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近年来,随着海洋石油行业的蓬勃发展,各类水下生产设施都向着大型化,集成化发展,对这类超大尺寸、超重型钢结构的海上吊装施工也提出了更高的要求。海洋工程结构物的海上吊装作业对整个项目的工程进度具有决定性的影响,保障吊装作业顺利安全的实施在整个项目管理过程中显得极为重要。
PLEM、PLET及防沉板等大型平板结构物作为油气开发系统的重要组成部分,经常出现于海上施工作业过程中。这类钢结构的特点是迎水面积大,容易导致结构入水瞬间发生很大的砰击力。假设结构受到的砰击力大于结构自重,则结构在入水瞬间会出现“失重”现象,导致吊装索具出现松弛,但随后结构“自由落体”返回水面,吊装索具再次受力瞬间,受到极大的突发力。
为了确保吊装作业顺利实施,设计人员首先应尽量避免吊装索具出现松弛现象;其次假设发生松弛,应计算动力荷载大小,以确保索具安全荷载达到作业要求。本文的计算过程参考了IMCA[1]、DNV RP-C205[2]及DNV RP-H103[3]的相关标准。
1 结构砰击入水研究进展
结构入水砰击问题的理论研究至今已有80多年的历史,最早对结构物砰击入水问题展开理论研究源于Von Karman计算水上飞机降落过程中浮筒所受砰击压力的研究[4],他首先提出了入水砰击压力的计算公式。此后,人们结合许多工程实际对结构物砰击入水展开深入研究,早期通过理论和试验的方法推导出砰击作业下结构物的受力公式并研究了结构的变形,在船体和鱼雷设计上得到广泛应用。平板结构的入水过程伴随着气、固、液三种不同介质的运动变化,其中气体的可压缩流动和自由液面的非线性变化情况相当复杂,Verhagen根据实验观察到的现象建立了包含气、固、液三种介质的刚性平板入水的理论模型,分析了空气层在平底结构入水过程中的作用[5]。
20世纪70年代随着计算机的发展,人们开始采用数值模拟来解决结构物砰击问题。通过数值模拟可以观察到在试验中无法观察到的砰击现象,也可以解决很多理论分析无法解决的问题,为砰击理论发展提供有利的空间[6]。在海洋工程领域,一些实用可靠的仿真软件诸如MSC.Nastran、Dytran、Ansys以及ABAQUS等在水动力分析及结构砰击入水研究方面发挥极大的作用。但是不管理论研究还是数值模拟,其基于计算的理论模型都采用了较多的简化,难于应用到实际工程中。随着海洋工程走向深水领域发展及水下生产系统的日益高度集成,对大型平板结构物吊装入水砰击力的研究具有广泛的工程应用前景。
2 结构入水砰击力计算准则
所谓砰击力,就是结构入水瞬间水流跟迎水面的相互冲击力,计算公式为2.1:
砰击速度由三部分组成,一是吊机钢丝绳下放速度cv;二是吊机单幅垂向速度ctv,其物理意义是因船舶运动对结构物砰击速度的影响,与船舶RAO (响应幅值因子)有关;三是特征波粒速度wv,其物理意义是因水动力对结构物砰击速度的影响,与浪高、周期及结构物入水深度有关。ctv和wv计算公式分别见2.3及2.4:
从以上工程实例我们可以看出,防沉板在吊装过程中发生索具松弛现象,动力系数达到7.6倍,导致吊装索具总受力远大于结构自重。
根据索具受力的计算过程,结构入水吊装索具受力主要跟结构迎水面积及入水砰击速度有关。因此笔者建议从以下几个方面考虑以便降低结构吊装索具总受力:
(1)入水瞬间尽量降低吊机速度以便尽量降低结构入水速度;
(2)平板结构底部打孔(或加大入水孔径),加快水渗透速度,并减小迎水面积;
(3)在不影响施工的情况下尝试把结构倾斜入水,减小迎水面积;
采用刚度较小的环形吊带或者尼龙绳进行吊装,降低索具刚度,从而降低砰击速度。
以上措施能够降低平板结构入水砰击力,从而避免发生索具松弛现象或者在发生索具松弛现象之后,降低索具所受突发力,从而降低吊装作业风险,确保施工顺利进行。
4 总结
大型平板结构的吊装作业入水砰击过程存在较大的砰击力,若砰击力大于结构自重,会导致出现吊装索具松弛现象,因此在计算吊装力之前需要校核结构是否发生索具松弛现象。DNV标准规定索具松弛现象虽不杜绝,但是应尽量避免,因为在恶劣环境海况下,结构物有可能发生倾覆,给吊装作业带来风险。为了尽量避免索具松弛,可以通过改变吊装方式或结构形式的方式以降低砰击力。
砰击力的计算准则参考了DNV最新标准,其计算结果可以指导大型平板结构海上吊装作业安全实施,同时可为大型平板结构的设计及海上安装方案提供参考价值,在海洋工程深水结构吊装作业中具有广泛的工程应用前景。
参考文献
[1] IMCA-Guidelines for Lifting Operations. IMCA SEL 019, IMCA M 187, October 2007
[2] Recommended Practice, DNV-RP-C205. Environmental conditions and environmental loads, April 2010
[3] Recommended Practice, DNV-RP-H103. Modeling and analysis of operation, April 2010
[4] T. Von Karmam, The impact of seaplane floats during landing. 1929. Nat. Adv. Com. for Aeronautics. Tech. Note 321, PP 309-3 1 3
Abstract: the construction technical data directly reflects the quality of construction enterprise and project management situation, also is an important basis for the quality of the project, the author,combined with years librarians and peer work experience, puts forwards to how to deal the construction material management work.
Key words: data management paper; problems paper; construction technology
中图分类号:TU71文献标识码:A文章编号:
工程施工技术资料是施工企业按有关规定要求,在施工管理过程中所建立与形成的反映工程实际情况的资料。在工程项目施工管理中,施工技术资料管理是一个重要的环节,是作为核定工程质量重要的依据。施工技术资料是否准确、完善,还在很大程度上反映出工程管理的水平。但在项目管理的实施过程中,很多项目经理对于工程技术资料管理并不是特别重视,因此在施工检查中,施工技术资料中普遍存在以下问题:(一)存在弄虚作假,代签现象。由于项目经理对施工技术资料不重视,有的施工管理人员根本不填写相关资料,而是由资料员全权代劳,代编代造。工程资料需要施工人员签名的也由资料员或是别人代劳,没有严格把关,致使有的资料与实际不符。这给工程竣工验收带来了不必要的麻烦,给竣工结算带来了巨大的困难,往往使工程蒙受了不必要的经济损失论文。 (二)施工技术资料存在抄袭现象。有些兼职或本身的业务水平较差的资料员为了省事省心,没有根据自己所做工程的实际情况,而是照搬其它工程资料,将内容直接套用,改头换面。
(三)对隐蔽工程的验收记录资料不及时或是不完全。
隐蔽工程是指完工后将被下一道工序所掩盖的工程(如打桩工程中的钢筋笼)。隐蔽工程项目在隐蔽前应进行严密检查,作出记录,签署意见,办理验收手续,不得后补。有问题需复验的,须办理复验手续,并由复验人作出结论。填写复验日期。然而很多资料员在施工过程中因对现场不熟或有的资料员对工序不清楚而又没跟现场施工人员及时沟通,造成隐蔽资料不能反映现场实际的隐蔽情况或不完整。
(四)施工资料内容与施工进度不同步,常常存在滞后于施工进度或是工程要交工时没有资料,过后再组织人员补资料,至使资料粗制滥造不能真实反映工程情况,有的甚至连监理单位签字都是代签的。(五)施工技术资料存在漏项、缺项、内容不全面等。特别是在技术交底时,若是交底不清,则很容易造成技术资料的缺漏。对建筑工程中安装工程的分部分项不明确,而造成漏项。
工程资料在施工管理中的不真实不完整是目前大部工程管理存在的一些问题,那我们要如何改进,才能更好的把这项工作做得更好,本人认为可以从以下几个方面入手: (一)配备素质较高的人员。聘用有施工管理经验的施工技术人员,需具有良好的电脑操作知识,能借助现代信息化的工具进行资料的编制。通过培训加强施工人员对工程技术资料的作用和重要性的认识。同时配备熟悉工程施工工序的施工资料员,这是非常重要的和关键的,也是一个合格的资料员必备的素质。因为都知道所有的资料都是紧跟着每一道施工工序产生的,能及时收集、填写、整理施工技术资料,确保施工技术资料的及时、真实、准确和完整。(二)在施工过程中注意易忽略和易缺漏环节:(1)要正确划分检验批。在施工过程中,因施工管理人员、资料员对规范了解不透彻,不能正确的划分检验批,使施工技术资料的施工部位凌乱不交接,造成了整理上的不便。正确的划分原则如下:检验批可根据施工及质量控制和专业验收需要按楼层、施工段、变形缝等进行划分。①多层及高层建筑工程主体分部的分项可按楼层或施工段划分检验批。②单层建筑工程中的分项工程可按变形缝等划分检验批。③地基基础分部工程中的分项工程划分为一个检验批;有地下层的基础工程按不同地下层划分检验批。④屋面分部工程中的分项工程按不同楼层屋面可划分检验批。⑤其他分部工程中的分项工程可按楼层划分检验批。⑥对于工程量较少的分项工程可统一划为一个检验批。⑦安装工程一般按一个设计系统或设备组别划分一个检验批。⑧室外工程统一划为一个检验批。⑨散水、台阶、明沟等含在地面检验批中。(2)施工技术交底要尽可能的详尽和完全施工技术交底的目的是为了使参与施工管理和操作人员都能够了解掌握工程特点、技术要求、施工方法和安全注意事项,以便达到质量优,消耗低,进度快,效益高的目的。就目前来看,许多工程的施工管理人员不重视技术交底工作,将资料软件中提供的参考资料,不进行修改,直接套用到实际工程中,导致工程技术交底不符合实际,内容没有针对性,不能指导施工,致使工人不能按照规定施工,违章操作,使得工程质量达不到要求,导致工程窝工、局部返工现象的出现。要提高施工技术交底的质量,使技术交底起到指导施工的作用,施工技术交底的编写应遵循以下原则:①所写的内容必须针对工程实际,不可弃工程实际而照抄规范、标准和规定。②所写内容必须实事求是,切实可行,对规范、标准和规定,不能困施工素质不高而降低。③交底内容必须重点突出,全面具体,确保达到指导施工的目的。④交底工作必须在开始施工以前进行,不能后补。⑤编写的程序和内容应力求科学化、标准化,凡是能用图表表示的,一律不用文字和叙述。施工技术交底内容主要包括:①作业条件及要求。②施工准备(作业面准备、工具准备、劳动力准备、对设备和机具的要求)。③材料及其质量要求。④施工操作流程。⑤施工操作工艺及措施(要求具有可操作性且不违反规范)。⑥质量要求及应注意的质量问题、质量标准(质量要求是指对本工序的质量要求而不是抄工艺标准,要有检查手段及方法、标准要求等)。⑦成品保护措施。⑧文明施工、安全措施。⑨环保措施等方面内容。(3)注意易忽略的隐蔽记录。隐蔽记录大的分项工程基本都能做到,但是易忽视的隐蔽部位有:①地基验槽:包括土质情况、标高、地基处理。②基础、主体结构各部位的钢筋均须办理隐检:内容包括钢筋的品种、规格、数量、位置、锚固或接头位置长度及除锈、代用变更情况,板缝及楼板胡子筋处理情况,保护层情况等。③现场结构焊接。钢筋焊接包括焊接型式及焊接种类;焊条、焊剂牌号(型号);焊口规格;焊缝长度、厚度及外观清渣等;外墙板的键槽钢筋焊接;大楼板的连接筋焊接;阳台尾筋焊接。钢结构焊接包括:母材及焊条品种、规格;焊条烘焙记录;焊接工艺要求和必要的试验;焊缝质量检查等级要求;焊缝不合格率统计、分析及保证质量措施、返修措施、返修复查记录等。
④高强螺栓施工检验记录。