半潜式起重拆解平台特殊出坞方法论述

孙学荣，徐浩文，陈伶翔

(招商局重工(江苏)有限公司，江苏 海门 226116)

半潜式起重拆解平台(以下简称平台)是大国竞争海洋资源，维护海洋权益的重器。中国势必要大力提高平台这种重型装备的研发制造实力。平台具有自重大、有效负荷大、复杂海况适应性强等特点，其由平台主体、立柱、下浮体3部分构成[1]。提供浮力的下浮体水平方向尺度相对平台主体要小，导致其空船吃水相对一般船舶要深，对于大型平台通常设计空载吃水会超过10 m。

长江下游地区是中国船舶与海洋工程修造产业的核心基地，而长江主航道维护水深仅为12.5 m，长江沿岸各修造厂干船坞所能达到的水深更是远小于12.5 m。平台难以从长江沿岸的造船厂顺利出坞。水深这一限制因素极大阻碍了长江流域平台的修造能力，无法充分调用长江沿岸的产业资源，弱化了产业竞争力。为了发挥长江流域的的产业集群优势，增强该类平台的修造能力，需要提供一种新的技术方法来解决上述困境，充分发挥长江流域的船舶与海洋工程装备制造业能力。

1 降低平台吃水出坞方案设计思路

目标平台出坞重量的核心依据为建造方技术部门按月更新的重量报告。同时依据建造方对项目在出坞节点的目标建造进度，删减重量报告中的项目。此外还需考虑到出坞节点，平台上会存在相当数量的脚手架、临时工具箱、临时工装等一系列非空船重量项目，故需要对此类项目的重量重心进行合理的估算，以确定出坞阶段目标平台的重量重心参数。

利用确定的出坞节点目标平台的重量重心参数，对目标平台进行出坞状态的装载计算，尽可能用最少量的压载水使得平台达到正浮状态，得出平台在不借助外界辅助下的出坞吃水[2]。

综合考量建造方实际船坞及码头的硬件条件，包括坞底板距离0潮位水深高度、船坞门槛高度、坞内平台坞墩高度、平台出坞最浅点水深、出坞时间段潮水状况等由专业的引水员确定目标平台允许的最大出坞吃水。根据目标平台在不借助外界辅助作用下的出坞吃水与建造方硬件条件决定的允许最大出坞吃水的差距确定目标平台需获得的额外浮力，以确保其能够以适宜的吃水完成出坞作业[3]。

根据提供额外浮力的浮体以及浮体与目标平台之间相互连接作用的方式，提出4种可能的技术方案，分别是打捞浮筒托浮方案和驳船底部托抬方案、驳船斜拉杆上拉方案和平台主体底部顶升方案，并分析各自的技术优缺点，并选择最佳方案。

2 打捞浮筒托浮方案

打捞浮筒是专门用于打捞沉船，救援失事船舶及水面船舶的拖带、扶正专用容器。打捞浮筒通常外形为圆柱形，两端封头呈椭球形，内部由水密隔壁分割成前后2个端舱、中间1个中舱和1个空气室。艏艉端舱及中舱可以灌入压载水使得浮筒下沉，同时可以利用压缩空气将压载舱中的水排出[4]。全国仅广州、上海、烟台3家打捞局存在打捞浮筒，按其所能提供的最大浮力可以分为3 000 kN、5 000 kN、8 000 kN、12 000 kN浮筒。

2.1 打捞浮筒托浮方案简介

打捞浮筒成对使用，通过钢丝绳将一对浮筒串联起来。钢丝绳一端系于打捞浮筒上端的缆桩，另一端穿过浮筒内部的导览管，兜住平台的下浮体底板，从另外一只打捞浮筒的导览管穿入，并系于另外一只打捞浮筒的缆桩上[5]。打捞浮筒平面布置示意图见图1，各对浮筒按照上述方式依次在船坞内串联完毕，船坞通过坞门进水，浮筒在浮力作用下逐渐上浮至图2所示的位置。随着坞内水位逐渐增加，打捞浮筒没入水中的体积逐渐加大，钢丝绳对平台下浮体的作用力逐渐增加至设计目标。最终平台在其自身浮力以及打捞浮筒对其产生的向上拉力的共同作用下，以适宜出坞的吃水起浮。

当平台出坞结束，将平台拖至码头较深水域(位置满足平台可依靠自身浮力漂浮)，通过对打捞浮筒内部压载舱进行压载，平台自身配合调载，打捞浮筒对平台的作用力逐渐下降为0。然后持续对浮筒内进行灌水，至其与平台下浮体完全脱离。

图1 打捞浮筒平面布置示意图

图2 打捞浮筒侧向布置示意图

2.2 打捞浮筒托浮方案分析

1)打捞浮筒为圆筒状，当打捞浮筒与平台分离时，不再受约束且将会自由旋转，难以控制。

2)浮筒分离后，由于难于控制，必将对新建的平台舷侧的油漆造成剐蹭。如果剐蹭部位在水下，其修补及检验的代价极高。

3)出坞后浮筒与平台下浮体分离需要将浮筒全部沉入水底，浮筒加水下沉至少3 h，但平台带着浮筒无法靠泊，在分离期间，由于江水涨落潮的影响，平台很难保持船位。

4)由于打捞浮筒操作复杂，使用过程中操作人员也有极大的安全风险，即使是经验丰富的打捞作业专家，也并不推荐使用浮筒作业。

3 驳船底部托抬方案

3.1 驳船底部托抬方案简介

此方案中利用驳船提供额外浮力，且驳船两端需要足够大的浮箱以保证分离时驳船的稳性，如果没有浮箱，需要驳船型深足够，以防止在分离过程中驳船完全沉入水底[6]。驳船底部装焊工字梁抬升工装，抬升工装与平台船底板接触，将驳船浮力转移至平台船底板。抬升工装与平台船底板接触区域敷设橡胶,用于保护平台船底板。驳船及抬升工装平面布置示意图见图3，侧向布置示意图见图4。

在平台拖至靠泊位置以后，将驳船加水，抬升工装与平台之间的作用力持续减小为0。继续向驳船内加水，抬升工装将会在重力作用下与船底板脱离。把驳船整体拖离出平台下方区域，拖至码头边临时靠泊，将驳船舱内的水排出至驳船以正常的浮态漂浮[7]。

图3 驳船及抬升工装平面布置示意图

图4 驳船及抬升工装侧向布置示意图

3.2 驳船底部托抬方案分析

1)驳船在坞内进入平台下方困难。

2)抬升工装安装较困难，同时涉及拆除平台坞墩。

3)底部抬升工装为悬臂结构，要承受巨大浮力，其高度至少达1 m。

4)抬升工装在驳船底板以下，故平台出坞吃水需要再度降低，以补偿抬升工装所占据空间 。

5)悬臂结构容易发生变形，其最终与平台底板接触面积小，造成应力过度集中。

6)接触区域在水下，即使有橡胶皮保护，仍旧无法保证平台底部油漆完整。而水下油漆检验及涂补的代价极高。

4 驳船斜拉杆上拉方案

4.1 驳船斜拉杆上拉方案简介

此方案中需要利用驳船提供额外浮力。且驳船两端需要足够大的浮箱以保证分离时驳船的稳性，如果没有浮箱，需要驳船型深足够，以防止在分离过程中驳船完全沉入水底。此外驳船两舷侧需要增加浮箱，用于作为斜拉杆的着力点。驳船与平台的下浮体上表面通过斜拉杆进行连接，用以传递驳船对平台的浮力。斜拉杆在驳船及平台上的悬挂点均采用销轴进行连接。驳船舷侧布置靠球或者轮胎等护舷以保证驳船在分离的时候与平台浮筒发生碰撞时不会破坏船体油漆[8]。驳船及斜拉杆平面布置示意图见图5，侧向布置示意图见图6。

图5 驳船及斜拉杆平面布置示意图

图6 驳船及斜拉杆侧向布置示意图

把平台拖至靠泊位置，将驳船加水，连接驳船和平台的拉杆受力逐渐下降。当拉杆不再对平台有作用力，斜拉杆与平台连接的销轴出现松动，拆除位于平台下浮体上表面的拉杆定位销，将驳船整体拖离出平台下方区域，至码头边临时靠泊。将驳船舱内的水排出至驳船以正常的浮态漂浮[9]。

4.2 驳船斜拉杆上拉方案分析

1)拉杆连接点局部强度需要慎重考虑。

2)拉杆可能由于受力不均，导致部分拉杆受力过大。

3)在浮箱面上焊接及加强拉杆施力点对现场施工有重大影响。

4)驳船与平台分离时，若出现某些拉杆卡住，则需要人工切割；如果应力突然释放，会出现严重的安全事故。

5 平台主体底部顶升方案

5.1 平台主体底部顶升方案简介

采用一艘驳船作为提供浮力的工具，驳船上放置桁架结构或者其他尺度相对较小的驳船作为支撑结构。在支撑结构最上端铺设墩木用于和平台主体底板接触。驳船受到的浮力通过支撑结构及墩木传递至平台主体底板。船坞内水位逐步上涨，驳船对平台提供的浮力逐级增加，直至平台以适宜出坞的吃水在坞内起浮[10]。驳船及支撑工装平面布置示意图见图7，纵向布置示意图见图8。

图7 驳船及支撑工装平面布置示意图

图8 驳船及支撑工装纵向布置示意图

分离阶段向提供浮力的驳船内灌入压载水，使得墩木体对平台的作用力逐渐减少至0，并最终完全脱开。在墩木与平台主体底板脱开足够间隙后，利用拖船将驳船及工装组合体拖出平台下方区域，完成整个流程[11]。

5.2 平台主体底部顶升方案分析

1)支撑工装与平台间没有刚性连接，避免了对平台的火工作业。

2)支撑点在平台主体底板上，即使出现油漆破损，也易于修补。

3)支撑构件与平台接触面积较大，受力较为均匀，不存在载荷过度集中的情况。

4)支撑工装装配工作量较大。

6 结束语

比较上述4种方案，从安全、对新建平台结构改动、对新建平台油漆保护3个方面综合判断，平台主体底部顶升方案是最优方案。通过采取平台主体底部顶升方案，避免了危险性的作业，使平台的受力更加合理均匀，整个出坞流程更加顺利。某公司采用该方案已顺利实现将一艘平台出坞吃水降低2 m，成功完成出坞，证明该方案的可靠性。