超大型海洋结构物液压托举滚轴装船工艺

宋峥嵘，田旺生，杨风艳，周 武

（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东 青岛266520）

0 引言

海洋工程结构物一般先在陆上进行预制组对总装，然后再装船运输到海上安装。传统的装船方法是通过牵引机构将结构物拖拉滑移上船，滑靴与滑道间的摩擦系数为0.1～0.2，适用于中小吨位的大刚度结构物。而通常的超大型海洋结构物（如TLP，SPAR等）存在整体刚度柔、没有大刚度支撑点等特点，如果采用传统的滑移技术装船，滑移摩擦力则随结构物重量增加而线性增大，导致拖拉成本大幅增加，另一方面装船滑靴受力集中，装船过程易产生单腿悬空、局部受力和变形过大等工况。并且，传统装船工艺使用的滑靴不具有通用性，施工成本高［1］。

通过介绍一种可应用于超大型海洋结构物的装船工艺，克服传统装船工艺中可能出现的摩擦力大、结构物局部受力过大、船舶调载困难等缺点，达到有效减少装船作业的费用及风险的目的，促进海洋工程制造水平的提升，具有良好的工程应用前景。

1 液压托举滚轴装船

1.1 液压托举滚轴装船系统

液压托举滚轴装船系统的主要部件如图1、图2所示［2］。

图1 海洋结构物液压托举滚轴装船的侧面图

通过液压托举过程中的液压控制技术，使得结构物在移位过程中千斤顶能够适应地面不断变化，使支点的受力保持在设定范围之内，避免局部悬空或受力集中。另外，常规的滚轴及滚道，在长距离移动过程中往往存在跑偏、局部受力过大、滚轴受弯曲应力等缺陷，因此，利用导向板和循环链轴设计，解决了循环链轴在导向板上滚动和滑靴在循环链轴移动时的导向问题，并且，在结构物移动过程中循环链轴只受压力，避免了弯曲应力，从而大大改善了滚轴的受力特性。液压托举滚轴装船调载过程中的载荷转移是通过滚轴的滚动将载荷转移到驳船上，通过不同的支点载荷分配技术，同时采用载荷局部调整技术可以大大改善装船过程结构物对码头边沿的应力集中。根据分析和试验研究，利用滚轴装船技术可大幅度降低摩擦系数至0.03～0.04，从而使装船过程的牵引力、滑轮组、钢丝绳、卡环等载荷相应地大幅度降低。

1.2 液压托举滚轴装船工艺流程

如图3所示，在海洋结构物建造之前，先在滑道上布置好液压托举滚轴装船系统的轨道及滑靴，然后在滑靴上建造海洋结构物。

图3 海洋结构物建造的平面布置图

海洋结构物建造完成后，将液压千斤顶装置在滑靴内，连接液压系统，布置控制系统及牵引装置［3］。液压千斤顶将海洋结构物托举一定高度，拆除建造用临时支撑。牵引装置带动滑靴及滑靴上的海洋结构物在滚轴上移动，同时滚轴在轨道上滚动。滚轴上的限位块可以保证滚轴、滑靴及海洋结构物的前进方向。

传统的装船方法在地面不平整的工况下，容易出现局部受力过大，导致海洋结构物损坏。利用液压托举滚轴装船工艺，可以通过控制系统对千斤顶的顶升高度自动进行调整，保证海洋结构物局部受力安全（如图4所示）。

图4 地面不平自动调节图

海洋结构物拖拉上驳船时由于潮位的变化，容易出现与地面不平的类似工况，导致局部受力过大，同样，液压托举滚轴装船工艺可以对海洋结构物上船过程进行压载舱水位调载计算，根据结构受力，对千斤顶承力进行联合调节，避免水位调载不足和异常情况［4］（如图5所示）。

图5 装船过程示意图

海洋结构物前进至指定位置后，滑靴内千斤顶全部回缩，由滑靴承受超大型海洋结构物的重量，完成超大型海洋结构物的装船作业（如图6所示）。

图6 海洋结构物装船就位图

2 液压托举滚轴装船工艺的优点

液压托举滚轴装船工艺采用液压控制技术及新型滑靴，使支撑点受力可调节，克服了传统工艺可能出现的局部受力过大、调载困难等缺点，达到超大型海洋结构物安全高效装船的效果，具有诸多优点：

（1）根据结构物的支撑反力，结合滑靴内置千斤顶的分布和能力，进行系统优化和分解，实现载荷分配与控制，保证结构物的安全，同时降低对地基的承载能力要求；

（2）采用滚轴轨道及多点支撑，可减少装船过程的摩擦力；

（3）可进行模块化拼装，适用于不同吨位的结构物装船需求；

（4）采用液压控制技术，地面不平整时可自动进行调整；

（5）利用滚轴限位块，提高对结构物装船前进方向的控制精度；

（6）根据结构受力，对千斤顶承力进行联合调节，避免水位调载不足和异常情况，保证装船调载安全性；

3 结论

液压托举滚轴装船工艺作为一种全新的装船工艺，与传统的装船工艺相比，在技术、经济性和安全性上均具有较大优势，特别是在超大型海洋结构物的装船施工中具有重要的作用，其未来的应用前景十分广阔。

［1］梅孝恒，周延东，樊之夏.带有间断不对称式滑靴的大型结构物拖拉滑移装船技术［J］.中国海上油气（工程），1997，9（2）：1-7.

［2］API RP2A-WSD.海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法［S］.2007.

［3］王福山，朱熙耕，董津宁，等.拖拉滑移装船液压设备 ［J］.液压与气动，2008（5）：42-45.

［4］翟晓岗，章 青，刘桂涛.大型结构物滑移装船系统测控软件的设计与实现［J］.中国海洋平台，2005，20（1）：51-54.