自升式施工平台的多功能应用综述

徐杰，杨秀礼

（中交第二航务工程局有限公司技术中心，湖北武汉430040）

自升式施工平台的多功能应用综述

徐杰，杨秀礼

（中交第二航务工程局有限公司技术中心，湖北武汉430040）

通过总结自升式施工平台在国内外的应用，结合当前工程的发展趋势和要求，对自升式施工平台的功能需求进行研究，提出几种不同形式的自升式施工平台，并将其推广应用于实际工程。

自升式平台；多功能应用；综述

0 引言

自升式施工平台起源于传统的自升式钻井平台，但在功能和作用方面有很大的差异，其主要应用于桥梁和水运工程中的水下整平、桩基施工、炸礁、起重、生活服务及风电安装等领域。自升式施工平台在海上施工作业，几乎不受波浪影响，能够大大改善工作条件，增加作业窗口，不但能够完全替代传统船舶完成相关施工作业，还能到达普通船舶无法到达的恶劣海区作业，有着传统海上施工船舶无法比拟的优点，然而受限于平台的制造成本，应用并不广泛。

1 自升式施工平台在国内的应用现状

国内自升式平台技术及应用均起源于国外，如“长旭号”桩基施工平台由德国汉堡船厂基尔分厂于1974年建造，后由中交二航局引进国内施工[1]。

2003年二航局主持，将第一艘国内自主研发的自升式施工平台“航工平1”抛石整平船应用于长江口深水航道治理二期工程，实现产值5 834.82万元，并缩短了5个月工期，直接节约项目成本500万元，体现了平台船在施工中抗风浪能力强，机械化作业程度高，施工效率高和质量优良的优点[2]。近年来自升式施工平台在国内的应用现状如表1所示。

表1 自升式施工平台在国内的应用现状Table1 The application situation of jack up construction platform in China

上述平台有一个共同特点，都是针对解决特定工程的具体难点而建造使用，在完成当时工程的作业后，并没有持续性进行其它工程施工，大多数改造后作为生活平台使用。

2 自升式施工平台在国外的应用

韩国EUNSUNG公司的自升式施工平台在全球范围内均有应用。

荷兰FUGRO公司的多功能施工平台在全球应用也非常广泛。

除此之外，荷兰GustoMSC公司自主设计了NG600-14000和SEA1250-3250两个系列的风电安装平台，且均已投入使用。

通过与国外应用情况的对比，可以看出国内在自升式施工平台的应用方面还有很大的差距，尤其在桩基施工领域。目前，国内在桩基施工方面均采用较为传统的打桩船或钻孔桩平台施工[3]，而没有采用自升式施工平台，除了考虑到平台的造价外，主要还有国内人工成本相对较低，国内目前的工程施工海况环境还比较理想。

3 自升式施工平台的应用研究与推广

3.1 研究与推广目的

自升式平台由于其工作时能够不受波浪的影响而大大增加其海上的作业效率，因此能完全取代传统的施工船舶完成相应的施工作业。虽然其造价较高，但是，随着国家“一带一路”战略的提出，跨海大桥、离岸码头的建设兴起，工程逐渐向外海扩展，施工环境越来越恶劣，传统的施工装备作业窗口少、效率低，并且随着目前国内市场的饱和，国内工程建设单位都在逐渐扩展海外工程，而海外的高环保和高人工成本也导致许多传统的施工方法和装备都需要革新。因此，为了配合公司提出的“立足沿海、走向外海、海外优先”的工程战略，将自升式施工平台作为一种核心装备进行技术储备是非常有必要的。

为了适应公司在桥梁和水工工程的要求，自升式施工平台的应用研究不应参照海洋钻井平台发展，而要结合公司背景展开研究，其主要的研究方向和内容如下：

1）多功能施工模块装配化。将自升式平台作为载体，结合不同的功能需求研发不同施工模块，与平台装配使用，这样就可以在不对平台结构进行大改造的前提下实现平台的多功能化。

2）自升式平台结构的模块化与装配化。实现自升式平台结构的模块化与装配化，一是平台船体结构的模块化与装配化，实现平台的陆地运输、海上分块运输，替代传统的半潜驳和远距离拖航，节约运输成本。二是桩腿系统与平台船体结构的装配化，实现平台船体尺度的多元化，满足不同的工程需要。

3）不同地质条件的适用性研究。目前自升式平台的应用对地质条件要求较高，工程地质条件不同，平台的桩靴设计也不同；尤其是在深厚淤泥地质、裸岩地质、珊瑚礁地质的适用性方面还有待研究。

4）自升式平台的小型化。自升式平台尺度越大，其制造成本越高，经济性不一定能适应工程需求。目前随着跨海大桥的建设，其非通航孔桥距离长，采用自升式平台进行施工，可以采取流水线作业方式，提高施工工效。

5）自行走平台。自行走平台的优势在于平台在不入水自浮的情况下实现短距离的移位，可以避开平台抬升所需要的作业窗口，大大增加作业时间，尤其适合于长距离码头的连续施工项目。

结合上述发展方向，开展了系列研究，并完成了多种自升式平台的方案设计，并成功将其推广应用。

3.2 多功能自行走施工平台

该平台是结合跨海大桥的非通航孔桥梁基础施工进行研发的，跨海大桥非通航孔距离长，桥墩数量多，采用传统的钻孔平台施工不仅环保性能差，临时结构耗材大，施工精度低，而且外海施工条件恶劣，作业窗口少，施工效率低。因此，结合荷兰FUGRO公司的Sea walker平台，设计能进行非通航孔桥墩桩基钻孔施工的多功能自行走施工平台（图1），主要性能参数如表2所示。

该多功能自行走施工平台的主要特点如下：

1）平台由8根桩腿组成，面对面为1组。每组4根桩腿可单独支撑平台，另1组可在平台上移动，从而两组桩腿交替可实现平台在海上的自行走。

2）平台定位后，采用整体导向架进行打桩及钻孔施工，施工精度高，能满足装配式承台的施工要求；且施工完成后在不用入水自浮的情况下实现移位，不受已施工完成的桩基影响。

3）平台月池尺寸是通过调研跨海大桥非通航孔桥承台尺寸而确定的，能够满足目前已经规划

的跨海大桥非通航孔桥承台桩基施工要求。

4）可以完全替代传统搭设钻孔平台施工，并且实现流水线作业，大大提高施工效率。

3.3 自行走模块装配化结构施工平台

该平台是依托于长距离码头（依托工程为委内瑞拉莫隆港化工品石化码头）桩基施工而进行研发的，其主要特点是采用上下两层平台实现平台的海上自行走（图2），主要性能参数见表3。

该自行走模块装配化结构施工平台的主要特点如下。

图1 多功能自行走施工平台Fig.1 Multifunction self-drive construction platform

表2 多功能自行走施工平台主要性能参数Table2 Main performance parameters of multifunction self-drive construction platform

图2 自行走模块装配化结构施工平台Fig.2 Self-drive module assembly construction platform

1）平台由上下两层平台组成，平台结构之间、平台结构与桩腿系统之间均采用模块化设计，可实现装配化，可分段运输，利用自身的履带吊完成安装和拆除。

2）不能实现入水自浮，上、下两层平台可相互支撑。上层平台可搁置在下层平台上，下层平

台也可悬挂于上层平台上，两层平台通过纵向油缸和横向油缸实现相对滑动，实现自行走。

3）平台上配备可拆卸式液压导向架，导向架可灵活移动，平台一次定位可施打一定范围内的一批桩，可打直桩也可打斜桩。由于自行走的特性，特别适合打设栈桥、码头这种重复性高、离岸远、数量多的基础沉桩施工，具有较高的沉桩效率和经济效益。

3.4 自升式碎石桩施工平台

该平台是依托以色列ASHDOD港口工程进行研发的，由于该工程施工条件恶劣，气象窗口少，而施工工期非常紧张，采用传统的浮式船舶改造进行振冲碎石桩施工难以满足工期要求，且由于长周期涌浪造成船舶横、纵摇及升沉运动，直接影响振冲器的定位精度。因此，提出以自升式平台为载体进行振冲碎石桩施工的方案。该平台如图3，主要性能参数见表4。

表3 自行走模块装配化结构施工平台主要性能参数Table3 Main performance parameters of self-drive module assembly construction platform

表4 自升式碎石桩施工平台主要性能参数Table4 Main performance parameters of jack-up gravel pile construction platform

图3 自升式碎石桩施工平台方案Fig.3 The jack-up gravelpile construction platform scheme

该自升式碎石桩施工平台的主要特点如下。

1）在平台上设计门架，放置3台行车，行车上可吊装振冲设备进行振冲碎石桩施工，可同时实现两侧弦外、月池进行振冲施工，且单次驻位能施工210根碎石桩，施工效率很高。

2）相比传统的浮式船舶，利用自升式平台可消除波浪对施工的影响，大幅增加作业窗口，最大波高2.5 m时也能正常施工。

3）采用门架行车有利于振冲器进行快速精确定位。

该平台目前已经进入建造阶段，计划于2015年12月建造完成后应用于以色列ASHDOD港。

4 结语

本文提出的自升式施工平台多功能应用研究能够成功得到推广应用，一方面是因为自升式平台有着传统装备无法比拟的优点，另一方面也是因为目前工程逐渐向外海和海外发展，施工条件越来越恶劣。自升式施工平台如何实现多功能模块的装配化以及不同地质条件的适用性是两个亟需攻克的难题，今后需要加强自升式施工平台关键技术的研究，并加大推广力度。

[1]王翔.水上升降平台在外海墩式码头沉桩作业中的应用[J].中国港湾建设，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，刘榕，罗农.自升式抛石整平平台船的设计与应用[J].水运工程，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]张连江，徐波，孙建波.整体装配式灌注桩施工平台的设计与应用[J].中国港湾建设，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，湖北武汉市人，工程师，港口机械专业。

E-mail：80759986@qq.com