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两艘浮吊船海上立桩的施工工艺方法
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王鹏
【摘要】在海上钢结构安装工程施工过程中,桩基础施工为一个重要施工环节。尤其在海上风电市场施工过程中,随着钢桩尺寸及重量越来越大型化,如何将一根钢桩由水平状态立为竖直状态的过程越来越复杂。常用的施工工艺为两浮吊船配合立桩,这对吊装所用索具、操船配合、气象海流的影响提出了很高的要求。
【关键词】海上风电;钢桩立桩;两浮吊船配合
1、引言
在海上基础施工中,钢桩立桩为一关键施工环节,常用的立桩工艺为两种,一是通过翻桩器设备立桩,此设备在IHC公司产品中经常见到,翻桩器设置在船舷,自身可灵活翻转,钢桩下端放置于翻桩器内,钢桩另一端由吊钩提起,随着钢桩的竖立,翻桩器自动翻转,最终将钢桩立起。
第二种方式即为普通的两浮吊船配合立桩,两船按立桩需求抛锚就位,同时起吊钢桩两端,至合适高度后,主吊机端提升,辅吊机端下落。立桩过程中,两船实时配合调整吊机及船位,最终将钢桩立起。
限于翻桩器较先进的设计制作原理,前期投入较大,同时钢桩越来越大型化,这对翻桩器也提出了更高的技术性能要求,适合重型钢桩的翻桩器一直处在研究阶段。而海上施工过程中经常因其他施工环节需配备辅助浮吊船只,因此,海上基础施工中一般选用两浮吊船配合钢桩立桩方法。
2、钢桩立桩准备
在滨海北H2海上升压站施工工程中,共需立4根钢桩,桩长76m,桩重270T/根,外径2896mm。主施工船选用1700T全回转浮吊船“德瀛”,辅助船为350T全回转起重船“芝罘岛”。
为确保钢桩立桩过程顺利,在钢桩顶端距离桩顶6m位置设置两立桩桩头,用以连接提升钢丝。在钢桩下端距离桩端5m位置设置一板式吊耳,用以连接下落钢丝。限于“德瀛”船吊高,提升钢丝选用10m长度的粗钢丝,若两钢丝之间连接立柱桩头与主钩钩齿,钢丝会摩擦钢桩,因此必须使用立桩工装。
根据钢桩2896mm直徑,设计制作立桩工装。立桩工装的作用是将吊装钢丝撑开以避免钢桩摩擦钢丝,因此其所受力主要为钢丝对其的水平轴向压力。横向的四根钢管即为支撑杆,立钢桩所用的为外围两个横向支撑杆,里面两个横向支撑杆是为了立其他桩径较小的桩设计。
3、两浮吊船立桩过程
3.1船组就位
根据现场流向,所有施工船组设计顺流就位。主施工船“德瀛”先抛锚就位,“芝罘岛”船艉靠“德瀛”船艏抛锚就位,两船有交叉抛锚情形,同时两船之间带交叉缆,运钢桩驳船靠“芝罘岛”左舷,由于该驳船无动力,且船长船宽均比“芝罘岛”船大,因此,必须选择平流进行驳船靠泊,且由7200HP与4000HP两艘拖轮协助。驳船靠泊后同时带缆至“芝罘岛”船与“德瀛”船。
3.2索具挂扣
驳船靠泊后,两浮吊船旋转两吊机至驳船上方,进行索具挂扣,“德瀛”船主钩下方为两钢丝绳圈,对应钢桩的吊点为两桩头吊耳,绳圈直接套至桩头吊耳进行吊装,以便后期快速摘钩。“芝罘岛”船主钩下方为单根钢丝绳圈,通过卸扣连接至钢桩板式吊耳,后期需拆掉此吊耳。
3.3吊装核算
主吊机(“德瀛”)吊点距离桩端6m,辅吊机吊点距离桩端5m,对此过程进行简单地数学建模得出如下结果:
钢桩重量G为270T。
主吊机受力
辅吊机受力
两吊力均在吊机承重范围之内,满足吊装要求。
3.4立桩过程
两浮吊船吊机同时带力,水平提升钢桩。钢桩离开绑扎件30cm高度位置,停止提升,观察钢桩状态,并检查吊点、索具有无异常,待确定一切正常后,继续缓慢提升钢桩,至一定高度后,驳船撤离。此后,“德瀛”船吊钩继续提升,“芝罘岛”船吊钩开始缓慢下落,两船适当调整旋转角度及跨距,确保钢桩立桩过程稳定。
立桩完成后,下端板式吊耳处于水面以上位置,将“芝罘岛”船所连钢丝拆掉,整个钢桩由“德瀛”船主钩吊立,立桩过程完毕。
4、立桩过程关键要点总结
4.1设计或选用合理的立桩工装及吊装索具。
多船就位对现场气象海况要求较高,需根据现场流向流速及船舶条件设计合理的就位方式,且最好选择较好海况且平流状态下立桩。
在保证运输面积的前提下,运输驳船尽量选择具有自航能力且主尺度较小船舶,以便进出灵活方便。
4.2钢桩吊点位置设置合理,钢桩重量分配均在两浮吊船的工作能力之内。
4.3吊耳尺寸设置合理,强度满足吊装要求。
当前钢桩下端吊耳为板式吊耳,立桩后需拆卸扣,施工有一定困难,可改进为自动脱落的U型扣,提高施工效率。
选择吊高较大船舶,确保主施工浮吊船可将钢桩完全立起。
确保两浮吊船的跨距满足立桩过程所需最大跨距要求。
整个立桩过程要求两浮吊船配合默契,根据实际情况随时调整吊机状态及船舶位置,顺利将钢桩立起。
5、结语
现如今风机单桩基础较为盛行,且朝重型化方向发展,重量可达800-900T,甚至1000T之多,市场上还没有配套如此之重钢桩的翻桩器。两浮吊船立桩过程成为必选之施工工艺。实际施工也证明,该方案有效可行,可
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