CN101881021A - 深水大型导管架陆地建造的吊装方法 - Google Patents

Abstract

一种深水大型导管架陆地建造的吊装方法，包括以下步骤：①沿滑道两侧摆放数个临时支撑；②将导管吊装上滑靴上及滑道两侧的临时支撑上；③在滑道两侧临时支撑与两导管之间，吊装数个拉筋；④从其中一单片的一端开始，安装第一层水平片及拉筋；⑤与⑥依次安装数层水平片和水平片之间的花片和数个拉筋；⑦以组合片上的导管作为旋转轴，另一侧导管作为吊点轴，对组合片进行翻身90°吊装作业；⑧以另一侧单片上面的导管作为旋转轴，另一侧导管作为吊点轴，对另一侧单片进行90°吊装作业，并与组合片合拢，将单片与组合片(109)连接为一体。本发明减少了一半的超高空吊装的作业量，增加了吊装作业的安全性；且大部分作业均在低空进行，降低了吊装的风险。

Description

深水大型导管架陆地建造的吊装方法

技术领域

本发明涉及吊装方法，尤其涉及一种适用于高、大、重，结构复杂，质量要求高的深水大型导管架陆地建造的吊装方法，属于海洋石油工程领域。

背景技术

在海上石油开发工程中，需要在海上建造采油平台、生活平台、中心处理平台等各种平台。平台一般主要包括：海洋工程组块、水下支撑结构-导管架、单点等海洋工程结构物。这些钢结构的海洋工程结构物一般先陆上进行预制，然后，再运到海上进行组装。

随着我国海洋石油开发不断向深水领域的迈进，深水大型导管架得到了越来越广泛的应用。

目前，导管架安装的水深度已达216米，深水大型导管架的主要特点为高、大、重，结构复杂，质量要求高，对于200多米水深的钢结构的导管架，在陆地上如果采用立式建造，因受履带吊吊高限制，高空吊装作业将无法实现。所以，一般高度超过四十米的导管架在陆地建造时都采用卧式建造的形式，根据现有建造技术，深水大型导管架一般顶部的立面结构需要根据结构重量、体积大小、吊机能力等分成几个小片结构进行扣片式吊装。为了简化导管架的组装工序，将由数个支臂组成的平面框架结构的花片、水平片及立片等主要部件分别预制组装成型，备用。

现有的深水大型导管架采用以下吊装步骤：

第一步：

1、在建造场地的两条平行的滑道上分别摆放上滑道块，在滑道块上进行连续滑靴的预制工作；

2、在两滑道块之间，根据后期需要安装结构的重量计算，按一定间隔摆放数个临时支撑。

第二步：将两根卷制接长完毕的导管吊装上滑靴，并与滑靴进行焊接。

第三步：在两导管之间吊装数个拉筋，并与导管进行连接构成一桁架结构。

第四步：从两导管的一端开始，吊装第一层水平片并与导管进行焊接。

第五步：分别吊装第一层与第二层水平片之间花片并与导管进行焊接。

第六步：吊装第二层水平片并与导管进行焊接。

第七步：按照第四步、第五步的顺序依次吊装下面的数层的水平片和水平片之间的花片及拉筋，并与导管进行焊接。

第八步：从两导管的一端开始，在已安装的水平片之上吊装第一个顶部立片，并与下面的水平片和水平片之间的花片进行焊接。

第九步：按照从前往后的顺序依次吊装剩余的顶层立片，并进行焊接。

通过上述吊装及焊接作业，将钢结构的深水大型导管架建造完毕。

现有的深水大型导管架在陆地上建造过程中的吊装方法主要的缺点如下：

1.第八步和第九步的吊装作业需要在结构上焊接多个吊点，且在吊装完成后需要对吊点进行切除和打磨，工作量大且容易对主结构造成损伤。

2.第八步和第九步采用扣片的吊装形式，由于受吊装设备能力的限制，顶层立片均需要分成两到三部分进行分别吊装，结构零散且均为高空组对，对控制整体尺寸精度不利；

3.第八步和第九步中顶层立片的导管与其底部相邻的拉筋之间均需要在超高空进行组对、焊接，大量的超高空组对、焊接工作量，增加了施工的危险性；

4.第八步和第九步由于受设备、空间的限制，高空组对、焊接作业难度比低空大，建造质量不易控制；

5.第八步和第九步中进行顶层立片吊装作业时，被吊结构在高空需要从前向后跨越其下面的大量结构，危险系数加大。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有吊装方法存在的上述缺点，而提供一种深水大型导管架陆地建造的吊装方法，其可以减少一半的超高空吊装的作业量，增加了吊装作业的安全性；且大部分焊接、组对接长作业均在低空进行，有利于控制导管架的整体精度。本发明的另一目的：采用直兜拉节点的吊点形式减少了吊点的制造、焊接及切除工作量；使用一侧导管作为旋转轴，吊机只承担了整片结构约一半的重量，且旋转轴不离开原来的地方，大大降低了吊装的风险。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种深水大型导管架陆地建造的吊装方法，包括以下步骤：

第一步：1)、在建造场地的两条平行的滑道上分别摆放上滑道块(101)，在滑道块(101)上进行连续滑靴(10)的预制工作；其特征在于：还采用以下步骤：2)、根据后期需要安装结构的重量计算，沿滑道两侧按一定间隔摆放数个临时支撑(103)、(103’)；

第二步：将两根卷制接长完毕的导管(104)分别吊装上两个滑靴(102)上，并与滑靴(102)进行连接，然后，将另外两根卷制接长完毕的导管(104’)分别吊装在滑道两侧的临时支撑(103)、(103’)上；

第三步：在滑道两侧临时支撑(103)、(103’)上与滑靴(102)上的两导管(104)、(104’)之间，分别吊装数个拉筋(105)，并分别与导管(104)、(104’)进行连接构成两个相互对应的平面框架结构的单片(106)、(106’)；

第四步：从其中一侧的平面框架结构的单片(106)的一端开始，安装第一层水平片(107)及拉筋(105)，将水平片(107)及拉筋(105)与导管(104)、(104’)焊接为一体；

第五步：在滑道一侧的临时支撑(103)上与滑靴(102)上的两导管(104)、(104’)之间安装第一层与第二层水平片(107)之间的数个拉筋(105)，并在第一层与第二层的水平片(107)之间的导管(104)上安装花片(108)，且分别将拉筋(105)与水平片(107)、水平片(107)和花片(108)焊接为一体；

第六步：按照第三步、第四步、第五步的顺序依次安装下面的数层水平片(107)和水平片(107)之间的花片(108)和数个拉筋(105)并焊接构成一桁架结构的组合片(109)；

第七步：以桁架结构的组合片(109)一侧的滑靴(102)上面的导管(104)作为旋转轴，另一侧临时支撑(103)上导管(104’)作为吊点轴，采用数台吊机(201)和钢丝绳(205)对桁架结构的组合片(109)进行翻身90°吊装作业；

第八步：以相对应的另一侧单片(106’)上面的导管(104)作为旋转轴，另一侧临时支撑(103’)上导管(104’)作为吊点轴，采用数台吊机对另一侧单片(106’)进行90°吊装作业，并与组合片(109)合拢，将单片(106’)与组合片(109)连接为一体，构成一桁架结构的深水大型导管架。

所述第七步对组合片(109)进行翻身90°吊装作业时，

A、首先，在组合片(109)周围布置好数台吊机(201)和钢丝绳(205)，每台吊机的吊装带(209)分别兜拉选取数个吊点轴，将导管(104’作为吊点，每台吊机的吊装带(209)另一侧直接挂在履带吊机(201)的钩头(208)上；

B、在组合片(109)周围布置好由铰车(202)、固定锚点(206)、移动锚点(207、定滑轮(204)和动滑轮(203构成的拖拉装置，拖拉装置与履带式吊机(201)交替分布，将铰车(202内钢丝绳(205)分别穿到定滑轮(204)和动滑轮(203)内，将定滑轮(204)通过钢丝绳及卸扣固定到导管(104’)节点上，将动滑轮(203)通过钢丝绳(205)和卸扣固定到固定锚点(206)上，铰车(202)后端固定在移动锚点(207)上；

C、在旋转轴导管(104)的前后端焊接上角度指示盘(210)；

D、撤掉吊点轴导管(104’)下面的临时垫墩(103)，开始进行吊装作业，整个吊装过程采用以下步骤：

1)起吊阶段：从吊机(201)起吊开始，到角度指示盘(210)上显示10度时，在此过程保持吊机(201)不动，钩头(208)缓慢上升，控制各台吊机(201)上的吊力，使数台吊机(201)吊力比值基本保持不变，当旋转角度达到10度时，各台吊机(201)停止起钩，按照从后向前的顺序保持钩头(208)吊力不变，依次向前行走，在此过程中，通过缓慢释放铰(202)中的钢丝绳，使钢丝绳(205)不受力；

2)旋转翻身阶段：

(1)当角度指示盘(210)上显示角度从10度到其到达临界角时，在此阶段前40度内，基本每10度按照起吊阶段的顺序，调整各台吊机(201)的吊重和行走位置，铰车(202)钢丝绳(205)保持放松的状态，跟随吊机前进缓慢释放；

(2)40度到70度时，每5度需调整吊机一次，接近临界角时须放慢吊装速度，每2度需调整吊机一次；

3)拖拉固定阶段：根据各台吊机(201)吊力的情况和设计值的对比，判断离临界角的远近，当各台吊机(201)吊力值非常小时，启动拖拉装置，收紧铰车(202)钢丝绳(205)，通过控制吊机(201)吊力及行走来控制翻身速度，同时缓慢释放铰车(202)钢丝绳(205)，当翻身接近90度时，停止吊机(201)行走，将钢丝绳(205)固定；

所述第八步对于单片(106’)进行旋转翻身吊装作业时，采用数台吊机(201)通过联合起升和前行来控制单片(106’)进行旋转翻身，其吊装步骤重复上述起吊阶段及旋转翻身阶段的步骤，当单片(106’)翻身90度后，完成与桁架结构的组合片(109)合拢。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，解决了组合体翻身90°吊装复杂计算及四台以上大型吊机吊装同步作业及吊装变形控制等问题。其可以减少一半的超高空吊装的作业量，增加了吊装作业的安全性；大部分焊接、组对接长作业均在低空进行，有利于控制导管架的整体精度；采用直兜拉节点的吊点形式减少了吊点的制造、焊接及切除工作量；使用一侧导管作为旋转轴，吊机只承担了整片结构约一半的重量，且旋转轴不离开原来的地方，大大降低了吊装的风险。适用于100-300米的深水大型导管架的吊装。

附图说明：

图1为本发明滑道块及临时支撑摆放示意图。

图2为本发明导管吊装示意图。

图3为本发明拉筋吊装示意图。

图4为本发明第一层水平片吊装示意图。

图5为本发明第一层与第二层水平片之间的拉筋及花片安装示意图。

图6为本发明第二层水平片和拉筋的安装示意图。

图7为本发明下面的数层水平片、花片和拉筋的安装示意图。

图8为本发明组合片进行翻身90°吊装作业示意图。

图9、图10为本发明单片进行翻身90°吊装作业示意图。

图11为本发明单片翻身90度与组合片合拢示意图。

图12为本发明组合片旋转翻身前俯视图。

图13为本发明组合片旋转翻身前吊机位置示意侧视图。

图14为本发明组合片旋转翻身中吊机位置示意侧视图。

图15为本发明组合片旋转翻身后吊机位置示意侧视图。

图16为本发明组合片旋转翻身前钢丝绳位置示意侧视图。

图17为本发明组合片旋转翻身前钢丝绳位置示意侧视图。

图18为本发明组合片旋转翻身后钢丝绳位置示意侧视图。

图19为本发明吊点典型详图。

图20为本发明角度指示盘详图。

图中主要标号说明：

101滑道块、102连续滑靴、103临时支撑、103’临时支撑、104导管、104’导管、105拉筋、106单片、106’单片、107水平片、108花片、109组合片、201吊机、202铰车、203动滑轮组、204定滑轮组、205钢丝绳、206固定锚点、207移动锚点、208钩头、209吊装带、210角度指示盘。

具体实施方式：

为了简化导管架的组装工序，将由数个支臂组成的平面框架结构的花片108、水平片107及立片等主要部件分别预制组装成型，备用。

本发明采用以下吊装步骤：

第一步：如图1所示，

1)、在建造场地的两条平行的滑道上分别摆放上滑道块101，在滑道块101上进行连续滑靴102的预制工作；

2)、根据后期需要安装结构的重量计算，沿滑道两侧按一定间隔摆放数个临时支撑103、103’；

第二步：如图2所示，将两根卷制接长完毕的导管104分别吊装上两个滑靴102上，并与滑靴102进行焊接，然后，将另外两根卷制接长完毕的导管104’分别吊装在滑道101两侧的临时支撑103、103’上；

第三步：如图3所示，在滑道两侧临时支撑103、103’上与滑靴102上的两导管104、104’之间，分别吊装数个拉筋105，并分别与导管104、104’进行焊接构成两个相互对应的平面框架结构的单片106、106’；

第四步：如图4所示，从其中一侧的平面框架结构的单片106的一端开始，安装第一层水平片107及拉筋105，将水平片107及拉筋105与导管104、104’焊接为一体；

第五步：如图5，图6所示，在滑道一侧的临时支撑103上与滑靴102上的两导管104、104’之间安装第一层与第二层水平片107之间的数个拉筋105，并在第一层与第二层的水平片107之间的导管104上安装花片108，且分别将拉筋105与水平片107、水平片107和花片108焊接为一体；

第六步：如图7所示，按照第三步、第四步、第五步的顺序依次安装下面的数层水平片107和水平片107之间的花片108和数个拉筋105并焊接构成一桁架结构的组合片109；

第七步：如图8，图12所示，以桁架结构的组合片109一侧的滑靴102上面的导管104作为旋转轴，另一侧临时支撑103上导管104’作为吊点轴，采用数台吊机201和钢丝绳205对桁架结构的组合片109进行翻身90°吊装作业；

第八步：如图9-图11所示，以相对应的另一侧单片106’上面的导管104作为旋转轴，另一侧临时支撑103’上导管104’作为吊点轴，采用数台吊机对另一侧单片106’进行90°吊装作业，并与组合片109合拢，将单片106’与组合片109连接为一体，构成一桁架结构的深水大型导管架。

本发明采用数台吊机联合作业，在实施吊装前，在吊装计算时需考虑荷载类型的确定、安全系数的选取、吊点类型的选取和校核、吊装时的临时支撑结构、吊机利用率的限制等一系列的因素，同时，要结合场地实际施工条件，进行相关的准备工作，包括：对地基承载力的校核，对铰车制动能力确认，四台及四台以上吊机同步作业控制，吊机工况的调整等。

如图12所示，以吊装组合片109为例说明：在上述第七步对组合片109进行翻身90°吊装作业时，

A、首先，在组合片109周围布置好数台履带式吊机201和钢丝绳205，每台履带式吊机的吊装带209分别兜拉选取数个吊点轴，将导管104’作为吊点，每台履带吊机的吊装带209另一侧直接挂在履带式吊机201的钩头208上；本实施例为：采用4台吊机。

B、在组合片109周围布置好由铰车202、固定锚点206、移动锚点207、定滑轮204和动滑轮203构成的拖拉装置，拖拉装置与履带式吊机201交替分布，将铰车202内钢丝绳205分别穿到定滑轮204和动滑轮203内，将定滑轮204通过钢丝绳及卸扣固定到导管104’节点上，将动滑轮203通过钢丝绳205和卸扣固定到固定锚点206上，铰车202后端固定在移动锚点207上；本实施例为：采用4套拖拉装置。

C、如图13所示，在旋转轴导管104的前后端焊接上角度指示盘210；通过控制旋转翻身过程中前后端角度指示盘210上所显示角度的一致，保证组合片109在旋转翻身过程中不发生大的扭转。

D、撤掉吊点轴导管104’下面的临时垫墩103，开始进行吊装作业，整个吊装过程采用以下步骤：

1)起吊阶段：如图12-图20所示，从吊机201起吊开始，到角度指示盘210上显示10度时，在此过程保持吊机201不动，钩头208缓慢上升，控制各台吊机201上的吊力，使数台吊机201吊力比值基本保持不变，当旋转角度达到10度时，各台吊机201停止起钩，按照从后向前的顺序保持钩头吊力不变，依次向前行走，在此过程中，通过缓慢释放铰车202中的钢丝绳205，使钢丝绳205一直处于不受力状态；

4)旋转翻身阶段：如图14-图20所示，

(1)当角度指示盘210上显示角度从10度到其到达临界角时，(即：当组合片109重心与旋转轴导管104连线与水平面垂直时，组合片109此时旋转的角度为临界角。)在此阶段前40度内，基本每10度按照起吊阶段的顺序，调整各台吊机201的吊重和行走位置，缓慢释放铰车202钢丝绳205，使其保持放松的状态，随着角度的增大，吊机201停顿的时间越来越短；

(2)40度到70度时，每5度需调整吊机一次，接近临界角时须放慢吊装速度，每2度需调整吊机一次；

3)拖拉固定阶段：根据各台吊机201吊力的情况和设计值的对比，判断离临界角的远近，当各台吊机201吊力值非常小时，启动拖拉装置，收紧铰车202钢丝绳205，通过控制吊机201吊力及行走来控制翻身速度，同时缓慢释放铰车202拖拉绳205，在释放的过程中，钢丝绳205一直处于受力的状态，当翻身基本接近90度时，停止吊机201行走，将钢丝绳205固定；

所述第八步对于单片106’进行旋转翻身吊装作业时，采用数台吊机201通过联合起升和前行来控制单片106’进行旋转翻身，其吊装步骤重复上述起吊阶段及旋转翻身阶段的步骤，当单片106’翻身90度后，完成与桁架结构的组合片109合拢。本实施例为：采用4台吊机。

吊机201、铰车202及角度指示盘210为现有产品，未作说明的技术为现有技术。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。例如两侧均为单片的翻身吊装作业，以及两侧均为组合片的翻身吊装作业。

Claims (2)

1.一种深水大型导管架陆地建造的吊装方法，包括以下步骤：

第一步：1)、在建造场地的两条平行的滑道上分别摆放上滑道块(101)，在滑道块(101)上进行连续滑靴(10)的预制工作；其特征在于：还采用以下步骤：2)、根据后期需要安装结构的重量计算，沿滑道两侧按一定间隔摆放数个临时支撑(103)、(103’)；

第二步：将两根卷制接长完毕的导管(104)分别吊装上两个滑靴(102)上，并与滑靴(102)进行连接，然后，将另外两根卷制接长完毕的导管(104’)分别吊装在滑道两侧的临时支撑(103)、(103’)上；

第三步：在滑道两侧临时支撑(103)、(103’)上与滑靴(102)上的两导管(104)、(104’)之间，分别吊装数个拉筋(105)，并分别与导管(104)、(104’)进行连接构成两个相互对应的平面框架结构的单片(106)、(106’)；

第四步：从其中一侧的平面框架结构的单片(106)的一端开始，安装第一层水平片(107)及拉筋(105)，将水平片(107)及拉筋(105)与导管(104)、(104’)焊接为一体；

第五步：在滑道一侧的临时支撑(103)上与滑靴(102)上的两导管(104)、(104’)之间安装第一层与第二层水平片(107)之间的数个拉筋(105)，并在第一层与第二层的水平片(107)之间的导管(104)上安装花片(108)，且分别将拉筋(105)与水平片(107)、水平片(107)和花片(108)焊接为一体；

第六步：按照第三步、第四步、第五步的顺序依次安装下面的数层水平片(107)和水平片(107)之间的花片(108)和数个拉筋(105)并焊接构成一桁架结构的组合片(109)；

第七步：以桁架结构的组合片(109)一侧的滑靴(102)上面的导管(104)作为旋转轴，另一侧临时支撑(103)上导管(104’)作为吊点轴，采用数台吊机(201)和钢丝绳(205)对桁架结构的组合片(109)进行翻身90°吊装作业；

第八步：以相对应的另一侧单片(106’)上面的导管(104)作为旋转轴，另一侧临时支撑(103’)上导管(104’)作为吊点轴，采用数台吊机对另一侧单片(106’)进行90°吊装作业，并与组合片(109)合拢，将单片(106’)与组合片(109)连接为一体，构成一桁架结构的深水大型导管架。

2.根据权利要求1所述的深水大型导管架陆地建造的吊装方法，，其特征在于：所述第七步对组合片(109)进行翻身90°吊装作业时，

A、首先，在组合片(109)周围布置好数台吊机(201)和钢丝绳(205)，每台吊机的吊装带(209)分别兜拉选取数个吊点轴，将导管(104’作为吊点，每台吊机的吊装带(209)另一侧直接挂在履带吊机(201)的钩头(208)上；

B、在组合片(109)周围布置好由铰车(202)、固定锚点(206)、移动锚点(207)、定滑轮(204)和动滑轮(203)构成的拖拉装置，拖拉装置与履带式吊机(201)交替分布，将铰车(202内钢丝绳(205)分别穿到定滑轮(204)和动滑轮(203)内，将定滑轮(204)通过钢丝绳及卸扣固定到导管(104’)节点上，将动滑轮(203)通过钢丝绳(205)和卸扣固定到固定锚点(206)上，铰车(202)后端固定在移动锚点(207)上；

C、在旋转轴导管(104)的前后端焊接上角度指示盘(210)；

D、撤掉吊点轴导管(104’)下面的临时垫墩(103)，开始进行吊装作业，整个吊装过程采用以下步骤：

1)起吊阶段：从吊机(201)起吊开始，到角度指示盘(210)上显示10度时，在此过程保持吊机(201)不动，钩头(208)缓慢上升，控制各台吊机(201)上的吊力，使数台吊机(201)吊力比值基本保持不变，当旋转角度达到10度时，各台吊机(201)停止起钩，按照从后向前的顺序保持钩头(208)吊力不变，依次向前行走，在此过程中，通过缓慢释放铰(202)中的钢丝绳，使钢丝绳(205)不受力；

2)旋转翻身阶段：

(1)当角度指示盘(210)上显示角度从10度到其到达临界角时，在此阶段前40度内，基本每10度按照起吊阶段的顺序，调整各台吊机(201)的吊重和行走位置，铰车(202)钢丝绳(205)保持放松的状态，跟随吊机前进缓慢释放；

(2)40度到70度时，每5度需调整吊机一次，接近临界角时须放慢吊装速度，每2度需调整吊机一次；

3)拖拉固定阶段：根据各台吊机(201)吊力的情况和设计值的对比，判断离临界角的远近，当各台吊机(201)吊力值非常小时，启动拖拉装置，收紧铰车(202)钢丝绳(205)，通过控制吊机(201)吊力及行走来控制翻身速度，同时缓慢释放铰车(202)钢丝绳(205)，当翻身接近90度时，停止吊机(201)行走，将钢丝绳(205)固定；

4)所述第八步对于单片(106’)进行旋转翻身吊装作业时，采用数台吊机(201)通过联合起升和前行来控制单片(106’)进行旋转翻身，其吊装步骤重复上述起吊阶段及旋转翻身阶段的步骤，当单片(106’)翻身90度后，完成与桁架结构的组合片(109)合拢。

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