SPMT 高效滾裝裝船新型工藝研發(fā)及應(yīng)用

張剛，史少宇，李強(qiáng)，李紫薇，賈璐娜，程庭信

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

目前，廣泛應(yīng)用于海洋工程建造場地的傳統(tǒng)SPMT(自行式模塊運(yùn)輸車)滾裝裝船工藝[1]，一般選擇置于鋼結(jié)構(gòu)物主立柱和臨時(shí)支撐下方的運(yùn)輸支墩、假腿下方的抬梁作為支點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)輸裝船。在傳統(tǒng)滾裝裝船作業(yè)中：(1)因抬梁自建造之初被壓在建造墊墩上，直至裝船后落到海運(yùn)支墩上隨鋼結(jié)構(gòu)物一起裝船出海[2]，抬梁在使用過程中呈現(xiàn)出占用周期長、需要協(xié)調(diào)船舶或重卡運(yùn)回指定建造場地的局限性；(2)因SPMT 的行程高度有限[3]，需要制作指定高度的運(yùn)輸支墩來補(bǔ)償主立柱和臨時(shí)支撐支點(diǎn)處的高差，并需要將運(yùn)輸支墩與主立柱和臨時(shí)支撐間進(jìn)行焊接固定；(3)因SPMT 頂升的支點(diǎn)位置較為固定，難以根據(jù)不同承載能力的地面來優(yōu)化布車形式。此外，隨著海洋工程鋼結(jié)構(gòu)物重量越來越大，結(jié)構(gòu)形式也愈加復(fù)雜，1 個(gè)鋼結(jié)構(gòu)物的運(yùn)輸裝船作業(yè)或?qū)⑿枰?～8 個(gè)抬梁，傳統(tǒng)抬梁重量大、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、適用管徑范圍小，針對各在建項(xiàng)目均需制作對應(yīng)數(shù)量和規(guī)格的抬梁，而制作抬梁需要耗費(fèi)大量人、材、機(jī)資源。

本文基于傳統(tǒng)SPMT 滾裝裝船工藝及抬梁的痛點(diǎn)問題，自主研發(fā)出了一種高效滾裝裝船新型工藝，并結(jié)合基地總裝場地的承載能力開發(fā)出了重量小、結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)度高、適用管徑范圍大的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝，達(dá)到了降本增效和技術(shù)革新目的。

1 高效滾裝裝船新型工藝

1.1 技術(shù)思路

創(chuàng)新性地選擇假腿作為建造、稱重及海運(yùn)的支點(diǎn)，將運(yùn)輸工裝置于SPMT 上，選擇主立柱、臨時(shí)支撐作為SPMT 的頂升支點(diǎn)。因該方法選擇將運(yùn)輸工裝布置在懸空的主立柱、臨時(shí)支撐下方，裝船后運(yùn)輸工裝可隨SPMT 撤回，從而克服了傳統(tǒng)滾裝工藝中抬梁在裝船后無法隨SPMT 撤回陸地再次投入使用的這一關(guān)鍵痛點(diǎn)及其他局限性。高效滾裝裝船新型工藝典型運(yùn)輸工裝布置圖如圖1 所示。

圖1 高效滾裝裝船新型工藝典型運(yùn)輸工裝布置圖

1.2 工藝實(shí)施步驟

(1)當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)物具備滾裝裝船條件前，拆除組塊和腳鞋下方的臨時(shí)加強(qiáng)和腳手架結(jié)構(gòu)；

(2)將運(yùn)輸工裝吊裝至SPMT 上指定位置后，進(jìn)車到主立柱和臨時(shí)支撐下方；

(3)解除假腿與建造墊墩間的固定連接后，緩慢頂升SPMT 至運(yùn)輸工裝與腳鞋和臨時(shí)支撐接觸后，將運(yùn)輸工裝與腳鞋和臨時(shí)支撐焊接固定，開始進(jìn)行試頂升；

(4)當(dāng)SPMT 緩慢頂升直至假腿離開建造墊墩一定高度后，且分組油壓正常時(shí)，開始進(jìn)行運(yùn)輸裝船作業(yè)；

(5)駁船可進(jìn)行艉靠或傍靠，當(dāng)SPMT 行駛至碼頭前沿時(shí)，通過棧橋/鋼板滾裝上船；

(6)當(dāng)SPMT 在船甲板上行駛到指定位置后，降低行車高度，直至假腿坐落在海運(yùn)支墩上方；

(7)先解除腳鞋、臨時(shí)支撐與運(yùn)輸工裝間的固定連接，緩慢降低SPMT 并后退一定距離；

(8)再解除主立柱與腳鞋間的固定連接，通過倒鏈將腳鞋下放到SPMT 上。最后，SPMT 載著運(yùn)輸工裝及腳鞋一起駛離駁船。

2 標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝的設(shè)計(jì)參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝在設(shè)計(jì)思路上，重點(diǎn)突破了傳統(tǒng)抬梁在結(jié)構(gòu)形式及適用管徑范圍等方面的界限，開發(fā)出了重量小、結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)度高、適用管徑范圍大的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝，可安全可靠地服務(wù)于高效滾裝裝船新型工藝。

2.2 與傳統(tǒng)抬梁的對比分析

如表2 所示，在外形尺寸與傳統(tǒng)抬梁800 型基本一致的情況下，標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝TL-127A 型局部采用半熔透焊縫，更易控制焊接變形，重量大幅減輕，適用管徑大幅增加。

表2 傳統(tǒng)抬梁800 型與標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝TL-127A 型對比分析

如表3 所示，在重量與傳統(tǒng)抬梁1600 型基本相當(dāng)?shù)那闆r下，標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝TL-1410 型局部采用半熔透焊縫，更易控制焊接變形，適用管徑大幅增加，各工況下所能承受的作用力顯著提高。

表3 傳統(tǒng)抬梁1600 型與標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝TL-1410 型對比分析

3 創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 高效滾裝裝船新型工藝

(1)滾裝裝船后，運(yùn)輸工裝能快速拆除并隨SPMT一起撤回陸地，可迅速投入下一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)物裝船使用。

打破傳統(tǒng)SPMT 滾裝裝船工藝的模式，高效滾裝裝船工藝創(chuàng)新性地選擇假腿作為建造和海運(yùn)的支點(diǎn)，將運(yùn)輸工裝置于SPMT 上，選擇主立柱、臨時(shí)支撐作為SPMT 的頂升支點(diǎn)。顯然，因該方法選擇將運(yùn)輸工裝布置在懸空的主立柱、臨時(shí)支撐下方，裝船后運(yùn)輸工裝可隨SPMT 撤回，從而克服了傳統(tǒng)抬梁滾裝裝船后無法隨SPMT 撤回陸地再次投入使用的局限性。

(2)針對不同重量級的鋼結(jié)構(gòu)物或不同承載力的地面，可采用2 掛/3 掛SPMT 頂起運(yùn)輸工裝來優(yōu)化配車方案。

基于選擇將運(yùn)輸工裝布置在懸空的主立柱、臨時(shí)支撐下方的方法，使得SPMT 在運(yùn)輸工裝下方的布置具備獨(dú)特的空間優(yōu)勢，不受建造墊墩的制約。對于不同重量級的鋼結(jié)構(gòu)物或不同承載力的地面，通過SPMT 配車設(shè)計(jì)計(jì)算，可靈活選用2 掛/3 掛SPMT來頂起運(yùn)輸工裝，突破傳統(tǒng)SPMT 滾裝工藝中對配車方案的嚴(yán)重制約，實(shí)現(xiàn)了SPMT 配車方案可優(yōu)化的重大技術(shù)變革。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝

(1)安全可靠，重量輕便，結(jié)構(gòu)形式簡單，制作成本大幅降低

在外形尺寸與傳統(tǒng)抬梁基本一致的情況下，標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝通過采用更為簡單、可靠的結(jié)構(gòu)形式，使得重量大幅削減了34%(TL-1410型)，達(dá)到了設(shè)計(jì)輕量化、制作低成本的成效。

(2)局部焊縫采用半熔透熔合方式，可有效控制焊接變形

區(qū)別于傳統(tǒng)抬梁全部采用全熔透的熔合方式，標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝局部采用半熔透焊縫，更易控制焊接變形，提高了成型質(zhì)量。

(3)強(qiáng)度高，各工況下能承受的垂直作用力適用于基地Ⅰ期總裝場地的承載力

在外形尺寸、重量等級與傳統(tǒng)抬梁基本一致的情況下，標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝在建造/稱重/運(yùn)輸工況下的強(qiáng)度性能適用于基地Ⅰ期總裝場地的承載能力。

(4)適用管徑范圍大，可滿足基地目前所承攬項(xiàng)目全部組塊的出運(yùn)要求

對傳統(tǒng)抬梁所適用管徑單一的特性，針對不同項(xiàng)目需要匹配不同型號的抬梁，在抬梁資源不足時(shí)還需要另外制作。標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝在結(jié)構(gòu)形式、強(qiáng)度性能、適用管徑3 個(gè)方面進(jìn)行綜合優(yōu)化，設(shè)計(jì)出了適用管徑可滿足基地目前所承攬項(xiàng)目全部組塊出運(yùn)要求的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝，對進(jìn)一步推進(jìn)工程標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)奠定了有利基礎(chǔ)。

4 實(shí)施效果及社會(huì)效益

4.1 實(shí)施效果

如圖2 所示，該SPMT 高效滾裝裝船新型工藝已成功應(yīng)用于蓬萊19-3 油田某區(qū)開發(fā)工程項(xiàng)目的組塊運(yùn)輸裝船作業(yè)；如圖3 所示，在完成裝船作業(yè)后，SPMT 載著運(yùn)輸工裝成功由駁船撤回到陸域。根據(jù)以往項(xiàng)目的定額統(tǒng)計(jì)，采用該SPMT 高效滾裝裝船新型工藝，可為此次實(shí)施的項(xiàng)目節(jié)省材料費(fèi)約1 006 萬元、人工費(fèi)用約398 萬元、焊材費(fèi)用約128 萬元、運(yùn)輸費(fèi)用約20 萬元，總計(jì)為該項(xiàng)目可節(jié)省建造成本達(dá)1 552 萬元，降本增效成果顯著。

圖2 SPMT 高效滾裝裝船新型工藝完成組塊裝船作業(yè)

圖3 SPMT 載著運(yùn)輸工裝由駁船撤回到陸域

4.2 社會(huì)效益

本技術(shù)成果開發(fā)出的高效滾裝裝船新型工藝，運(yùn)輸工裝在裝船后可隨SPMT 撤回，隨后可快速投入下一個(gè)項(xiàng)目的裝船作業(yè)中，從而大幅削減了運(yùn)輸工裝的制作數(shù)量。此外，本技術(shù)成果中開發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝具有重量輕便、結(jié)構(gòu)形式簡單、強(qiáng)度高、適用管徑范圍大的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用在不同噸級的項(xiàng)目上，大幅削減了因加工制作運(yùn)輸工裝所需鋼材及工機(jī)具資源的消耗量。

5 結(jié)語

針對傳統(tǒng)SPMT 滾裝工藝及抬梁存在的不足，本文通過研發(fā)出一種SPMT 高效滾裝新型工藝及標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸工裝，達(dá)到了降本增效和技術(shù)革新目的，能夠安全、可靠、低成本、高效率地服務(wù)于海洋工程大型鋼結(jié)構(gòu)物的SPMT 滾裝裝船作業(yè)，可供同類大型鋼結(jié)構(gòu)物SPMT 滾裝裝船作業(yè)參考借鑒。