钢桩装船设计优化探究

2021-01-27倪云飞

设备管理与维修 2021年2期

岳学，历超，倪云飞

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

0 引言

在海洋平台建立的过程中，钢桩起到基础的固定作用，工程开展过程中，需要通过一系列的技术指导以及机械设备的配合使用才能够完成此项工作。当前阶段应用的传统钢桩装船技术存在着一定的缺陷，还有浮吊费用高昂的问题，使得在工程开展的过程中，无法保障收益与投资的均衡性。所以，需要对其钢桩装船的设计进行全面的优化，保证在工程开展的过程中，既能够实现提升其整体运行的有效性，同时也能够降低作业费用，并保证获得收益。在进行海洋工程开展的过程中，钢桩装船可以通过小型运输车进行吊装，或者通过浮吊吊装装船和拖拉滑动装船的方式进行处理，探讨针对于滑动或者是吊装所进行的基础运载的技术设计优化。

1 新型技术的设计原理

钢桩的总体重量较沉，在进行运输装船的过程中，以滑道装船或者吊装装船为主，此种安装方式可能导致由于操作人员失误，使得钢桩在移动的过程中脱落或者由于底部装置建设不良而导致滑道失效。在进行新型设备设计的过程中，需要通过对钢桩的有效处理，保证在进行装船工作中，能够通过降低摩擦阻力，并以滚动运输的形式，将钢桩从陆地装备到船上，以此保障钢桩装载的稳定性[1]。同时，也可以利用定滑轮和卷扬机以及滑动轨道的组合形式，帮助钢桩在人为的控制下，通过滚动上传的方式进行装载，在此种装备的帮助下，使钢桩能够充当滑动轮的角色，以便通过摩擦转移的方式，降低自身的阻力，保证在通过钢丝绳的牵力作用下，使其滑动轮的摩擦力降低，提升其转动的速度。

2 新型装备设计的关键点

（1）针对钢桩装船工作，在进行吊装和滚动装船的过程中，为了保证其装船的顺利性，需要对动力设备进行有效的选择，才能够满足装船的基础需求。在进行钢桩运输的过程中，针对于潜水区域的钢桩使用和深水区域的钢桩使用有一定的区别。深水区域的钢桩其宽度要达到2 m，且其长度最高可达100 m，所以在进行动力设备的选择时，则要选择大型机械设备，且其动力必须要满足能够搭载钢桩运转的基础马力，其总重最好>500 t。对于浅水区域，进行钢桩的运载时，可以通过分段式进行运载，就是将管桩进行切割，并将其分成几段，以分批运输的方式在岸边进行焊接，再通过吊装的方式来进行装船工作。此种方式在运转的过程中不需要较大的动力设备，小型的动力设备即可满足其浅水区域的钢桩装船工作。

（2）进行钢桩装船的过程中，要保证吊装或者是滚动装船时能够有效提升其装船的平稳性，要有合适的控制手段以及刹车系统才能够满足其整体的应用效果。在进行基础安装的过程中，针对于浅水区域的钢桩装船，可以通过在岸边搭载工型箱的方式进行基础运输渠道的构建，保证在船体与钢墩的建设时，能够通过水平找齐的方式来满足基础的桥梁搭建；吊装的过程中，要优化其吊装设备，并保证在运输时能够通过中立点的寻求来降低吊装过程当中可能存在的风险；对于滚装上船工作，需要提升其整体的平稳性，可以通过智能系统的搭载或者是加宽滚动履带的宽度来提升其整体的运行平稳性[2]。

（3）针对于钢桩上船的轨道设计而言，其关键的优化部分在于对码头的设计以及与船体进行搭载过程当中滑动轨道的设计。吊装运输与滚动滑道的运输，其设计具有一定的区别。在吊装过程中，其基础吊装并不需要进行滚动滑道的设置，只需通过履带的转动，就能够保证其整体的运转。对于滚动滑道，基础的过渡段滑道能够有效提升其整体运行的稳定性，所以在建设的过程中，为了保证其稳定性能够获得提升，则需要对其轨道进行全面的优化，并保证实现两槽与两边高度可以产生一定的落差，这样通过外高内低的轨道运转设计，能够有效提升钢桩运输的稳定性。

（4）在进行钢桩运载的过程中，其优化设计要考虑到在进行吊装或者滚动运输时，要保证钢桩两端能够同时被传送，且对速度的调节上，也要注意协同性的问题。首先，在进行普通的钢桩吊装运输过程中，其传统的方式是通过起吊机对钢桩中立点进行查找，然后通过两端平衡的方式进行吊装，但是如果施工人员没有对其进行有效的查找，或者是在装吊的过程中并没有对其进行良好的设备检查，则会导致在装吊时，由于环境因素或者是人为因素的共同作用下，使得被吊装起的钢桩出现脱落的现象，这不仅会对现场的施工人员造成生命的危险，同时也会引起社会恐慌。因此，在进行优化设计时，则必须考虑到吊装时通过改进吊装的方式，或者是对其基础运送方式进行改进，进而才能够保证其运输的安全性获得提升。在现阶段进行吊装运输时，通常都会在吊装的过程中建立钢索或者是吊装笼，这样即使发生了一些不可抗拒的问题，仍然有备用紧急措施进行对钢桩的有效固定，以此就能够防止由于传统吊装运输过程中的设计缺陷所产生的一些不良问题。其次，在进行滚动运输时，由于缺少吊装过程，或者是通过辅助吊装将钢桩放置在履带上，在进行运输时，需要保证钢桩可以按照原定设计进行运转。对此，在进行浅水区域的滚动钢桩运输设计时，其优化方式则要体现在对于其履带的速度控制，这样才能够满足其钢桩运行的平稳性。针对于运输的实际应用效果来看，由于不同区域所使用的钢桩，其自身长度、重量以及宽度都有一定的区别，所以既要保证在进行滚动运输的过程当中可以实现将钢桩两端都放置在传送带上，同时也要通过智能系统的运用，考虑其两端运送时的协调性，这样才能够防止由于一端已被放置在履带上，而另一端却出现反速作用力，进而导致钢桩停留在中间履带上无法前进，或者是掉入海中所造成的问题。

（5）由于钢桩装船工作是一项大型的工程项目，因此在进行设计过程中，需要对其控制系统进行全面的优化。需要在开展工程项目时，由专业的工作人员进行定点监测，保证能够对进行建设的区域进行全面的调研，才能够依据实际的场地情况进行相关项目地开展，同时选择恰当的施工工艺来完成相关的施工项目，才能够在施工的过程当中，提高其整体施工的稳定性[3]。此外，在进行相应的设计优化和改进过程中，通过前期的定点考察来对其干扰因素进行全面的分析，保证在进行项目的开始之前，应用自动化控制系统来进行工程项目的检验，在进行检测的过程中，自动控制设备有较强的监测能力，其能够有效识别在进行监测过程当中一些人为监测的误差，能够在后续优化的过程中，通过对这些潜在风险的识别进行规避，以此能够保证钢桩装船工作的顺利开展。

3 钢桩装船设计优化的具体内容

（1）在钢桩装船的过程中，吊装和滚动装船的方式有所不同，所以在进行具体优化时，则需要针对不同的装置进行不同的优化。例如，针对滚动平台装置，其平台钢桩在滚动上床前，需要通过动力卷扬机的带动下，保证其履带转动速度能够达到一定程度，且维持稳定的运转，然后再通过在钢桩轨道运转的过程中，匹配定滑轮以及各种附属机构件，从而能够满足其整体的运行。但是，需要注意由于驳船自身的位置需要与码头之间有一定的连接，所以在进行运转的过程中，要保证对岸钢墩的建造能够与驳船保持持平的状态，否则在运送的过程中，会导致履带出现倾斜以及偏移的现象，或者是钢桩脱落履带沉入海中。

（2）动力系统的全面优化，能够保证钢桩在运转的过程中克服其动力势能的摩擦性，并且在进行动力设备的筛选时，需要根据不同区域钢桩的实际需求进行有效的计算，通过重力计算来实现对于其滚动摩擦力的有效获取。同时，针对滚动设备，其自身有一个爬坡的过程，也就是指在进行运输的过程中，需要通过履带的传送来实现降低上坡或下坡当中的缓冲力，并且也能够使得履带的传送可以保证钢桩自身克服重力。此外，在进行设计的过程中，由于其传送履带可能会存在着重量上的不足，所以也需要加上一个提高其整体安全系数的大型吊装设备，这样才能够保证其运输的过程中，既满足其基础的滚动运输，又能够实现在进行深海区域的钢桩装船工作时，可以通过吊装的辅助保护来确保其动力系统的正常运行[4]。动力系统主要是由牵引卷扬机和锚固系统以及定滑轮等设备进行组合而成，所以在进行布置的过程中，必须保证驳船能够垂直于机械设备，同时也要保持起跑绳的水平性。

（3）从近年来的实际工程施工情况看，为了有效提高钢桩装船工作的安全性，在设计上做出一些改进，从实际应用的反馈情况来看，对于滚动式钢桩装船工作，其轨道的设计必须要满足钢桩整体施加重力的受力需求，同时也要对所铺设的轨道建立基础模型，并保证通过受力分析来确认钢桩是否能够在此基础上顺利运送。此外，由于驳船在停靠的过程中会受天气和海风的影响，因此海浪在波动的过程中，势必会引起驳船的上下浮动。对此，在进行码头与驳船的连接中，必须要保证轨道的连接不能够通过刚性连接，以此才能够最大程度的降低运送时可能存在的风险。