欧亿代理中心“小天鹅”号2500吨海上运架梁专用起重船改装海上风电单桩施工平台设计

www.cata8.com 高德注册登录网 2021-05-15 856 次浏览 没有评论

1 改装背景

  “小天鹅”号2500吨海上运架梁专用起重船自2003年9月投入东海大桥建设以来,已参与我国沿海多座跨海大桥建设,为我国海上桥梁工程建设作出了卓越贡献,曾创造过一天架设2片70米混凝土预制梁,一个月架设28片梁的记录。“小天鹅”号2500吨海上运架梁专用起重船施工工法,获国家科技进步二等奖。

  近年来,我国海上风电建设如火如荼,2020年全国海上风电开工建设规模约达到10.05GW,其中规划和在建海上风场大多集中在潮汐带和浅水区域,并以单桩基础为主。为此对施工船舶需求大增,尤其是吃水较小的施工船舶,“小天鹅”号2500吨海上运架梁专用起重刚好满足工程施工要求。

  该起重船为双体船型,采用中心起吊方式,吃水较浅,非常适合在潮汐带和浅水区域施工,欧亿代理所以在保留原船2500吨中心起重功能的前提下,将该船改装成海上风电单桩施工平台极大提升该船的使用价值,具有广阔的市场前景。

图1 “小天鹅”运架东海大桥70m预制混凝土梁施工 图2 改装后起重船布置图(单位:m)

2 改装设计

  为适应海上风电基础单桩施工,欧亿代理中心本次改装主要有以下几个内容:(1)新增单桩施工平台;(2)新增一台35吨克令吊;(3)船体结构加强。

2.1 单桩施工平台

  单桩施工平台是专门为海上单桩施工而设计的专用导向装置,主要由桩架、抱桩器、梯子平台等附属结构和动力系统组成,除利用船舶电力系统供电外,本身自成独立系统。

  本单桩施工平台打桩导向能力如下:

  (1)最大抱桩直径 8.5m

  (2)水平调整能力 ±0.5m(油缸伸缩方向)

  (3)纠编能力 200t(单油缸顶推力)

2.2 35吨克令吊

  35吨克令吊布置在船体左片体上,是专门为吊装单桩施工平台和液压打桩锤附件而设置的,可实现主起升、变幅、回转三种动作单独作业或部分复合作业。

35吨克令吊技术参数如下:

  (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)正常变幅角度:20°~ 81°;

  (5)回转角度:360°全回转。

2.3 船体结构加强

  经船体设计复核计算,本次改装有以下几处需进行船体结构加强:

  (1)单桩施工平台牛腿承载处船体结构加强;

  (2)35吨克令吊基座处及搁置架处船体结构加强;

  (3)MENCK2400S液压锤、桩帽及液压系统放置处船体结构加强。

图2 改装后起重船布置图(单位:m)

图3 单桩施工平台(单位:m)

3 改装技术特点

  (1)改装后仍保留原起重船运架梁功能,满足海上桥梁施工;

  (2)单桩施工平台最大抱桩直径为8.5m,可满足国内大部分海上风电基础钢桩的施工;

  (3)35吨克令吊为重载型动臂变幅起重机,变频电机驱动,高效环保;

  (4)单桩的吊装与翻桩采用1000吨起重船;

  (5)沉桩作业采用MHU2400S液压打桩锤。

图4 35吨克令吊(单位:m)

4 施工工法

  单桩施工平台、35吨克令吊及MENCK2400S液压锤按“小天鹅”布置图安装就位,海上风电单桩基础施工工法如下:

  (1)“小天鹅”航行至海上风电单桩基础施工处进行抛锚定位;

  (2)1000吨起重船吊装临时桩穿过单桩施工平台导向筒后放入海床,采用振动锤将临时桩沉入海床设计深度;

  (3)将单桩施工平台悬挂在四根临时桩顶部;

  (4)单桩施工平台上下层抱箍打开;

  (5)1000吨起重船从运输驳船上吊装单桩,将单桩翻身并侧向喂入单桩施工平台,上下层抱箍合拢,1000吨起重船将单桩放入海床;

  (6)1000吨起重船吊装MENCK2400S液压锤将单桩沉入海床设计深度;

  (7)1000吨起重船吊装MENCK2400S液压锤放至“小天鹅”甲板面上;

  (8)1000吨起重船将悬挂在四根临时桩顶部的单桩施工平台下放到“小天鹅”甲板面上,并解除单桩施工平台与四根临时桩顶部的连接;

  (9)振动锤将临时桩拔出海床并挂在单桩施工平台上;

  (10)“小天鹅”后退移位至下一个风电单桩基础施工位。

5 典型工况结构计算

  工况1——临时桩挂在单桩施工平台上,单桩施工平台放置在“小天鹅”上,在作业区域航行。

  工况2——临时桩没有挂在单桩施工平台上,单桩施工平台放置在“小天鹅”上拖航。

  工况3——临时桩插打后单桩施工平台防台风。

  工况4——打桩作业。

  工况5——临时桩没有挂在单桩施工平台上,整体起吊单桩施工平台。

  单桩施工平台放置在“小天鹅”上作业区域航行工况,有限元模型见图5。

图5 图6

  打桩作业工况,有限元模型见图6。计算结果如表1:

表1

6 改装实施情况

  “小天鹅”改装海上风电单桩施工平台于2020年4月启动整船改装设计,6月开始整船改装施工,9月完成整船改装计划,10月改装完成的“小天鹅”拖航至江苏大丰海上风电场进行海上风电单桩施工,作业平稳,施工效率高,发挥了很好的经济效益。

图7 “小天鹅”海上风电单桩施工

图8 “小天鹅”海上风电单桩施工

7 结束语

  “小天鹅”号2500吨海上运架梁专用起重船改装为海上风电单桩施工平台,充分利用中铁大桥局大型施工装备资源,该船不仅为跨海大桥建设作出卓越贡献,而且在我国海上风电绿色能源建设发挥重要作用,产生了重大经济效益和良好社会效益。

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