

3、SPMT 模塊小車暫時不離船，使用 130T 汽車吊配合模塊小車拆除 4 套發運工裝;

4、J 型管散裝部位進行復位焊接和后續涂裝，焊接過程中注意對電纜牽引繩的保護;

5、最后 4 組 SPMT 模塊小車連同發運工裝一起離船，3 臺導管架依次運輸上船。

6、待導管架全部運輸上船后采用 3 道 φ273 的圓管將導管架與主甲板連接以保證穩固，具體施工技術要求詳見技術部下發的工裝圖紙。

2、結論

本文以華電陽江青洲三海上風電項目，以南通太平洋導管架制造廠裝船為例，采用新式抱箍工裝的方式進行裝船，通過實踐得出以下可行性結論：

（1）通過本文所述方案，可以明顯節約裝船時所用工裝所需鋼材用量，以及裝船和卸船時所使用人工成本以及工裝切除工作量，操作簡易快速。

（2）本文所述方案，還能夠滿足運輸船甲板較窄的問題，特別是目前運輸船緊張的大環境下，利用此方案可增大運輸船的選擇面。

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