張祖濤

（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司，福建廈門 361006）

引言

海上超大超重風(fēng)電單樁，如果需要對超高部分進行割除，割除段重量一般在200 t 左右，且屬于水上作業(yè)、高空作業(yè)、動火作業(yè)和大型起重吊裝作業(yè)重合，危險性極高。若采用常規(guī)工藝，經(jīng)過對各個工序、各種工況的操作細節(jié)分析，對各種起吊工況的安全校核后發(fā)現(xiàn)，有很多難點無法解決，如操作平臺位置不合理、割樁速度慢工效低、樁頂?shù)蹙哌B接困難、構(gòu)件翻身時吊具受力不滿足要求等。經(jīng)仔細分析研究，我們?nèi)略O(shè)計并采用了一種一體化環(huán)形吊具，針對傳統(tǒng)割樁工藝存在的問題和難點，力求逐一解決。

1 工程概況

本文以平潭大練海上風(fēng)電場項目10 個單樁初打完成但并未嵌巖復(fù)打到位的Ⅱ型單樁基礎(chǔ)更改為“1 大+6 小”復(fù)合承臺基礎(chǔ)為素材，重點對海上超大直徑單樁現(xiàn)場割除施工方法展開闡述。

單樁基礎(chǔ)設(shè)計樁頂標高15.6 m，單樁超高段需要割除，相關(guān)背景、邊界條件如下：

1）該單樁初沉?xí)r一般采用平臺船輔助，沉樁后，平臺船退出，僅剩下一個單樁留在寬闊開敞海域，周邊無任何輔助平臺設(shè)施；

2）單樁原設(shè)計主吊耳已入水，樁頂為連接上部風(fēng)機塔筒的法蘭結(jié)構(gòu)；

3）樁身鋼板厚度70 mm 左右，樁徑6.0～6.8 m之間，割除段長度據(jù)單樁初沉深度不同，在20 m左右，割除段的重量在170～240 t 之間；

4）需要在海域現(xiàn)場完成主吊輔吊掛鉤、樁體割除、起吊翻身并落駁等動作；

5）水上作業(yè)、高空作業(yè)、動火作業(yè)和大型起重吊裝作業(yè)重合，危險性極高。

該項目其它基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。

表1 “1 大+6 小”復(fù)合承臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

2 普通工藝存在的難點

重新搭設(shè)六樁式穩(wěn)樁平臺，其主要步驟為船舶運輸穩(wěn)樁平臺進點，起重船起吊平臺后平臺龍口位置套入現(xiàn)有大型單樁。這時采用另一艘起重船起吊插入六根輔助樁，再采用液壓振動錘沉設(shè)輔助樁，最后將平臺固定。平臺搭設(shè)完成后，在平臺下層進行割樁（圖1）。割樁過程中，同時在樁頂法蘭面采用螺栓（兩邊各8 個M48 螺栓）與吊具連接（圖2），并且掛鉤，起重船鋼絲繩保持預(yù)緊狀態(tài)。割樁完成后，起重船起吊割除段。然后將割除段落駁轉(zhuǎn)運。該常規(guī)工藝主要存在以下問題無法解決：

圖1 普通割樁操作平臺

圖2 塔筒或樁頂常規(guī)吊具

1）采用帶U 型槽的船舶載穩(wěn)樁平臺套入單樁，操作較難，花費時間較長，且船機資源較少；

2）樁頂法蘭與吊具連接時為高空作業(yè)且無操作平臺，人員無法進行螺栓擰鎖；

3）割除段拆除后，在翻身過程中，樁頂雙扣件式吊具螺栓受力計算不能滿足要求，也就是說無法完成翻身動作，只能垂直運輸，實現(xiàn)難度加大。

3 一種全新的一體化吊具設(shè)計

為便于現(xiàn)場割樁施工，計劃使用一種新型的樁頂環(huán)形吊具配合小型人工割樁平臺，一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，一吊安裝到位。

圖3 樁頂?shù)蹙呤疽鈭D

圖4 下部割樁平臺示意圖

環(huán)形吊具內(nèi)設(shè)一操作平臺，可容納充足的樁頂螺栓、螺栓打力矩所需要的工人和工具，隨環(huán)形吊具一起起吊至高空作業(yè)。

根據(jù)現(xiàn)場待割單樁尺寸，設(shè)置φ6 500 mm 及φ6 800 mm 兩種規(guī)格的下部小型割樁平臺。割樁平臺和樁頂環(huán)形吊具沿圓周均布8 個吊耳，平臺通過尼龍繩與樁頂環(huán)形吊具連接成一體，起重船一吊安放就位。其主要作用為：

1）該割樁小平臺處于標高+4.8 m 的位置，在水面附近，與就近作業(yè)的起重船甲板面可以簡單實現(xiàn)跳板連接；

2）操作工人可以在割樁小平臺上采用磁力管道切割機切割樁身；

3）操作工人可以在割樁小平臺上進行下部翻身吊耳焊接、掛扣；

4）該割樁小平臺重量極輕，不足1 t，在完成大樁樁體割除及翻身吊耳焊接、掛扣以后，該平臺可通過與殘留的單樁樁體進行簡單連接，與上部吊具、主吊樁體等實現(xiàn)脫離，不影響大樁割除段起吊，之后，該下部平臺再另行拆除。

溜尾吊點設(shè)計：針對割除后鋼管樁的特點，采用主吊耳起吊后翻身，主副鉤配合抬吊方式落駁至運輸駁。主吊點吊耳在環(huán)形吊具上部設(shè)置對稱的管軸式吊耳，割除段下部設(shè)置200 t 輔助翻身吊耳，在割樁的同時現(xiàn)場焊接。

4 海上割樁施工

4.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖5。

4.2 具體施工步驟

1）相關(guān)施工船舶駐位

需要使用的船舶有：雙主鉤600 t 全回轉(zhuǎn)起重船一艘，在起重船甲板上完成吊索具的組裝。測量人員、操作工人、小型工器具等均放置于該起重船，船邊可通過簡易吊橋與大樁樁身平臺實現(xiàn)聯(lián)通。

另外需配備用于落駁大樁割除段的運輸船一艘，提前在船甲板上布置相應(yīng)的擱置工裝及纜風(fēng)加固系統(tǒng)。

2）樁頂環(huán)形吊具（30 t）帶固定式內(nèi)操作平臺，在全回轉(zhuǎn)起重船甲板上與下部割樁平臺用尼龍繩連接，根據(jù)割樁長度提前設(shè)置好尼龍繩長度，尼龍繩一端與平臺固定后，盤置于平臺上，另一端與樁頂?shù)蹙吖潭?，尼龍繩事先計算好、預(yù)留好長度。

3）起重船1 號主鉤掛環(huán)形吊具的主吊耳起吊，環(huán)形吊具內(nèi)的操作平臺上，在起吊前應(yīng)準備充足樁頂鎖螺栓、螺栓打力矩所需要的工人和工具，隨環(huán)形吊具一起起吊至高空作業(yè)；下部割樁平臺暫時不上人，待擱置穩(wěn)定后通過簡易吊橋與大樁樁身平臺實現(xiàn)聯(lián)通。

4）擱至樁頂后，環(huán)形吊具與樁頂法蘭采用64顆M48 螺栓連接，螺栓連接需要分兩級施打力矩至4 000 NM，力矩施打完成后，采用起重船上履帶+吊籃的方式，將單樁樁頂環(huán)形吊具內(nèi)的工人及所有小型工具撤離至起重船甲板。

5）下部割樁平臺上，可以采用履帶吊+吊籃方式上人，也可以視情況通過簡易吊橋?qū)崿F(xiàn)起重船甲板與大樁樁身平臺之間的聯(lián)通。

6）要求割樁頂高程為+4.8 m，將割樁平臺初步固定在單樁樁身上割除線以下約1.5 m 的位置，測量人員上操作平臺測量+4.8 m 標高并劃線，之后在+4.8 m 割除線以下、大樁樁身上的4 個方向焊接4個臨時小吊耳板，滿足承載力3 t 的要求即可。采用手接葫蘆將割樁小平臺與大樁樁身固定，即可解除與樁頂環(huán)形吊具連接的尼龍繩。

7）安裝并擱置固定好割樁小平臺后，采用磁力吸附式切割機進行割樁施工。鋼板切割厚度因不同機位有65 mm、70 mm 兩種，沿樁周切割一圈，切割長度約20 m。采用此磁力吸附式切割機2 個小時即可完成切割，且可以做到切割面水平度不超過1 ‰，切割面表面齊整。后續(xù)再做簡單磨平處理并對其內(nèi)外邊緣邊角磨圓（R=6 mm）即可。為便于施工，磨平處理也可在后續(xù)封底施工時同步進行。割樁的同時，在與頂部環(huán)形吊具的兩個主吊耳呈90o的方向并排焊兩個翻身吊耳（單個承載力100 t），起重船2 號主鉤掛翻身吊扣（兩個120 t 卸扣）。

8）割樁完畢后，采用履帶吊+吊籃，割樁平臺上的人員撤離平臺。

9）人員撤離完成后，起重船1 號主鉤起吊，總重350 t 以內(nèi)（含環(huán)形吊具），一起豎運轉(zhuǎn)向空曠海面處。

10）在空曠海面處，起重船2 號鉤開始起吊，與1 號主鉤配合，將樁頂環(huán)形吊具+割除段整體翻身至水平狀態(tài)。在這個過程中，樁頂環(huán)形吊具的受力變換過程復(fù)雜，要求在接近海面處、慢速完成起吊件整體翻身動作。運輸駁提前在船甲板上布置相應(yīng)的擱置工裝及纜風(fēng)加固系統(tǒng)，大樁樁體及環(huán)形吊具整體水平落駁至運輸駁船上，并及時進行加固。

11）在運輸駁船上，于水平狀態(tài)拆除環(huán)形吊耳件。吊耳件自重30 t，由于環(huán)形吊耳件在起吊過程處于豎直狀態(tài)，翻身擱置過程轉(zhuǎn)換為水平狀態(tài)，下次使用又需要轉(zhuǎn)換為豎直狀態(tài)，所以在環(huán)形吊耳件自身上設(shè)置翻身吊點，可實現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)身。

圖7 環(huán)形吊具+割除段翻身現(xiàn)場

5 效果分析

如采用常規(guī)工藝，割一根單樁的資源投入為：搭設(shè)輔助平臺約2 天，投入駁船2 艘、起重船1 艘、液壓振動錘1 臺、工人若干。割樁約0.5 天，起吊、翻身、轉(zhuǎn)運約1 天，投入運輸駁一艘、起重船1 艘。拆除輔助平臺約2 天，投入駁船2 艘、起重船1 艘、液壓振動錘1 臺、工人若干。割除一個單樁約需5天。采用此工藝后，解決了大直徑單樁割樁的技術(shù)難題，減少了搭設(shè)穩(wěn)樁平臺的步驟，每一根單樁割樁由5 天減少為1 天，大大節(jié)省了窗口期，確保整體施工進度，產(chǎn)生的直接效益約為490 萬元。

采用此工藝后，從起重鉤頭到最底部割樁平臺，一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，一吊安裝到位，且實際操作方便、快捷，減少船機設(shè)備投入，縮短工期，同時能夠便捷有效的解決常規(guī)工工藝所無法解決的技術(shù)難題。

6 結(jié)語

該工藝所描述的起吊方式能滿足的施工工序包含：環(huán)形吊具連接樁頂、樁頂操作平臺上進行連接螺栓施打力矩、下部操作平臺割樁、下部翻身吊耳焊接、掛扣、下部平臺拆除、起吊的樁頭件翻轉(zhuǎn)落駁等多道工序，功能強大。能夠便捷有效地解決單樁割樁施工難題。

采用本工藝進行單樁割除施工，解決了大直徑單樁海上割樁的技術(shù)難題，減少了搭設(shè)穩(wěn)樁平臺步驟，每一根單樁割樁施工時長由5 天減少為1 天，大大節(jié)省了窗口期，確保整體施工進度，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。