单点系泊系统锚桩安装检验记

CCS青岛分社 张 梁

张梁 中国船级社青岛分社海洋工程处结构验船师，A级注册验船师。长期从事船舶与海洋工程入级、法定及发证检验工作，累计执行检验任务约2000次。

单点系泊系统作为连接油轮的卸油接口，通过海底管道与陆地容器及工厂连接，近年来已得到越来越广泛的应用。其中固定锚桩作为单点的主要受力构件，应当引起足够的重视，笔者曾经参与过一次单点系泊系统锚桩安装第三方发证检验，对此，有很深的体会。

某石油化工精炼厂的项目计划建造一个单点系泊(以下简称SPM)系统和海底管道，以进口石油化工炼油厂所需的原油和凝析油。单点系泊系统有六根锚桩，编号分别为P1～P6，每根锚桩与单点通过锚链连接，相邻两根锚链形成60°的夹角。每根锚桩长度为46m，外径为2134mm，壁厚38mm，材质为DH36，设计入泥深度为46m，如图1所示。

图1 锚桩结构图

在距离桩顶20m处设置有锚链连接点，锚桩在此处为厚度50mm的加厚段，锚桩内部有贯穿钢板，外部有环形加强板。设计方因考虑到施工水域海底土质较软，为防止溜桩，在距桩顶16米处设置一层防沉挡泥板，厚度为25mm，设有十字加强板，均布20个直径为50mm的透水孔供海水和泥浆通过，如图2、图3所示。

该项目施工分为十个步骤：船舶定位、吊装导向架就位、起吊锚桩、锚桩锚链连接、锚桩插入导向架、打桩锤就位、打桩、拖拉锚链铺设入水、回收导向架、锚链预张紧试验。其中CCS需关注的方面如下：船舶定位准确性；对锚桩及锚链进行进货检验，确定锚链的钢印及编号与证书相符，确定锚桩的状态良好并审核锚桩制作报告；审核安装需要的相关设备的校准报告；确定GYRO USBL水下导航定位系统软件设定的导向架目标位置与已审批设计一致，确定导向架放置后的实际定位与设计位置的位置偏差及角度偏差，确定导向架牛眼水平仪的观测正确有效并在设计范围内；锚链与锚桩的连接按照设计进行施工并有效可靠；CCS通过ROV显示器关注锚桩插入导向架的过程中是否对导向架造成较大碰撞及锚桩在重力的作用下达到的入泥深度；打桩锤的插入是否对锚桩造成较大碰撞及锚桩在打桩锤的重力作用下再次下沉的深度；锚桩打桩是否达到设计深度，以及关注打桩过程中有无拒锤、溜桩等状况；锚链在拖拉入水过程中均顺利通过张紧器，链环组无重叠、纠缠现象，锚链张弛度合理；锚链预张紧试验过程是否按照已批准程序进行，最终实验结果应满足设计要求。

但是，意想不到的是，在现场施工过程中，我们发现当地土质并非如设计所考虑的松软程度，地质资料可能存在误差，现场打桩过程P3锚桩甚至出现了拒锤的现象：P3锚桩连续锤击，但最后一米锤击数1050次，因达到拒锤标准而停锤，停锤时通过ROV观察到预定的停锤线距离目标辅助线还有约20cm，但后期经潜水员探摸已确认该桩打桩到位，桩顶已完全没入泥面，经分析认为该20cm的误差来源于导向架在自重作用下产生的下沉。从验船师的角度来看，我们对防沉板的设计产生了质疑，因为预留的排水排泥孔太小，而导致泥浆不能够有效及时溢出，从而加大锤击时泥浆对防沉板的反作用力，如果反作用力足够大，甚至有可能导致防沉板根部与锚桩内壁角焊缝连接处产生撕裂，撕裂位置很有可能出现在锚桩内壁热影响区，从而导致桩体整体抗拉能力的降低。于是，我们收集了相关数据，进一步进行了简要受力分析，分析结果得出此次拒锤现象并未对锚桩总体的抗拔能力产生影响。

其次，按照原程序设计，在导向架定位时，完成了确认定位位置和导向架水平的工作后，即进行插桩、插锤、打桩等作业环节，此过程中并没有对锚桩的垂直度进行及时有效监控的方法。考虑到该施工过程中的确很难实时或阶段性地对锚桩垂直度进行有效控制，我们经过多次与施工项目组沟通，经各方同意，在完成打桩作业回收导向架之前再进行一次对导向架水平度的确认，以此来判断已打桩入泥的锚桩的垂直状态。因导向架导向筒内壁与锚桩外壁之间存在26mm的间隙，导向筒的长度为3m，此二者的比值取反正切函数得出导向架与锚桩的垂直度偏差最大为0.5°，即如果打桩作业完成后导向架水平度在4.5°以内，则可认为锚桩的垂直度满足设计要求(±5°)。

图2 锚桩与锚链连接点

图3 锚桩挡泥板结构图

另外，还有一个难点问题，放置导向架、插桩、插锤、打桩等作业均在水下进行，只能通过ROV或潜水员摄像系统来观察，再加上作业海域附近有疏浚作业，导致海水能见度较差，现场施工人员只能通过有限的信息和经验来进行施工，这对如何保证施工安全和质量是一个很严峻的考验。我们通过与施工项目组详细沟通，通过在送桩及锤体上画出与导向架对应位置的标高辅助线的方式来确定打桩情况，并在实际施工过程中对相应辅助线的位置进行了一再改进，以便更加方便、准确地进行判断，经现场实践，效果非常好。CCS验船师丰富的经验和严谨务实的作风得到了业主及施工方的一致好评。