海工基地滑道设计探讨

雷 鹏，杨新才，王 平（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北 武汉 430071）



海工基地滑道设计探讨

雷 鹏，杨新才，王 平
（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北 武汉 430071）

本文结合某海工基地工程，通过分析海工产品的特点，对其滑道布置、出运工艺及结构设计进行研究，提出海工产品适应性更强，投资相对更省的滑道设计方案，为今后类似工程的设计提供一定的借鉴作用。

海洋工程装备；半潜式平台；Spar平台；组块；滑道；浮体

引　言

海洋钻井平台重量大、规格多样，并且海工产品订单的不确定性，使得海工滑道的设计变得至关重要，其直接影响基地承接建造能力。本文结合某海工基地工程实例，对海工滑道布置、出运工艺及结构设计进行分析研究，以提出最优设计方案。

1　方案设计

1.1滑道布置分析

某海工基地主要建造半潜式平台，前期方案中，半潜式平台在滑道上采用横向布置，浮体下布置有 4条滑道板，滑道布置尺寸为 5m+［20m］+5m+［20m］+5m+［20m］+5m，即设置4条5m宽的滑道板，滑道板净距为20m，最外缘滑道板距离为80m。

半潜式平台采用横向建造模式时，滑道对半潜式平台尺寸适应性好，能适应所有半潜式平台的建造，且滑道板总体宽度小，工程投资低。但是，单个滑道板尺寸小，其与相邻滑道板上滑靴间的距离调节能力差，对其他海工产品的适应性较差。海工产品不仅需考虑其建造要求，还需考虑其出运的要求。

因此，需要对接运的半潜驳进行尺度和强度复核，进而分析该滑道布置是否满足半潜式平台的出运要求。半潜式平台根据使用要求建造，其尺度各不相同。常用半潜式平台尺度见表1。

表1　半潜式平台代表产品主尺度

1.2出运工艺分析

拖拉滑移出运时，根据半潜驳的靠泊方式，半潜式平台的装船分为艉装模式和侧装模式。

1）艉装模式分析

艉装方式，即半潜驳丁靠码头，横向布置的半潜式平台通过滑道拖拉滑移装船。为保证拖拉滑移的顺利装船，前期方案共布置有4根滑道板，最外侧2根滑道板距离为80m。

目前，全球较大的半潜驳为Blue Marlin，该船主尺度为224.8m×63m×13.3m。由图1可知，半潜式平台拖拉至码头前沿后，无船上滑道与外侧两根滑道板对接，若仅由中间两条滑道支撑，导致下浮体底部受力极大，可能造成结构破坏。且由于较小的支撑间距，半潜式平台存在向一侧倾斜的可能。

图1　横向建造，艉装出运

2）侧装模式分析

侧装方式，即半潜驳顺靠码头。半潜式平台两浮体相距一定距离，两浮体间采用撑管连接。由表1可知，两浮体中心最大距离为59.1m，从浮体受力稳定及结构自身安全上分析，半潜式平台上船后，每个浮体至少应有一半位于半潜驳上，半潜驳的宽度尺寸至少61.1m（按浮体中心位于船内1m考虑）才能满足上船要求。因此，仅 Blue Marlin满足出运要求。由于两浮体是通过撑管连接，而撑管的强度相对较弱，拖拉滑移时，陆域侧浮体的拖拉力由撑管传递，可能造成撑管破坏。

为保证半潜式平台出运的安全性，需在半潜式浮体下设置4根长度不小于80m的钢箱梁，并联接为整体，钢箱梁下设置滑靴支撑于滑道板上（见图 2）。采用钢箱梁后，可解决半潜驳型宽不够的问题，还可解决拖拉滑移时拉力的传递问题，但会增加工程投资，降低滑道的有效承载能力，风险较大。

图2　横向建造，侧装出运

综上所述，在本工程前期方案中，现有半潜驳尺寸不能满足大型半潜式平台横向建造，艉装模式出运；半潜式平台横向建造、侧装模式出运，风险较大，不宜采用。

2　方案优化

通过对前期方案分析，虽然半潜式平台采用横向建造模式具有产品尺寸适应性好，滑道板总体宽度小，工程投资低的优点，但不利于其出运装船，需有额外工装设施，增大了工程投资，且降低了滑道的有效承载能力，因此，优化方案采用半潜式平台纵向布置方案，考虑到海工产品订单的不确定性，应兼顾Spar平台和组块的建造，其尺度见表2、表3。

表2　Spar平台硬舱结构分类及主体参数

表3　组块代表产品主参数

2.1滑道布置设计

1）半潜式平台滑道设计

参考表 1，设计考虑一定富裕，浮体中心线的最小间距取50m，最大间距为取60m；每个浮体下布置3线滑块，滑块间距3～5m，滑块宽度取2m；滑块边距滑道板边距离为1m。

经计算，两滑道板的间距40m；两滑道板的最大外缘间距70m；单根滑道板的宽度为15m（共2条）。满足表1中半潜式平台的建造，滑道布置为15m+［40m］+15m，即2条15m宽的滑道板A、B，滑道板A、B净距为40m。

2）Spar平台和组块滑道设计

考虑滑道还需满足 Spar平台和组块的建造要求。Spar平台和组块建造时，其下共需布置2线滑靴，由表2可知，Spar平台直径在20～45m之间，经计算，滑靴间距14～32m；参考表3，组块下滑靴间距15.24～30m。因此，考虑利用滑道板A、B其中之一，只需在滑道板A、B间新增1条滑道板C，即可满足Spar平台和组块的建造。新增1条滑道板后，滑道布置见图3。

图3　滑道布置示意

滑道板C的最小宽度Y可采用方程法计算：

已知：X+Y+Z=40；

由于滑道板C具有对称性，可设X＞Z；

最小滑靴距离14m，Z=14-2×（2/2+1）=10m。

滑道板C、A组合，其上滑靴最小间距L1=X+2× （2/2+1）=X+4；

滑道板 C、B组合，其上滑靴最大间距L2=Y+Z+15-2×（2/2+1）=Y+Z+15-4；

当L1=L2时，滑道板B、C组合的滑道最大间距与滑道板A、C组合的滑道最小间距正好重合，滑靴间距调节范围最广，此时，滑道板C尺寸Y最小。

经计算：X=23.5，Y=6.5，Z=10。滑道板布置为15m+［23.5m］+6.5m+［10m］+15m。

滑道板B、C组合时，可适应14～27.5m的滑靴布置；滑道板A、C组合时，可适应27.5～41m的滑靴布置，该布置模式可适应滑靴间距适应范围为14～41m。该布置既能满足直径20～45m的Spar平台（滑靴间距14～32m）建造，又能满足滑靴间距15.24～30m的建造。

综上所述，滑道板布置为15m+［23.5m］+6.5m+ ［10m］+15m，既能满足浮体中心距51.82～59.1m半潜式平台的建造，又能满足直径 20～45m的 Spar平台的建造，还能满足滑靴间距15.24～30m组块的建造。

2.2出运工艺设计

由于Spar平台和组块尺寸长、滑靴间距小，其装船均采用艉装模式。目前，国内外半潜驳宽度尺寸大多集中在36～50m左右，既能满足滑靴间距为14～32m的 Spar平台的装船，也能满足滑靴间距15.24～30m的组块的装船，以下对半潜式平台装船进行分析。

1）艉装模式分析

由于最外缘2根滑道板距离为70m（此时用于建造大型半潜式平台，如海洋石油 981），拖拉滑移装船时，丁靠码头的半潜驳上应有2根滑道与其对接，半潜驳的型宽应不小于70m，即使是目前最大半潜驳也不能满足艉装模式出运的要求。但对于表1中的小型半潜式平台，如COSL Pioneer浮体中心距为52.8m，滑靴外侧距离为52.8+2×（3+2/2）=60.8m，半潜驳可满足其艉装出运。

2）侧装模式分析

由于半潜驳顺靠码头，其长度方向远大于纵向滑道外缘尺寸，满足船上滑道与陆域滑道板的对接及拖拉滑移下水要求（见图4）。

图4　纵向建造，侧装出运

综上分析，在现有半潜驳条件下，半潜式平台宜采用适应性强的纵向建造、侧装出运装船的模式。

2.3滑道结构设计

滑道结构分为水域滑道和陆域滑道，由于滑道荷载大，一般均采用桩基承台结构。

1）水域滑道设计

水域部分需结合出运码头结构设计，若码头采用重力式沉箱结构，则应在沉箱底板预留桩基孔位，待沉箱安放完成后在沉箱上进行桩基施工；若码头采用高桩式结构，则水域滑道兼作系靠泊出运码头的组成部分，桩基类型应与码头桩基相同。

2）陆域滑道设计

陆域滑道与系靠泊无关，常采用低桩承台结构，一般桩基根据地质特点采用灌注桩或PHC桩，对于基岩埋深30m以内宜采用灌注桩，对于基岩埋深超过50m宜采用PHC桩，对于基岩埋深在30～50m之间的应进行灌注桩和 PHC桩的桩型比选。选定桩型后还应对不同桩径进行比选，一般灌注桩桩径不宜小于 0.8m，PHC桩桩径不宜小于0.6m。灌注桩桩径上限可不受施工设备影响，根据实际需要适当选取，但 PHC桩受陆上沉桩设备影响，一般桩径不宜超过1.0m，单节管桩长度不宜超过15m。对于PHC桩，若场地回填料为开山石或砂层过厚，应考虑适当的引孔措施，避免沉桩偏位过大或沉桩锤击数过高。

3　结　语

1）在现有半潜驳尺寸规格下，半潜式平台不宜采用横向建造模式，宜采用适应性强的纵向建造、侧装出运装船的模式。

2）海工产品具有种类多样、重量大和尺寸规格多样的特点，以及海工产品订单的不确定性，海工基地滑道板布置应具备覆盖海工产品范围广，以增加海工基地在市场竞争中的优势；控制滑道建设投资，降低成本，有利于增强企业市场竞争力。

3）在确定代表海工产品滑道板布置的情况下，通过方程法计算出兼顾产品所需新增滑道板最小宽度，满足了海工产品建造要求，降低了工程投资，该方法可为今后类似工程的设计提供一定的借鉴作用。

［1］JTJ 211-99 海港总平面设计规范［S］.

［2］孔祥鼎，夏炳仁.海洋平台建造工艺［M］.北京：人民交通出版社，1993.

［3］石红珊，柳存根.Spar平台及其总体设计中的考虑［J］.中国海洋平台，2007.

［4］海洋石油工程深水油气田开发技术［M］.北京：石油工业出版社，2011.

Design of Slipway in A Marine Engineering Base

Lei Peng，Yang Xincai，Wang Ping
（CCCC Second Harbor Consultants Co.，Ltd.，Wuhan Hubei 430071，China）

One maritime base project is analyzed and studied from the aspects of the characteristics of marine engineering products，layout，shipping process and structure design of the slipway.And a slipway design plan is proposed，which is of higher adaptability for marine engineering products and more economical.The design will provide a reference for similar projects in future.

marine engineering equipment； semisubmersible drilling platform； Spar platform； module； slipway；floating body

U653.92

A

1004-9592（2016）04-0048-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160412

2015-04-09

雷鹏（1979-），男，高级工程师，主要从事港口、船厂工艺设计。