[科普中国]-导管架

基本信息

一般来说，导管架产品包括：滑移下水导管架、浮拖导管架和吊装导管架及附件，浮箱、钢桩和隔水套管。是由中空的腿柱和连接腿柱的纵横杆组成。其上面搭接固定式平台，用于海洋石油开采。

导管架基础在海上石油平台、海上灯塔建设中已得到广泛应用，据了解，我国在渤海、东海水深15～80m海域设立的海上石油导管架结构，均采用此类基础。在近海风电场基础设计领域，当单机容量较大、水深较深时，也有采用导管架基础型式的实例。桩数量一般采用三、四、五、六桩为宜，这里以三桩导管架基础为例进行介绍。

拟定的三桩导管架基础结构方案为：用3根钢管桩定位于海底，3根桩呈正三角形均匀布设，桩顶通过钢套管支撑上部三角架式结构，构成组合式基础。三桩导管架承受上部风力发电机组塔架荷载、波浪、水流等环境荷载及自重，并将所有荷载通过斜撑钢管传递给3根垂直打人海底的钢管桩，3根桩沿直径18～30m的圆周均匀分布，桩径1．8～3．0m，人土平均深度根据上部风力发电机组荷载和下部地质参数确定。钢管桩与钢套管的环形空问内通过高强灌浆材料连接。2

工作原理导管架钢桩固定于海底。导管架先在陆地预制好后，拖运到海上安放就位，然后顺着导管打桩，桩是打一节接一节的，最后在桩与导管之问的环形空隙里灌入水泥浆，使桩与导管连成一体固定于海底。这种施工方式，使海上工作量减少。

性能特点与可移动钻井平台相比，使用的导管架的平台使用成本低，技术要求不高。但是缺点是，该平台在执行完开采任务之后，导管架不能跟随平台一起拖走，只能留在海中，成为海中一座无用的铁塔。

安放这里建议的“先打桩后放导管架”的施工工艺，导管架的安放相对简单，主要是针对导管架的结构特性、重量、重心位置设计好吊点，选择好超重设备，布置好揽风绳，并做好施工组织与人员布置，在预起吊后即可正式起吊安装。

为使导管架基础顶面达到上部风力发电机组运行要求的水平度，在钢管桩沉桩、导管架安装完成后，均要进行调平。可通过导管架的导管结构与钢管桩之间的调节螺栓、液压千斤顶或其他调平设施进行调平，以调整至规定的水平度。调平装置根据具体的潮间带风电场项目、施工承包方、施工船舶机具等经比较研究确定。

导管架作为连接桩基与上部塔筒之间的连接段，与塔筒之间一般通过法兰及一系列螺栓连接。目前这种连接方式工艺成熟、施工简单便捷。但导管架与桩基之间的连接则要相对复杂一些．可采取焊接或灌浆连接。

焊接是一种传统的施工工艺，即导管架与桩基就位后，通过型钢、钢板等将导管架与钢管桩现场焊接连接起来，这种方式连接牢固、可靠；但缺点比较明显，现场焊接质量不易保证，作业条件差，且对防腐涂层产生破坏。灌浆连接是海洋工程中近20年采用较多的连接方式，指钢管桩与导管之间的环形空间内通过灌注高强灌浆材料，待材料固化后，即将两者牢固连接为整体，同时该方式可修补钢管桩在施打后产生的垂直度偏差。灌浆施工由驳船上所载的灌浆泵高压泵送灌注专用的灌浆材料，灌浆作业前。应进行原材料作业和配合比设计，并进行相关的试验工作。导管架的导管外侧装有灌浆管，灌浆管从导管的下部通人导管与钢桩的环向间隙内，环向间隙下端用密封圈进行密封，灌浆泵及浆体搅拌机置于工作船上。灌浆时用高压软管将灌浆泵与导管架导管外侧的灌浆管连接，开动灌浆泵直至浆体从导管上端溢出为止。2

制作导管架主要由大直径钢管构成，应采用适应其特性的适当的加工设备和程序制作。制作时．需选择合适的制作程序，特别是对节点处的处理尤应注意，制作过程中应尽可能避免高空作业，确保安全和质量。

导管架制作一般应遵循以下程序进行：

(1)钢管卷制。导管架主筒体、各连接撑管、桩套管为主受力构件，均应采用直缝焊管或无缝钢管。不可使用螺旋缝焊管，焊缝应与母材等强，并满足相关技术要求。

(2)切割。

(3)拼装。

(4)焊接。导管架各构件焊接应在工厂内完成，焊接环境温度应大于0℃(低于0℃时，需在施焊处两侧200mm范围内加热到15℃以上或再进行焊接施工）。相对湿度小于90%．且焊接工作区应采取适当的措施防风、防雨。

(5)防腐处理。在进行防腐处理前需要对钢结构表面进行处理以达到涂装要求，防腐油漆可采用环氧类重防腐涂层。可优先采用专门针对海上工程的改性环氧防腐油漆。

(6)焊缝检测。焊完的焊缝均需经过在线连续超声波自动伤仪检测，保证100%的螺旋焊缝的无损检测覆盖率。若有缺陷，自动报警并喷涂标记，生产丁人依此随时调整工艺参数，及时消除缺陷。

(7)防腐涂层检测。防腐涂层检测应按相关标准规范中规定的方法进行涂膜针孔检测。针孔数不应超过检测点总数的20%。当不符合上述要求时，应进行修补。2