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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。