鄢盛華    劉秋芳

（中鐵大橋局集團有限公司機械化施工分公司，湖北  武漢  430052）

摘　要：“小天鵝”號2500噸海上運架梁專用起重船，為適應海上風電工程市場需求及海上大型工程施工需要，在保留原船2500噸中心起重功能的前提下，將該船改裝成海上風電單樁施工平臺,本文針對改裝設計做主要介紹。

關鍵詞：運架梁專用起重船；改裝；海上風電單樁施工平臺

中圖分類號：TU61??文獻標識碼：B

1?改裝背景

　　“小天鵝”號2500噸海上運架梁專用起重船自2003年9月投入東海大橋建設以來，已參與我國沿海多座跨海大橋建設，為我國海上橋梁工程建設作出了卓越貢獻，曾創造過一天架設2片70米混凝土預制梁，一個月架設28片梁的記錄。“小天鵝”號2500噸海上運架梁專用起重船施工工法，獲國家科技進步二等獎。

　　近年來，我國海上風電建設如火如荼，2020年全國海上風電開工建設規模約達到10.05GW，其中規劃和在建海上風場大多集中在潮汐帶和淺水區域，并以單樁基礎為主。為此對施工船舶需求大增，尤其是吃水較小的施工船舶，“小天鵝”號2500噸海上運架梁專用起重剛好滿足工程施工要求。

　　該起重船為雙體船型，采用中心起吊方式，吃水較淺，非常適合在潮汐帶和淺水區域施工，所以在保留原船2500噸中心起重功能的前提下，將該船改裝成海上風電單樁施工平臺極大提升該船的使用價值，具有廣闊的市場前景。

圖1  “小天鵝”運架東海大橋70m預制混凝土梁施工 圖2  改裝后起重船布置圖（單位：m） 

2?改裝設計

　　為適應海上風電基礎單樁施工，本次改裝主要有以下幾個內容：（1）新增單樁施工平臺；（2）新增一臺35噸克令吊；（3）船體結構加強。

2.1?單樁施工平臺

　　單樁施工平臺是專門為海上單樁施工而設計的專用導向裝置，主要由樁架、抱樁器、梯子平臺等附屬結構和動力系統組成，除利用船舶電力系統供電外，本身自成獨立系統。

　　本單樁施工平臺打樁導向能力如下：

　　（1）最大抱樁直徑 8.5m

　　（2）水平調整能力 ±0.5m（油缸伸縮方向）

　　（3）糾編能力 200t（單油缸頂推力）

2.2?35噸克令吊

　　35噸克令吊布置在船體左片體上，是專門為吊裝單樁施工平臺和液壓打樁錘附件而設置的，可實現主起升、變幅、回轉三種動作單獨作業或部分復合作業。

35噸克令吊技術參數如下：

　　（1）最大起重力矩：35t×?30m；          

　　（2）工作幅度：5.5m～30m；

　　（3）最大起升高度：40m；

　　（4）正常變幅角度：20°～ 81°；

　　（5）回轉角度：360°全回轉。     

2.3?船體結構加強

　　經船體設計復核計算，本次改裝有以下幾處需進行船體結構加強：

　　（1）單樁施工平臺牛腿承載處船體結構加強； 

　　（2）35噸克令吊基座處及擱置架處船體結構加強；

　　（3）MENCK2400S液壓錘、樁帽及液壓系統放置處船體結構加強。

圖2  改裝后起重船布置圖（單位：m） 
 

圖3  單樁施工平臺（單位：m）

3?改裝技術特點

　　（1）改裝后仍保留原起重船運架梁功能，滿足海上橋梁施工；

　　（2）單樁施工平臺最大抱樁直徑為8.5m，可滿足國內大部分海上風電基礎鋼樁的施工；

　　（3）35噸克令吊為重載型動臂變幅起重機，變頻電機驅動，高效環保；

　　（4）單樁的吊裝與翻樁采用1000噸起重船；

　　（5）沉樁作業采用MHU2400S液壓打樁錘。

圖4  35噸克令吊（單位：m）

4?施工工法

　　單樁施工平臺、35噸克令吊及MENCK2400S液壓錘按“小天鵝”布置圖安裝就位，海上風電單樁基礎施工工法如下：

　　（1）“小天鵝”航行至海上風電單樁基礎施工處進行拋錨定位；

　　（2）1000噸起重船吊裝臨時樁穿過單樁施工平臺導向筒后放入海床，采用振動錘將臨時樁沉入海床設計深度；

　　（3）將單樁施工平臺懸掛在四根臨時樁頂部；

　　（4）單樁施工平臺上下層抱箍打開；

　　（5）1000噸起重船從運輸駁船上吊裝單樁，將單樁翻身并側向喂入單樁施工平臺，上下層抱箍合攏，1000噸起重船將單樁放入海床；

　　（6）1000噸起重船吊裝MENCK2400S液壓錘將單樁沉入海床設計深度；

　　（7）1000噸起重船吊裝MENCK2400S液壓錘放至“小天鵝”甲板面上；

　　（8）1000噸起重船將懸掛在四根臨時樁頂部的單樁施工平臺下放到“小天鵝”甲板面上，并解除單樁施工平臺與四根臨時樁頂部的連接；

　　（9）振動錘將臨時樁拔出海床并掛在單樁施工平臺上；

　　（10）“小天鵝”后退移位至下一個風電單樁基礎施工位。

5?典型工況結構計算

　　工況1——臨時樁掛在單樁施工平臺上，單樁施工平臺放置在“小天鵝”上，在作業區域航行。

　　工況2——臨時樁沒有掛在單樁施工平臺上，單樁施工平臺放置在“小天鵝”上拖航。

　　工況3——臨時樁插打后單樁施工平臺防臺風。

　　工況4——打樁作業。

　　工況5——臨時樁沒有掛在單樁施工平臺上，整體起吊單樁施工平臺。

　　單樁施工平臺放置在“小天鵝”上作業區域航行工況，有限元模型見圖5。

圖5                             圖6

　　打樁作業工況，有限元模型見圖6。計算結果如表1：

表1

6?改裝實施情況

　　“小天鵝”改裝海上風電單樁施工平臺于2020年4月啟動整船改裝設計，6月開始整船改裝施工，9月完成整船改裝計劃，10月改裝完成的“小天鵝”拖航至江蘇大豐海上風電場進行海上風電單樁施工，作業平穩，施工效率高，發揮了很好的經濟效益。

圖7 “小天鵝”海上風電單樁施工

圖8  “小天鵝”海上風電單樁施工

7?結束語

　　“小天鵝”號2500噸海上運架梁專用起重船改裝為海上風電單樁施工平臺，充分利用中鐵大橋局大型施工裝備資源，該船不僅為跨海大橋建設作出卓越貢獻，而且在我國海上風電綠色能源建設發揮重要作用，產生了重大經濟效益和良好社會效益。

（責任編輯：休魚）