1600t浮吊副臂架系统整体安装工艺分析

罗庆

（上海振华重工（集团）股份有限公司长兴分公司，上海 201913）

1 前言

随着公司自主设计制造的第一台自升式海上钻井平台即将完工，钻井平台订单不断增加，而平台桩腿的安装对于吊装设备的吊高和吊重有了更高的要求。公司目前吊高最高的一台1600t浮吊，其副钩额定最大起重量为300t，起吊高度最高为水面上123m，此吊高及吊重完全无法满足钻井平台桩腿的吊装要求。考虑后期订单的不断增加，而租用其他吊装设备成本较高，同时也容易因租用设备的不确定性而影响项目施工周期。结合各种因素，公司决定对此台1600t浮吊在原来基础上进行设计改造。改造后要求将1600t浮吊的副钩起升系统全部拆除，然后在浮吊臂架头部上方增加一套可拆卸的副臂架系统。改造后的1600t浮吊副臂架系统吊钩额定最大起重量可达500t，最大吊高达到水面上162m。而浮吊原主钩额定起重量改造后从1600t降低为1200t，如将副臂架系统拆卸后，则主钩可回复为原设计参数。本文对1600t浮吊副臂架系统的整体安装工艺进行阐述和分析，并结合现场实际施工情况来验证此工艺方案的可操作性，图1为增加副臂架后的1600t浮吊总图。

图1 增加副臂架后1600t浮吊总图

2 工艺方案制定

2.1 安装方案分析和制定

新增加的副臂架系统主要由副臂架、人字架、前后拉索、拉索联接装置、防倾倒拉索及副钩缠绕系统等组成（见图2）。由于1600t浮吊作业计划紧张，其可以允许用来安装副臂架系统的周期很短，所以需要先在地面上将副臂架系统所有结构整体拼装好，再将副臂架系统整体吊装后安装至浮吊主臂架头部位置。

图2 副臂架系统结构组成图

首先，根据1600t浮吊技术参数显示，在确保浮吊船安装副臂架系统平稳、安全的前提下，主臂架变幅最小可扒至20°，此时，主臂架头部距离码头面高度达到70m，这意味着副臂架整体吊装时，高度最少在70m以上，而且为了避免吊装钢丝绳与前拉索干涉，合理配置最短的吊装钢丝绳长度须20m，所以吊装设备的吊高最少需要达到90m以上才能满足吊装要求。其次，根据副臂架系统的结构形式，后拉索钢铰线达100m长，且副臂架系统整体重心偏后，副臂架安装至主臂架头部后，后拉索钢铰线钢性很大，安装有一定难度，安装时需要利用吊装设备配合将副臂架从8.5°扳至24°，因此吊装时需采用双钩吊装。

根据以上吊装要求，结合公司现有吊装设备，充分考虑各种因素，保证安装副臂架系统的可行性和安全性，确定采用如下方案进行副臂架系统整体安装：利用公司1台450t门机和1台500t门机配合抬吊副臂架系统，两台门机的极限吊高在100m左右，刚刚满足吊高要求。待副臂架系统吊装到位后，在浮吊主臂架头部箱体上方定位烧焊好副臂架铰点支座，确保焊缝探伤合格。然后，将吊装副臂架靠近根部的门机拆钩，利用这台门机的吊钩将副臂架后拉索下铰点吊至安装位置，同时，由另一台门机将副臂架扳起至24°，最后，配合其他辅助设备安装好后拉索，门机将副臂架缓慢扒下，前、后拉索均受力拉紧后，确保安全的情况下，将门机拆钩，最终完成整个副臂架系统安装。

2.2 方案评审及细化

针对两台门机抬吊安装副臂架系统的方案，我们组织了浮吊设计部门、工艺制作部门、浮吊公司以及项目总装部等各个相关单位的技术专家对此方案进行评审，与会专家从各方面对此方案进行审核，充分肯定了此安装方案的可行性，同时提出了此方案涉及到的相关难点和注意事项，对所有问题仔细讨论，提出解决方案和优化意见。最后，根据与会专家提出的所有评审意见，有针对性的对方案进行了细化，同时，也充分考虑了天气、潮水、吊装设备协调性等因素的影响，制定了相应的应对措施，以确保整个副臂架系统安装过程的安全。

3 安装方案实施

3.1 安装前准备工作

首先，副臂架系统总装前应先做好主臂架的改造工作和副臂架系统的拼装工作。主臂架的改造工作包括：（1）拆除1600t浮吊原有副钩缠绕系统；（2）对浮吊副起升机构及浮吊船体进行相应改造；（3）在主臂架根部增加两套后支座，用于安装副臂架后拉索；（4）主臂架前后支座附属平台的安装。

副臂架系统在地面胎架上整体拼装时，首先，要将副臂架、人字架、梯子平台、前后拉索联接装置以及主臂架前支座安装好，而且，为防止人字架向前倾倒，我们从工艺方面考虑，专门设计制作了两根工艺撑杆，安装在人字架和副臂架结构之间。其次，将前拉索钢铰线两端铰点均安装好。最后，将后拉索钢铰线上铰点与联接装置安装好后，将后拉索绑好固定在副臂架根部吊装位置附近，避免副臂架整体吊装时，后拉索与浮吊主臂架产生干涉（见图3）。

图3 副臂架系统整体安装前状态

3.2 副臂架系统整体安装过程

将副臂架系统布置于1600t浮吊正前方，安装时需要在当天潮水低平潮时进行，需注意后面三天的天气预报，风速不得大于5级。因副臂架吊装到位后需定位烧焊铰点支座，所以吊装前需安排4名电焊工和质量探伤人员到1600t浮吊主臂架头部处准备好，同时，提前把所有焊接、探伤工具准备到位。

利用2台门机配合抬吊整个副臂架系统，待吊装至安装高度时，移动门机往浮吊主臂架头部靠拢（见图4），同时，在地面上用插车将两根后拉索往两侧牵引，避免与浮吊主臂架结构产生干涉（见图5）。

图4 副臂架整体起吊

图5 插车牵引后拉索

待副臂架系统吊装到位后，利用事先在主臂架头部箱体上安装好的导向支座对副臂架铰点支座进行导向安装，安装到位后对铰点支座进行定位焊接，焊接时注意高空作业时间长，有大风和浪涌影响，须严格按照焊接工艺要求进行施焊，施焊过程中需要有专人看护，确保施工安全。铰点支座焊接完毕后，按要求做好焊缝探伤（见图6）。

图6 副臂架系统定位安装

副臂架铰点支座安装好后，将副臂架根部吊装的门机拆钩，同时将绑好的后拉索解绑，利用拆钩的门机起吊后拉索下铰点，并吊至浮吊主臂架根部安装位置。因后拉索安装在1600t浮吊变幅钢丝绳内侧，需要将后拉索下铰点起吊后跨过浮吊变幅钢丝绳，而且由于后拉索长达100m，要利用门机将后拉索跨过变幅钢丝绳比较困难，有一定的安全风险，虽然方案经过专家评审讨论，制订了详细的安装工艺步骤来确保此过程的安全。当具体现场安装时，由于公司生产需要，副臂架安装期间正好租用了一台1800t浮吊，此浮吊副钩吊高为130m，吊高和臂幅都大大超过了1600t浮吊变幅钢丝绳的位置，因此，为了确保安全，最终临时决定采用1800t浮吊的副钩将2根副臂架后拉索下铰点直接吊起跨过1600t浮吊的变幅钢丝绳，并吊放至主臂架根部安装位置（见图7）。

图7 1800t浮吊副钩吊后拉索下铰点

将后拉索下铰点吊放至主臂架根部后，通过副臂架头部位置吊装的门机将副臂架抬起，角度扳至约24°，然后，利用手拉葫芦等设备将后拉索下铰点安装至后拉索铰点支座上。由于副臂架系统重心偏向根部，利用门机抬起副臂架时，重心靠近副臂架铰点，容易引起倾覆，因此，在吊装副臂架系统前，要求在副臂架头部定滑轮组上穿挂好配重钢丝绳，平衡副臂架整体重心位置，以确保安全（见图8）。

图8 吊装前副臂架头部挂穿配重钢丝绳

整个副臂架系统安装过程始终在70m高空进行，安装难度大，尤其是需要在70m高空定位施焊副臂架铰点支座，高空风大，且施焊时间长，受浪涌影响大。而且由于受限于吊装设备吊高，副臂架吊装时需要在低平潮期进行，1600t浮吊船体必须时刻配合压水，浮吊主臂架角度扒至最小，门机吊钩升至极限，所有设备均基本达到了极限状态，整个安装过程中，总共2台浮吊和两台门机同时参与安装，最终，经过各方的不懈努力，克服了所有困难，协调配合好才保证了此次副臂架系统的成功安装。

4 结语

本文详细介绍和分析了1600t浮吊副臂架系统的整体安装工艺方案，针对整个安装过程中的重、难点提出了解决方案，并结合现场实际施工情况，对安装过程进行了合理的调整，最终成功、安全地完成了整个副臂架系统的整体安装。此次副臂架安装过程涉及到高空安装、多种设备配合作业，为后续同类设计的产品安装提供了可以借鉴的理论及实践依据，也对公司大型浮吊建造的进一步成熟和开发起到了有效推进作用。