徐志海 胡 健

（1.上海交通大學(xué)，上海 200030 2.上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海 200032）

1 移航

平臺(tái)自一地點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一地點(diǎn)稱為移航。移航又分為濕拖（依靠平臺(tái)自身浮力浮起）和干拖（平臺(tái)作為貨物置于別的船上）。以下詳細(xì)介紹下這些移航的狀況。

每次移航之前的主要準(zhǔn)備工作包括樁腿的固定、平臺(tái)水密，以及上方貨物和設(shè)備的固定，以避免搖擺過程中發(fā)生移位。

盡管在拖航時(shí)樁腿必須升起以確保不觸底，但并不要求樁腿全部收回。允許部分樁腿低于平臺(tái)主體基線，不但減少了起升的時(shí)間，而且減小了拖航過程中樁腿的慣性載荷，并且由于受風(fēng)面積的減小而增加了穩(wěn)性。稍許下放一點(diǎn)樁腿，還有可能改善樁腿圍阱處的水動(dòng)力流場，從而降低拖航阻力。在拖航中，無論樁腿處于位于什么位置，都需校核樁腿和主體相接處的結(jié)構(gòu)，以確保樁腿能夠承受拖航過程中的重力和慣性力。

油田拖航，移動(dòng)距離較短，此時(shí)平臺(tái)浮起，樁腿升起。由于移動(dòng)距離短，對(duì)天氣和海況的預(yù)測相對(duì)較易。因此，為油田拖航所作的準(zhǔn)備工作沒有遠(yuǎn)距離拖航那么嚴(yán)格。大多數(shù)船級(jí)社對(duì)“油田拖航”的定義是時(shí)間不超過12個(gè)小時(shí)，并且必須滿足衡準(zhǔn)要求，包括特定周期下的縱搖橫搖值，以及樁腿和支持機(jī)構(gòu)的慣性力的限定。

對(duì)于可能超過12小時(shí)的油田拖航，稱之為“持續(xù)油田拖航”。持續(xù)油田拖航的定義是在不受惡劣天氣影響下至安全錨地能夠控制在12小時(shí)以內(nèi)的拖航。與油田拖航一樣，平臺(tái)浮起，樁腿升起。持續(xù)油田拖航可能會(huì)持續(xù)多日，其運(yùn)動(dòng)衡準(zhǔn)與油田拖航相同。持續(xù)油田拖航的準(zhǔn)備工作基本與油田拖航一樣，但在整個(gè)拖航過程中要對(duì)天氣進(jìn)行仔細(xì)的監(jiān)測。

濕拖，是指時(shí)間超過12小時(shí)的拖航，但又不滿足持續(xù)油田拖航的要求。此時(shí)，如同油田拖航，平臺(tái)浮起，樁腿升起。但是與油田拖航不同的是，濕拖的準(zhǔn)備工作較多，這是因?yàn)闈裢系倪\(yùn)動(dòng)衡準(zhǔn)比油田拖航嚴(yán)格得多，其中包括安裝額外的樁腿固定裝置，鋸短或者放低樁腿，固定船上和船內(nèi)更多的設(shè)備和貨物等。

干拖，是指把平臺(tái)置于其它船舶的甲板上進(jìn)行的運(yùn)輸。此時(shí)，平臺(tái)本身并不漂浮，只是作為超大型甲板貨固定。此時(shí)的平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)衡準(zhǔn)受制于裝載平臺(tái)的船舶。因此，關(guān)于樁腿的固定等準(zhǔn)備工作需要進(jìn)行個(gè)例分析。通常，此時(shí)樁腿盡可能收進(jìn)平臺(tái)主體，以使平臺(tái)主體盡可能接近運(yùn)輸船甲板，減少支撐固定裝置的數(shù)量。另外一個(gè)與干拖有關(guān)的特殊注意事項(xiàng)是平臺(tái)主體的支撐。平臺(tái)主體必須被支撐固定在船體的強(qiáng)力構(gòu)件上，比如橫艙壁。但在許多案例中，平臺(tái)的一部分仍會(huì)不可避免的伸出運(yùn)輸船的舷邊。伸出的部分可能會(huì)暴露在波浪沖擊下，使船體受到額外的力的作用。如果伸出舷外的部分也包含樁腿，則由此而產(chǎn)生作用在船體上的彎矩可能會(huì)非常大，因?yàn)樵摿貢?huì)由于船體自身的擺動(dòng)而被放大。需要通過計(jì)算來確保在預(yù)期拖航過程中船體不會(huì)被掀翻，脫離支架。

2 預(yù)就位

完成拖航任務(wù)后，平臺(tái)進(jìn)入所謂的預(yù)就位狀態(tài)。此時(shí)，平臺(tái)開始準(zhǔn)備抬升至站立狀態(tài)。準(zhǔn)備工作包括移去樁腿固定楔塊，啟動(dòng)升降系統(tǒng)，移去拖航工況下安裝的樁腿固定裝置，使樁腿的重力轉(zhuǎn)移到齒輪上。

3 臨時(shí)就位

當(dāng)獨(dú)立樁腿式自升式平臺(tái)準(zhǔn)備在某個(gè)海上固定結(jié)構(gòu)物邊上進(jìn)行操作，或者碰到一個(gè)海床條件不理想的位置，此時(shí)平臺(tái)往往需要臨時(shí)就位，而不是一蹴而就。這個(gè)過程包括下放樁腿（一根或數(shù)根）至樁靴剛好接觸海土，目的是在預(yù)就位過程中提供一個(gè)支點(diǎn)。此時(shí)，所有進(jìn)行最后就位的準(zhǔn)備工作都可以做好，包括拖船的輔助、拋錨以供最后的錨鏈張緊就位、啟動(dòng)定位推進(jìn)器（如有）、查看預(yù)壓載和升降期間的天氣預(yù)報(bào)等。

4 就位

無論平臺(tái)是在臨時(shí)就位點(diǎn)，還是直接就位，平臺(tái)都需要一些方式來保持位置，以便一些抬升之間的操作，比如壓載或預(yù)壓載操作能夠進(jìn)行。對(duì)于獨(dú)立樁腿式自升式平臺(tái)，保持位置都是通過下放所有樁腿至樁靴貼著海床。當(dāng)平臺(tái)最終定位后，樁腿才繼續(xù)下放，直到獨(dú)立支撐整個(gè)平臺(tái)而無須拖輪的輔助。

對(duì)于沉墊式自升式平臺(tái)，要么通過拖輪的輔助維持位置，要么下放固定樁入土。固定樁，通常為圓柱形，內(nèi)充混凝土，將平臺(tái)支持就位，直到沉墊壓載下沉。

5 升降

沉墊式平臺(tái)的沉墊升降是與壓載過程一致的。沉墊下放至海底后，平臺(tái)主船體即被抬升脫離水面，接著進(jìn)入預(yù)壓載操作（見下第6節(jié)）。所有獨(dú)立樁腿式自升式平臺(tái)，在主船體被抬升至設(shè)計(jì)氣隙高度之前，都必須進(jìn)行預(yù)壓載操作。而對(duì)于大部分獨(dú)立樁腿自升式平臺(tái)，其升降裝置都沒有能力去抬升帶預(yù)壓載水的船體重量。對(duì)于這些平臺(tái)，就位后的下一步是將主船體抬升至水面一個(gè)小的氣隙，僅需高于波峰高度即可，通常不超過5 ft，然后即進(jìn)入預(yù)壓載操作。

然而，也有一些新建造的獨(dú)立樁腿自升式平臺(tái)，具備了抬升帶預(yù)壓載水的船體重量的能力。對(duì)于這些平臺(tái)，當(dāng)主船體尚未完全脫離水面時(shí)，即可進(jìn)行預(yù)壓載。當(dāng)所有的預(yù)壓載重量都在船上時(shí)，平臺(tái)緩慢升至預(yù)壓載氣隙，不超過5 ft。

圖1

6 預(yù)壓載操作

所有自升式平臺(tái)必須將支持自己的海土夯實(shí)，以確保在預(yù)期的最惡劣的環(huán)境下能撐住它們自己，最惡劣環(huán)境通常指風(fēng)暴自存工況。預(yù)壓載降低了在風(fēng)暴中地基移位或失效的可能性。當(dāng)然，在預(yù)壓載過程中，仍然存在著海土失效或樁腿移位的可能性。為了減輕這種情況發(fā)生后的潛在的災(zāi)難性后果，在預(yù)壓載操作時(shí)，平臺(tái)應(yīng)保持在免受波浪沖擊的情況下，盡可能低的接近水面的位置。

一旦海土失效或樁腿移位的情況發(fā)生，失效的樁腿即失去了承載能力并迅速向下插入，從而將主船體帶入水中。一些本由該失效樁腿承載的載荷轉(zhuǎn)移到其它的樁腿上，可能使其它樁腿過載。失效樁腿持續(xù)向下穿透，直到土壤能夠支持該樁腿，或者平臺(tái)主船體進(jìn)入水中產(chǎn)生的浮力能夠提供足夠的支持力，這才停止向下繼續(xù)下陷。當(dāng)主船體傾斜時(shí)，樁腿將承受由此增加的橫向載荷，并通過導(dǎo)板等將彎矩傳遞給主船體。隨著導(dǎo)板的載荷增加，一些橫撐將承受巨大的壓力載荷。為了將該種失效對(duì)結(jié)構(gòu)造成的損傷降至最低，有一些詳細(xì)的步驟可供遵循，不過這些內(nèi)容超出了本文的描述范圍。

在正常預(yù)壓載操作過程中，重要的一點(diǎn)是要保持主體重量和甲板載荷，以及預(yù)壓載重量的重心靠近樁腿的形心位置，因?yàn)檫@樣能保證將載荷均勻的分布在各樁腿上。然而有時(shí)候，單腿預(yù)壓載可以增加某一個(gè)樁靴的最大支持力，這就需要在該樁腿相應(yīng)的位置有選擇地注入或排空預(yù)壓載艙。

預(yù)壓載是將海水泵入船體內(nèi)的艙，完成后，保持一段時(shí)間，直到達(dá)到樁靴的目標(biāo)支反力，樁腿不再向下陷為止。預(yù)壓載量要根據(jù)所要求的環(huán)境載荷和自升式平臺(tái)的類型來確定。通常沉墊式平臺(tái)預(yù)壓載量較小。

四腿獨(dú)立樁靴式平臺(tái)通常所需的預(yù)壓載水量較小，甚至不需預(yù)壓載水。這是因?yàn)樗耐绕脚_(tái)可以利用平臺(tái)的自重一次同時(shí)預(yù)壓兩個(gè)對(duì)角的樁腿。這種平臺(tái)將主船體抬升至預(yù)壓載氣隙后，將對(duì)角的兩條樁腿稍稍升離海床，這時(shí)候平臺(tái)的重量就全由剩下兩只對(duì)角的樁腿支撐了。（此時(shí)平臺(tái)隨著兩只承重樁腿向下運(yùn)動(dòng)，直至平衡）。船體再次抬升至預(yù)壓氣隙高度，交替預(yù)壓，直到所有樁靴達(dá)到目標(biāo)支反力，不再下陷為止。

三腿獨(dú)立樁靴平臺(tái)所需的預(yù)壓載水最多。對(duì)于裝滿預(yù)壓載水時(shí)無法抬升的平臺(tái)，要等到主體抬升至預(yù)壓載氣隙時(shí)才可向船體注水。如果發(fā)生顯著下沉，則必須快速向外排水，然后才能再次將船體抬升至預(yù)壓載氣隙高度，重復(fù)上述過程直到停止沉降。

圖2

對(duì)于能夠帶預(yù)壓載水抬升的平臺(tái)，在船體還未脫離水面時(shí)即可進(jìn)行壓載。抬升后，通常在某一事先準(zhǔn)備的吃水下停一會(huì)兒，然后再在預(yù)壓載氣隙高度處進(jìn)行壓樁。

預(yù)壓載完成后，將壓載水排出，平臺(tái)準(zhǔn)備抬升至工作氣隙。

7 抬升至全氣隙

預(yù)壓載操作完成后，平臺(tái)可以抬升至工作氣隙。在操作過程中，監(jiān)測船體的水平度、抬升系統(tǒng)載荷、參數(shù)，以及桁架式樁腿的齒條相位差（RPD）尤為重要，所有這些都應(yīng)維持在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)。當(dāng)平臺(tái)到達(dá)工作氣隙高度，升降裝置停止工作，設(shè)置好剎車裝置、鎖緊裝置（如安裝的話）。這時(shí)平臺(tái)就可以開始工作了。

8 站立作業(yè)工況

當(dāng)平臺(tái)在作業(yè)時(shí)，不同類型的平臺(tái)并沒有什么特別不同的地方。同樣，除了要求在設(shè)計(jì)指標(biāo)范圍內(nèi)操作平臺(tái)和設(shè)備之外，也沒有什么特別的注意事項(xiàng)。但是，對(duì)于擁有較大懸臂梁伸出尺寸和高懸臂載荷的平臺(tái)，要特別小心以確保其引起的樁靴承受力超過預(yù)壓載時(shí)的支反力。

9 風(fēng)暴自存工況

平臺(tái)在作業(yè)時(shí)，需要對(duì)氣候進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測。當(dāng)預(yù)報(bào)風(fēng)暴超過設(shè)計(jì)工作環(huán)境時(shí)，平臺(tái)應(yīng)停止工作，進(jìn)入風(fēng)暴自存模式。此時(shí)，工作停止，設(shè)備和物品固定，風(fēng)雨密和水密裝置關(guān)閉。如果預(yù)報(bào)是颶風(fēng)，除了上述注意事項(xiàng)外，還應(yīng)將人員撤離。