导管架建造流程

GUANGDONG SHIPBUILDING 广东造船2023年第3期（总第190期） 材料与工艺基金项目：南通市科技计划项目（JCZ21005）作者简介：张 凌（1984-），男，工程师。

主要从事船舶与海洋结构物制造。

李 金（1983-），女，讲师。

主要从事船舶与海洋结构物设计。

收稿日期：2022-07-26三筒吸力桩导管架建造工艺与精度控制张 凌1，李 金2（1.招商局重工（江苏）有限公司，南通226116；2.江苏航运职业技术学院，南通226010）摘 要：海上风电场三筒吸力桩导管架，可分为过渡段、导管支架、吸力桩三大部分。

本文探讨了这三部分和总组的建造工艺流程以及建造过程中的精度控制要点，为类似项目提供参考。

关键词：三筒吸力桩导管架；建造工艺；精度控制中图分类号：TH162 文献标识码：AConstruction Technology and Precision Controlof Three-Cylinder (Suction Pile) JacketZHANG Ling 1, LI jin 2( 1. CMHI ( JS ) , Nantong 226116; 2.Jiangsu Shipping College, Nantong 226010 )Abstract: Based on the fact that the three-cylinder (suction pile) jacket of offshore wind farm is divided into three major parts: ITD, Pipe support and suction pile. This paper discusses the construction process of these three parts and the erection work and the key points of progress control in the construction process. It can provide reference for subsequent similar projects.Key words: Three Cylinder (Suction Pile) Jacket; Construction Technology; Precision Control1 前言海上风电是可再生能源开发的重要领域，是战略性新兴产业的重要组成部分。

概念设计 基本设计 详细设计 安装设计
安装设计不是孤立的，是与其他设计阶段互通的。
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安装公司
@ 安装设计定义 @ 安装设计资料 @ 安装设计人员 @ 安装设计内容 @ 安装设计流程
@ 详细设计报告 装船分析、起吊分析、运输分析、钢桩可打入分析、吊点 设计报告等。
@ 设计规格书 结构设计规格书、总体设计规格书
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安装公司
准备工作
※ 出海前的准备 ※ 主作业船的准备 ※ 驳船的准备 ※ 拖轮的准备 ※ 海底地貌预调查
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安装公司
准备工作
@ 拖轮的准备
施工前，拖轮必须装好定位设备DGPS。该套定位设备 用于与主作业船联系、协助浮吊抛锚和辅助驳船就位。拖 轮可酌情运载海上灌浆用水泥。拖轮各个系统应提前测试 ，确保工作正常。
安装公司
安装公司
准备工作
※ 出海前的准备 ※ 主作业船的准备 ※ 驳船的准备 ※ 拖拉的准备 ※ 海底地貌预调查
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安装公司
准备工作
施工船队出航前，应具备海上施工条件，满足施工准备的 要求。
@ 安装设计程序、计算和图纸得到业主和第三方的批准 @ 海上水上水下作业许可证的获得 @ 适航证书和航行通告的获得 @ 海上施工材料的准备
安装设计小节
@ 目录程序、起吊分析(结构的SACS模型）和结构装船固定 图为安装设计的关键核心，有了这三个文件，安装设计才 得意展开，进行和完成。
@ 在后续的文件设计时，遇到问题时，通常还要返回到这三 个文件。
@ 安装设计是一体设计，牵一发而动全身，不大可能单独完 成某一文件。通常安装设计文件都是一并提交业主审批的。
@ 钢桩和隔水套管的稳性分析与装船固定分析，与结构基本 相同。

导管架基本常识简介目录1概述 (3)1.1简述 (3)1.2主要特点 (3)2组成 (3)2.1主要结构（PRIMARY） (3)2.2附属结构（APPURTENANCE） (4)2.3典型结构形式 (5)3简单分类 (5)3.1按导管腿的数量分类 (5)3.2按水深分类 (5)3.3按重量分类 (5)3.4按基本功能分类 (5)4设计 (5)4.1设计的基本内容 (5)4.2设计的要求 (6)4.3设计的依据 (6)4.4设计的方法 (6)4.5设计阶段 (7)4.6设计步骤 (7)4.7设计荷载及其组合 (7)4.8设计分析内容 (8)5建造 (9)5.1建造主要标准简介 (9)5.2建造流程 (9)5.3典型建造方法 (9)6 装船 (10)6.1吊装装船 (10)6.2滑移装船 (10)6.3拖车装船 (10)7 运输 (10)8 安装 (11)8.1 下水方法 (11)8.2 扶正 (11)8.3 就位与固定 (11)8.5 附件安装 (11)9 结束语 (11)1 概述1.1 简述✧导管架型平台是由钢管桩通过导管架固定于海底的结构物，导管架本身具有足够的刚性，以保证平台结构的整体性，从而提高了平台抵抗自然荷载的能力。

✧导管架是海洋石油平台中传递荷载的主要部件，其主体是钢质桁架结构，是海洋石油平台的固定基础。

✧导管架是由若干竖向立柱（圆钢管）和横向、斜向联接钢管焊接成的空间框架结构，横向和斜向的钢管分别叫横撑和斜撑，也叫横拉筋或斜拉筋，竖向大直径圆管立柱叫导管。

✧导管架的作用：➢为平台的海上施工提供条件：在导管架的竖向圆管（导管或桩套筒）内打桩，大大减少了在海上施工时单桩定位等操作上的困难。

➢把各单桩联成一个整体：打桩完毕后，桩和圆管之间的环向内用水泥浆固结，这样再通过导管架的空间结构，将各单桩联成一体，加强了平台工作的整体性，且使平台的各种荷载能均匀的传递到各桩上。

➢可安装泊船设备，供交通联络、船舶停靠。

总体建造方案要考虑多项因素，以满足各种要求，从而提前发现问题，解决问题，并提前处理建造过程中的一些细节问题。

这些相关因素涉及诸多方面，包括建造顺序和建造方式，建造过程中使用的各种临时支撑等。

1　概述锦州WHPB导管架有8根导管，均为单倾，三层水平片。

导管架垂直高度为31.5m，底部尺寸为44m×26.18m，顶部尺寸为44m×20.4m。

导管直径分别为2590mm、2604mm、2634mm，设计重量为2279t。

三维模型详见图1。

图1　导管架三维模型2　建造的技术要求（1）导管架所有节点位置应在控制在设计标高±25mm 之内。

（2）导管架导管的中心线位置误差在±10mm以内。

导管的直线度误差要求如下：任何3m长度内、12m长度内、大于12m长度的导管直线度误差要求分别是小于或等于3mm、小于或等于10mm、小于或等于12mm。

对于拉筋及其他：导管架同一平面内的对角线之差在±19mm以内；水平拉筋组对偏差在±12mm以内；群桩套筒及钢桩导向中心线位置误差在±12mm以内。

3　场地布置的原则对于场地布置本文主要考虑以下几个方面。

3.1　建造过程风险预判由于导管架与组块相比，结构比较特殊，在建造过程中需要使用大量临时支撑，包括缆风绳等，所以在结构稳定性和强度方面需要仔细核算，避免施工过程中出现极端情况。

3.2　装船的方式本次导管架装船使用非常规方式-SPMT小车装船，需要考虑行车路径，以及路径两侧的空间。

另外小车上船过程中需要考虑各种风险因素，包括潮汐、风向、栈桥的使用等等。

3.3　建造的经济性在满足项目计划的前提下，如何使用最少的场地资源，在最短的时间内完成项目是一个值得深入讨论的问题。

场地的布置关系到吊车站位以及装船路线的选择。

4　建造方案的确定4.1　总体建造原则为了减少高空作业量，尽可能增加地面和车间的工作量，从而减少吊机的使用，降低高空作业人员的安全风险。

谢谢！！！
导管架的运送、 导管架的运送、就位及安装
导管架的安装
打桩：少则四根，多则十必根，打入深度少则 50m，多则几百米。 铺设平台上部结构： 1 整体铺设 2 分块铺设 井架的移位
导管架的安装方法
提升法：水深30m以内 滑入法：水深30—120m 浮运法：水深120m以上
导管架的安装方法——提升法 提升法 导管架的安装方法
导管架的安装——浮运法 浮运法 导管架的安装
（3）浮运法。把导管架的两端密封后，靠它自身 的浮力浮在水面上，用拖船把它拖到井位后，再向导 管内灌水使它下沉并立在海底，安装过程如下图所 示。
浮运法安装导管架的示意图
；（b）一侧充水；（ ；（c）另一侧也充水；（ ；（d） （a）拖运；（ ）一侧充水；（ ）另一侧也充水；（ ）均匀充水下沉 ）拖运；（
导管架平台的海上安装
导管架平台的海上安装包括： Ø 导管架的运送、就位及安装； Ø 导管架帽安装； Ø 平台上部模块的安装。
导管架平台的海上安装
导管架平台的施工是一个复杂的过程，主要工序是结构 物陆上预制与海上安装。海上安装包括海上运输和海上安装 两部分。导管架和组块用驳船或其它方式运到油田现场，先 将导管架沉放到预定位置，打桩固定，再将导管架帽安装在 导管架上，最后用起重船将上部模块装到导管架帽上。
导管架平台
钢质导管架式平台通过打桩的方法固定于海底， 钢质导管架式平台 它是目前海上油田使用最广泛的一种平台。使用水深一 般小于300米，自1947年第一次被用在墨西哥湾6米水 域以来，发展十分迅速，到1978年，其工作水深达到 312米，目前世界上大于300米水深的导管架平台有7座。 其优点是可事先做成导管架形式，在岸上预制好，然后 到海上进行打桩。平台的整体性好，施工快。它的主要 缺点是抗海水腐蚀性能差。所以，有的地方，曾采用过 抗海水腐蚀性能好的铝制平台，但因造价昂贵，未能普 遍应用。

导管架陆上建造
1.防腐工程
牺牲阳极
阳极设计和制造标准一般参考DNV RP B401“Cathodic Protection Design”和GB4948-85“Sacrificial Anode of AlZn-In System Alloy”。 铁芯应表面喷砂至近白级，浇注前铁芯应该预热到150200℃，铁芯应位于阳极几何中心。 铝锭熔融后加热到750-800℃后，保持温度，盛入容器，加 入Zn，In，Cd等金属，搅拌使合金均匀分布。
❖ 节点杆件坡口应做成斜面构造(没有根面的刀口状),坡口形式应如API2A 图11.1.3所示(坡口角度公差应为+5o),以使焊缝完全熔透,并且焊缝外轮廓 应与两侧母材平滑过渡
导管架陆上建造
❖ 疲劳节点: ❖ 要求节点相邻母材光滑熔透过渡，焊缝外型应使用覆盖层，外观成型呈
凹陷形.一般采用硬币滚动检查或使用专用工具，要求达到焊缝剖面相对 于焊缝处直径大于或等于拉筋杆壁厚的薄圆片的偏差不深于0.8mm.也可 以采用打磨方法，以达到外型要求，但其最终的打磨痕迹应垂直于焊缝 轴线。最终焊缝趾部应100%MPI检查，以确保无表面缺陷的存在。
飞溅区及以上结 构采用E级钢， 因为最低环境温 度超过-20度
典型渤海导管 架结构分析
抗冰区没有斜 拉筋，对抗击 冰载荷比较理 想。
水线
管节点用 E36-Z35材料， 具有良好抗 层状撕裂性 能。
水下结构用 D级钢，因 为最低温度 一般在-2度 左右。
导管架陆上建造
2.结构工程
南海和东海导管架特点
导管架陆上建造
2.结构工程
导管架建造-管节点问题
导管架建造的技术重点和难点就是管节点。管节点重要性在 于：1、管节点结构受到的应力比其他部分大得多，大约为 其他位置十几倍。2、管节点焊缝集中，构件间受力传递都 通过管节点。3、受力容易在主杆件（main member）发生 层状撕裂 (lamellar tearing) 。

海上风电项目海上风机导管架施工组织方案编制：校对：审核：批准：编制单位：广州文船重工有限公司日期： 2020年4月目目 录录1 工程综述 .................................................................................................................................................................. 8 1.1 工程简述 ............................................................................ 8 1.1.1 工程名称 ........................................................................ 8 1.1.2 工程概况 ........................................................................ 8 1.2 主要工程量 .......................................................................... 9 1.2.1 风机基础导管架工程量 ............................................................ 9 2 编制依据 ................................................................................................................................................................ 10 2.1 设计文件 ........................................................................................................................................................ 10 2.2 施工规范和验收标准 .................................................................................................................................... 10 3 施工总平面图 ........................................................................................................................................................ 14 3.1 施工场地布置 ....................................................................... 14 3.2 配置起重设备 ....................................................................... 15 3.2.1 900T *161M 门式起重机 .............................................................. 15 3.2.2 260吨履带式起重机 ............................................................... 16 4 风机导管架总装工艺流程 ..................................................................................................................................... 17 4.1 总体建造思路 ....................................................................... 17 4.2 制作工艺流程 ....................................................................... 18 4.3 放样、零件下料 ..................................................................... 19 4.4 导管制作 ........................................................................... 19 4.5 片体制作 ........................................................................... 20 4.5.1 1/2轴线导管架片体制作 .......................................................... 20 4.5.2 A 轴线导管架剪刀斜撑制作 ........................................................ 20 4.1.3 过渡段制作 ..................................................................... 21 4.6卧装总组 ............................................................................ 22 4.7导管架翻身定位 ...................................................................... 24 4.7.1 风机导管架运输支座布置及地样线划设 ............................................. 24 4.3.2 风机导管架导管段和灌浆段整体翻身定位 ........................................... 26 4.3.3 过渡段吊装 ..................................................................... 27 5 风机导管架翻身吊装吊环计算 ............................................................................................................................. 29 5.1 风机导管架翻身吊装 ................................................................. 29 5.1.1 工况一：水平放置起吊工况 . (29)5.1.2工况二：竖直状态工况 (32)5.2结论 (35)6 质量保证措施 (36)6.1公司质量方针 (36)6.2本项目质量目标 (36)6.3质量管理组织机构 (36)6.4质量风险评估及对应措施 (38)6.5质量检验计划 (39)7 整体精度控制要求 (42)8 安全文明施工 (44)8.1引言 (44)8.2健全组织机构 (44)8.3安全生产技术措施 (44)8.4施工安全要求 (45)1 工程综述1.1 工程简述1.1.1 工程名称海上风电场工程导管架及附属构件加工制作工程。

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浅析海上风电水下四桩导管架的施工方法摘要：水下四桩导管架风电机组因其结构优势，被广泛应用于海上风电项目中。

因此，本文将重点介绍水下四桩导管架的施工技术和施工工艺，以期为我国海上风电的发展做出贡献。

关键词：海上风电；水下四桩导管架；技术创新；发展体系引言2008年，我国第一个海上风电项目开始施工，最早采用水泥承台上连接法兰安装风机，考虑到成本和施工的速度，逐渐开始采用水面多桩导管架基础、高桩承台和大直径单桩基础（将5~7m直径单桩打入海底）。

由于施工速度快，目前大直径单桩打桩基础尤为盛行。

随着我国风电近海浅水区（水深10m以内）和潮涧的土地资源逐渐使用结束，风电必将走向深水，在广东、福建、浙江、海南、山东、河北及大连等省市离岸10nmile外就达到了水深20~60m，如果采用原有的单桩、高桩承台模式：（1）结构上整体刚度不够，风机运行时结构受水平作用变形较大，影响风机正常运行；（2）不论单桩或高桩承台的多桩，桩在水中长度达到20~50m，桩的总重比之前浅水和潮间带重1000~2000t，增加了施工难度，提高了工程成本。

鉴于上述因素，国外设计出刚度强，受水流影响小，结构变形小，适合深水的水下四桩导管架风机基础，现今国内设计单位也开始设计此种基础。

1水下四桩导管架施工总述水下四桩导管架施工分为先桩法和后桩法，就是打桩过程与放置导管架之间的前后关系。

1. 1 先桩法施工技术先桩法的核心在于保持4根桩的垂直度（0.3%以内）和4根桩的桩顶误差在2cm之内，优势在于导管架4条腿插入打好的4根桩内对接无需调平。

为了保证水下4根桩的垂直度，一般会放置水下可调式打桩模架，保证桩的垂直度可调可控。

先桩法施工过程，即先对海底进行探测，平整度满足要求即可直接进行施工，若平整度不满足要求，则需先对海底进行扫平，满足打桩模架施工平整度要求后再进行施工。

水下打桩模架沉放入海后，通过自身液压调节系统进行调平，之后依次进行沉桩施工，再安装导管架。

１ 导管架建造方法
导管 架建造 方式 分 为立式 建造 和卧 式建造 。浅 水导 管架 总高度 比较 小 ，根 据 导管架结 构形 式 、场 地条 件 、装船 方式和 海上 安装 形 式等 因素既 可选择 立式 建造 ，也 可选择 卧式建 造 。超大 型导管 架 由于 总 高度 比较高 都采用 卧式 建造 。 导管架 立式 建造和 卧式 建造 陆地 预制完 成后 的示意 图分 别见 图 １ 和 图
用 的 固定式 平 台水 深从 几十米 发 展到 ２ ０ ０多米 ， 作为 固定 式平 台承重 和传 力结构 的导 管架质 量也 从几 百吨发 展到 几千 吨甚至 上万 吨 ，大 型和超 大 型导管 架在 国 内的建造 已越 来越 多 ，随着平 台浮 托法 海上 安 装技 术 的发展 ，到 目前 荔湾 ３ — １ 项 目导管 架质 量 已接 近 ３ ２ ０ ０ ０ ｔ ，水 深 １ ９ ０ ｍ，总 高度 ２ ０ １ ． ５ ｍ。随着 大 型和 超大 型 导管架越 来越 频繁 出现 ，对导管 架建 造工 艺 的要求也 越来 越严格 。本文 将 导管架 总高度 超过 １ ０ ０ ｍ 和 质量 超过 １ ０ ０ ０ ０ ｔ 的导 管架定 义 为超 大型 导管 架 ， 以荔湾 ３ 一 ｌ 导管 架为例 对这类 超大 型导 管架 的建造 工艺 进行 介绍和 探 讨 。
地基 沉 陷导致 吊装事件 和 事故 发 生的 实例 。为此 ，必须对 地 基承 载力 进行校 核 ，必 要 时还 需对 地基 承 载力 进行 现场 实 测 。 ３ ． ２ 滑道 上建 造高 度 的确 定 ． 超 大型 导管 架在 建造 场地 上 的建造 高 度 的确定 一般 考虑 以下一些 方面 ：
海洋工程结构物装船常用的方法为滑移装船、吊装装船和滚装装船， 海上安装常用的为吊装安装

“浅水导管架安装作业”介绍浅水导管架是一种支撑海底管线的关键设备，通常被用于海洋构筑物和石油天然气开发项目中。

对于海洋工程施工人员来说，对浅水导管架的安装和调整至关重要。

这篇文档将介绍3赵乃东在浅水导管架安装作业中的经验和技巧。

前置条件在进行浅水导管架安装作业前，必须确保固定设备的安全并获得必要的许可。

此外，在开始工作之前，必须准确测量场地的底座高度、导管架的设计高度、管道的物理特性、以及对海底环境的了解。

安装流程1.在用于固定导管架的位置上层覆盖一层保护性覆盖物。

2.使用适当的水下设备，将导管架的下部支架座固定于海底。

3.装配导管架的上部支架座，并确保其与下部支架座平齐。

4.使用准确测量的数据，并调整架子的高度和倾角，以便管道的重量可以均匀分布并与其他部位顺利连接。

5.检查安装后的设备是否符合设计要求，合理使用安全装置，避免任何可能 occur 的意外事故。

安全注意事项在进行浅水导管架安装作业时，必须严格遵守以下安全注意事项：1.确保所有涉及设备和工具的人员都已经接受了相关的安全培训和注意事项。

2.须确保所有的设备和工具在进行操作间中的运行状态。

3.须确保所有操作都是在正确的站位和合适的角度下进行的，不得在不安全的位置进行施工作业。

4.任何人员在进行施工前，必须检查所有涉及的安全保护装置是否符合要求，并按照要求使用。

5.避免在有潜在风险的环境下进行操作，如恶劣的气候、水流、气体等。

6.如果任何设备或工具出现故障或问题，必须立即通知相关负责人进行维修或更新。

浅水导管架的安装作业对于海洋工程项目的成功至关重要。

3赵乃东了在安装作业中的经验和技巧，通过以下步骤确保安全，以便顺利进行：•了解必要的前置条件•熟悉安装流程•遵守严格的安全注意事项仔细遵守，能够确保海洋工程项目的安全和成功实现。