徐杰，楊秀禮

（中交第二航務(wù)工程局有限公司技術(shù)中心，湖北武漢430040）

自升式施工平臺(tái)的多功能應(yīng)用綜述

徐杰，楊秀禮

（中交第二航務(wù)工程局有限公司技術(shù)中心，湖北武漢430040）

通過(guò)總結(jié)自升式施工平臺(tái)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用，結(jié)合當(dāng)前工程的發(fā)展趨勢(shì)和要求，對(duì)自升式施工平臺(tái)的功能需求進(jìn)行研究，提出幾種不同形式的自升式施工平臺(tái)，并將其推廣應(yīng)用于實(shí)際工程。

自升式平臺(tái)；多功能應(yīng)用；綜述

0 引言

自升式施工平臺(tái)起源于傳統(tǒng)的自升式鉆井平臺(tái)，但在功能和作用方面有很大的差異，其主要應(yīng)用于橋梁和水運(yùn)工程中的水下整平、樁基施工、炸礁、起重、生活服務(wù)及風(fēng)電安裝等領(lǐng)域。自升式施工平臺(tái)在海上施工作業(yè)，幾乎不受波浪影響，能夠大大改善工作條件，增加作業(yè)窗口，不但能夠完全替代傳統(tǒng)船舶完成相關(guān)施工作業(yè)，還能到達(dá)普通船舶無(wú)法到達(dá)的惡劣海區(qū)作業(yè)，有著傳統(tǒng)海上施工船舶無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，然而受限于平臺(tái)的制造成本，應(yīng)用并不廣泛。

1 自升式施工平臺(tái)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)自升式平臺(tái)技術(shù)及應(yīng)用均起源于國(guó)外，如“長(zhǎng)旭號(hào)”樁基施工平臺(tái)由德國(guó)漢堡船廠(chǎng)基爾分廠(chǎng)于1974年建造，后由中交二航局引進(jìn)國(guó)內(nèi)施工[1]。

2003年二航局主持，將第一艘國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的自升式施工平臺(tái)“航工平1”拋石整平船應(yīng)用于長(zhǎng)江口深水航道治理二期工程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值5 834.82萬(wàn)元，并縮短了5個(gè)月工期，直接節(jié)約項(xiàng)目成本500萬(wàn)元，體現(xiàn)了平臺(tái)船在施工中抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，機(jī)械化作業(yè)程度高，施工效率高和質(zhì)量?jī)?yōu)良的優(yōu)點(diǎn)[2]。近年來(lái)自升式施工平臺(tái)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀如表1所示。

表1 自升式施工平臺(tái)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀Table1 The application situation of jack up construction platform in China

上述平臺(tái)有一個(gè)共同特點(diǎn)，都是針對(duì)解決特定工程的具體難點(diǎn)而建造使用，在完成當(dāng)時(shí)工程的作業(yè)后，并沒(méi)有持續(xù)性進(jìn)行其它工程施工，大多數(shù)改造后作為生活平臺(tái)使用。

2 自升式施工平臺(tái)在國(guó)外的應(yīng)用

韓國(guó)EUNSUNG公司的自升式施工平臺(tái)在全球范圍內(nèi)均有應(yīng)用。

荷蘭FUGRO公司的多功能施工平臺(tái)在全球應(yīng)用也非常廣泛。

除此之外，荷蘭GustoMSC公司自主設(shè)計(jì)了NG600-14000和SEA1250-3250兩個(gè)系列的風(fēng)電安裝平臺(tái)，且均已投入使用。

通過(guò)與國(guó)外應(yīng)用情況的對(duì)比，可以看出國(guó)內(nèi)在自升式施工平臺(tái)的應(yīng)用方面還有很大的差距，尤其在樁基施工領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)在樁基施工方面均采用較為傳統(tǒng)的打樁船或鉆孔樁平臺(tái)施工[3]，而沒(méi)有采用自升式施工平臺(tái)，除了考慮到平臺(tái)的造價(jià)外，主要還有國(guó)內(nèi)人工成本相對(duì)較低，國(guó)內(nèi)目前的工程施工海況環(huán)境還比較理想。

3 自升式施工平臺(tái)的應(yīng)用研究與推廣

3.1 研究與推廣目的

自升式平臺(tái)由于其工作時(shí)能夠不受波浪的影響而大大增加其海上的作業(yè)效率，因此能完全取代傳統(tǒng)的施工船舶完成相應(yīng)的施工作業(yè)。雖然其造價(jià)較高，但是，隨著國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略的提出，跨海大橋、離岸碼頭的建設(shè)興起，工程逐漸向外海擴(kuò)展，施工環(huán)境越來(lái)越惡劣，傳統(tǒng)的施工裝備作業(yè)窗口少、效率低，并且隨著目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的飽和，國(guó)內(nèi)工程建設(shè)單位都在逐漸擴(kuò)展海外工程，而海外的高環(huán)保和高人工成本也導(dǎo)致許多傳統(tǒng)的施工方法和裝備都需要革新。因此，為了配合公司提出的“立足沿海、走向外海、海外優(yōu)先”的工程戰(zhàn)略，將自升式施工平臺(tái)作為一種核心裝備進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備是非常有必要的。

為了適應(yīng)公司在橋梁和水工工程的要求，自升式施工平臺(tái)的應(yīng)用研究不應(yīng)參照海洋鉆井平臺(tái)發(fā)展，而要結(jié)合公司背景展開(kāi)研究，其主要的研究方向和內(nèi)容如下：

1）多功能施工模塊裝配化。將自升式平臺(tái)作為載體，結(jié)合不同的功能需求研發(fā)不同施工模塊，與平臺(tái)裝配使用，這樣就可以在不對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大改造的前提下實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的多功能化。

2）自升式平臺(tái)結(jié)構(gòu)的模塊化與裝配化。實(shí)現(xiàn)自升式平臺(tái)結(jié)構(gòu)的模塊化與裝配化，一是平臺(tái)船體結(jié)構(gòu)的模塊化與裝配化，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的陸地運(yùn)輸、海上分塊運(yùn)輸，替代傳統(tǒng)的半潛駁和遠(yuǎn)距離拖航，節(jié)約運(yùn)輸成本。二是樁腿系統(tǒng)與平臺(tái)船體結(jié)構(gòu)的裝配化，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)船體尺度的多元化，滿(mǎn)足不同的工程需要。

3）不同地質(zhì)條件的適用性研究。目前自升式平臺(tái)的應(yīng)用對(duì)地質(zhì)條件要求較高，工程地質(zhì)條件不同，平臺(tái)的樁靴設(shè)計(jì)也不同；尤其是在深厚淤泥地質(zhì)、裸巖地質(zhì)、珊瑚礁地質(zhì)的適用性方面還有待研究。

4）自升式平臺(tái)的小型化。自升式平臺(tái)尺度越大，其制造成本越高，經(jīng)濟(jì)性不一定能適應(yīng)工程需求。目前隨著跨海大橋的建設(shè)，其非通航孔橋距離長(zhǎng)，采用自升式平臺(tái)進(jìn)行施工，可以采取流水線(xiàn)作業(yè)方式，提高施工工效。

5）自行走平臺(tái)。自行走平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于平臺(tái)在不入水自浮的情況下實(shí)現(xiàn)短距離的移位，可以避開(kāi)平臺(tái)抬升所需要的作業(yè)窗口，大大增加作業(yè)時(shí)間，尤其適合于長(zhǎng)距離碼頭的連續(xù)施工項(xiàng)目。

結(jié)合上述發(fā)展方向，開(kāi)展了系列研究，并完成了多種自升式平臺(tái)的方案設(shè)計(jì)，并成功將其推廣應(yīng)用。

3.2 多功能自行走施工平臺(tái)

該平臺(tái)是結(jié)合跨海大橋的非通航孔橋梁基礎(chǔ)施工進(jìn)行研發(fā)的，跨海大橋非通航孔距離長(zhǎng)，橋墩數(shù)量多，采用傳統(tǒng)的鉆孔平臺(tái)施工不僅環(huán)保性能差，臨時(shí)結(jié)構(gòu)耗材大，施工精度低，而且外海施工條件惡劣，作業(yè)窗口少，施工效率低。因此，結(jié)合荷蘭FUGRO公司的Sea walker平臺(tái)，設(shè)計(jì)能進(jìn)行非通航孔橋墩樁基鉆孔施工的多功能自行走施工平臺(tái)（圖1），主要性能參數(shù)如表2所示。

該多功能自行走施工平臺(tái)的主要特點(diǎn)如下：

1）平臺(tái)由8根樁腿組成，面對(duì)面為1組。每組4根樁腿可單獨(dú)支撐平臺(tái)，另1組可在平臺(tái)上移動(dòng)，從而兩組樁腿交替可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)在海上的自行走。

2）平臺(tái)定位后，采用整體導(dǎo)向架進(jìn)行打樁及鉆孔施工，施工精度高，能滿(mǎn)足裝配式承臺(tái)的施工要求；且施工完成后在不用入水自浮的情況下實(shí)現(xiàn)移位，不受已施工完成的樁基影響。

3）平臺(tái)月池尺寸是通過(guò)調(diào)研跨海大橋非通航孔橋承臺(tái)尺寸而確定的，能夠滿(mǎn)足目前已經(jīng)規(guī)劃

的跨海大橋非通航孔橋承臺(tái)樁基施工要求。

4）可以完全替代傳統(tǒng)搭設(shè)鉆孔平臺(tái)施工，并且實(shí)現(xiàn)流水線(xiàn)作業(yè)，大大提高施工效率。

3.3 自行走模塊裝配化結(jié)構(gòu)施工平臺(tái)

該平臺(tái)是依托于長(zhǎng)距離碼頭（依托工程為委內(nèi)瑞拉莫隆港化工品石化碼頭）樁基施工而進(jìn)行研發(fā)的，其主要特點(diǎn)是采用上下兩層平臺(tái)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的海上自行走（圖2），主要性能參數(shù)見(jiàn)表3。

該自行走模塊裝配化結(jié)構(gòu)施工平臺(tái)的主要特點(diǎn)如下。

圖1 多功能自行走施工平臺(tái)Fig.1 Multifunction self-drive construction platform

表2 多功能自行走施工平臺(tái)主要性能參數(shù)Table2 Main performance parameters of multifunction self-drive construction platform

圖2 自行走模塊裝配化結(jié)構(gòu)施工平臺(tái)Fig.2 Self-drive module assembly construction platform

1）平臺(tái)由上下兩層平臺(tái)組成，平臺(tái)結(jié)構(gòu)之間、平臺(tái)結(jié)構(gòu)與樁腿系統(tǒng)之間均采用模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)裝配化，可分段運(yùn)輸，利用自身的履帶吊完成安裝和拆除。

2）不能實(shí)現(xiàn)入水自浮，上、下兩層平臺(tái)可相互支撐。上層平臺(tái)可擱置在下層平臺(tái)上，下層平

臺(tái)也可懸掛于上層平臺(tái)上，兩層平臺(tái)通過(guò)縱向油缸和橫向油缸實(shí)現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自行走。

3）平臺(tái)上配備可拆卸式液壓導(dǎo)向架，導(dǎo)向架可靈活移動(dòng)，平臺(tái)一次定位可施打一定范圍內(nèi)的一批樁，可打直樁也可打斜樁。由于自行走的特性，特別適合打設(shè)棧橋、碼頭這種重復(fù)性高、離岸遠(yuǎn)、數(shù)量多的基礎(chǔ)沉樁施工，具有較高的沉樁效率和經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 自升式碎石樁施工平臺(tái)

該平臺(tái)是依托以色列ASHDOD港口工程進(jìn)行研發(fā)的，由于該工程施工條件惡劣，氣象窗口少，而施工工期非常緊張，采用傳統(tǒng)的浮式船舶改造進(jìn)行振沖碎石樁施工難以滿(mǎn)足工期要求，且由于長(zhǎng)周期涌浪造成船舶橫、縱搖及升沉運(yùn)動(dòng)，直接影響振沖器的定位精度。因此，提出以自升式平臺(tái)為載體進(jìn)行振沖碎石樁施工的方案。該平臺(tái)如圖3，主要性能參數(shù)見(jiàn)表4。

表3 自行走模塊裝配化結(jié)構(gòu)施工平臺(tái)主要性能參數(shù)Table3 Main performance parameters of self-drive module assembly construction platform

表4 自升式碎石樁施工平臺(tái)主要性能參數(shù)Table4 Main performance parameters of jack-up gravel pile construction platform

圖3 自升式碎石樁施工平臺(tái)方案Fig.3 The jack-up gravelpile construction platform scheme

該自升式碎石樁施工平臺(tái)的主要特點(diǎn)如下。

1）在平臺(tái)上設(shè)計(jì)門(mén)架，放置3臺(tái)行車(chē)，行車(chē)上可吊裝振沖設(shè)備進(jìn)行振沖碎石樁施工，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩側(cè)弦外、月池進(jìn)行振沖施工，且單次駐位能施工210根碎石樁，施工效率很高。

2）相比傳統(tǒng)的浮式船舶，利用自升式平臺(tái)可消除波浪對(duì)施工的影響，大幅增加作業(yè)窗口，最大波高2.5 m時(shí)也能正常施工。

3）采用門(mén)架行車(chē)有利于振沖器進(jìn)行快速精確定位。

該平臺(tái)目前已經(jīng)進(jìn)入建造階段，計(jì)劃于2015年12月建造完成后應(yīng)用于以色列ASHDOD港。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的自升式施工平臺(tái)多功能應(yīng)用研究能夠成功得到推廣應(yīng)用，一方面是因?yàn)樽陨狡脚_(tái)有著傳統(tǒng)裝備無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，另一方面也是因?yàn)槟壳肮こ讨饾u向外海和海外發(fā)展，施工條件越來(lái)越惡劣。自升式施工平臺(tái)如何實(shí)現(xiàn)多功能模塊的裝配化以及不同地質(zhì)條件的適用性是兩個(gè)亟需攻克的難題，今后需要加強(qiáng)自升式施工平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)的研究，并加大推廣力度。

[1]王翔.水上升降平臺(tái)在外海墩式碼頭沉樁作業(yè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2000（6）：15-17. WANG Xiang.Using lift platform in offshore pile driving for dolphin jetty[J].China Harbour Engineering,2000(6):15-17.

[2]王翔，劉榕，羅農(nóng).自升式拋石整平平臺(tái)船的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].水運(yùn)工程，2005（11）：9-13. WANG Xiang,LIU Rong,LUO Nong.Design and application of self-elevating rubble leveling barge[J].Port&Waterway Engineering,2005(11):9-13.

[3]張連江，徐波，孫建波.整體裝配式灌注樁施工平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2015，35（3）：29-32. ZHANG Lian-jiang,XU Bo,SUN Jian-bo.Design and application ofintegralassembly type bored pile construction platform[J].China Harbour Engineering,2015,35(3):29-32.

Review of multifunctional application for jack-up construction platform

XU Jie，YANG Xiu-li
（CCCC Second Harbour Engineering Co.,Ltd.National Enterprise Technology Center,Wuhan,Hubei430040,China）

Through summarizing the application of jack-up platform in the domestic and abroad,combining with the development trend and requirements ofthe currentproject,we studied the functional requirements of the jack-up platform,put forward severaltypes ofjack up construction platforms,which are further applied to authentic projects.

jack-up platform；multifunctional application；review

U655.3

A

2095-7874（2015）12-0053-04

10.7640/zggwjs201512013

2015-06-18

徐杰（1987—），男，湖北武漢市人，工程師，港口機(jī)械專(zhuān)業(yè)。

E-mail：80759986@qq.com