0 引　言

近年来随着全球能源消耗的不断增加，油气勘探开发逐渐从陆地转向海洋^{[1 − 3]}。浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading，FPSO）在海洋油气勘探开发中发挥着极其关键的作用。如图1所示，FPSO主要由船体、上部模块、系泊系统3部分组成，兼有生产、储油和卸油的功能，同时具备抗风浪能力强、适应水深范围广、储卸油能力大等多个优点^{[4 − 7]}。

基于某大型FPSO建造项目，本文提出一种FPSO管廊模块甲板片的一体化吊装工艺，与常规分层预制的建造方式有所不同，采用了整体预制的方法，有效减少了管廊模块的分片数量，同时使用SACS软件对管廊甲板片在翻身吊装作业的各个阶段做出理论强度校核计算，确保管廊甲板片整体预制和吊装作业的安全性及可靠性^{[8 − 9]}。整体预制有效节约了管廊模块在预制、喷涂、吊装等阶段使用的各类资源，同时解决了常规做法中H型钢总装组对精度控制的难题，在经济性、施工便捷性等方面具有显著优势，降本增效效益明显，能够为后续其他FPSO管廊模块的建造项目提供一定的支持作用。

1 管廊模块介绍

大型FPSO是世界上结构最复杂、工艺流程控制最先进的深水开发装备之一，FPSO的上部模块按照功能区域划分为不同模块，其中工艺管廊模块一般位于FPSO 船体甲板中间位置^{[10 − 11]}。

管廊是一种用于集中铺设的大型装置管道的建筑结构，由立柱、横梁和桁架等钢结构组成。这样的做法可以有效地节省空间，提高设备的使用效率，并且具有更好的安全性、美观性和经济性。管廊模块作为油气输送通道是连接各个模块的中间枢纽，提供运维检查通道、物料运输通道，为低温液化工艺提供风冷换热和散热，发挥着承上启下的关键作用。

大型管廊模块尺寸较为细长，整体结构强度较弱，为保证运输及吊装作业强度要求，常规工艺为分层预制，导致管廊模块的分片数量大大增加，预制效率较低，同时占用更多的生产资源。如图2所示，管廊模块立柱为型钢，分层预制后需要多次合拢对接，分片吊装时产生的柔性变形将导致型钢立柱对接精度控制难度较大^{[12 − 13]}。

因此，本文对于FPSO管廊模块甲板片的吊装工艺研究具有较大的工程意义和研究价值，通过工艺优化节省管廊预制需要使用的各类资源，进一步提升管廊模块建造的经济性、施工便捷性显得尤为重要。

2 理论校核计算

本文基于管廊模块的详细设计资料在SACS软件中完成建模相关工作，管廊甲板片的尺寸重量信息如表1所示。根据API RP 2A-WSD-AISC-14th规范，结合容许应力法对管廊甲板片在翻身吊装作业的各个阶段做出理论强度校核计算。

考虑到现场吊装作业存在众多不确定因素，与理论计算结果通常会存在一定差异，因此为确保甲板片强度校核的可靠性和现场作业的安全性，参照DNV等相关规范，在甲板片自重的基础上考虑重量不确定系数、重心偏移系数、动态放大系数、偏心荷载系数、吊点结果系数作为组合荷载工况进行计算，具体的计算荷载设置情况如表2所示。

管廊甲板片总装就位时为立片，高度较高不利于脚手架搭设及现场施工。如图3为SACS模型，经综合考虑采用侧面建造的方式，在总装就位时依靠2台履带吊完成90°翻身作业。选择0°、45°、90°以及最终总装就位状态作为4个需要计算的中间过程状态，翻身吊装计算模型详见图4。

在管廊甲板片0°～90°的翻身吊装就位过程中，共需使用2台吊机、10根吊索具（钢丝绳）、2根撑杆，使用的工机具编号如图5所示。同时钩头HOOK−1、HOOK−2的边界条件设置为固定约束，在撑杆的结构端点处额外施加X、Y方向的5 kN/m的弹簧力。

根据API RP 2A-WSD-AISC-14th规范，同时使用容许应力法对上部模块进行静力计算并输出结果。观察图6可知，管廊模块甲板片结构在翻身过程中结构杆件的最大UC值为0.83＜1，因此可判断当前的吊装方案布置方式能够为上部模块提供足够的支撑作用，管廊的整体强度在吊装过程中能够满足要求。

图7为翻身作业过程中最大挠度（变形）计算结果，Z向最大挠度为40.83 mm，产生位置的杆件长度为5.75 m，结合规范和相关经验，相对最大允许挠度可以按照L/200来考虑，其中L表示杆件长度，最大相对挠度为40.83–31.19=9.64 mm＜L/200=28.75 mm，因此判断吊装过程最大挠度符合要求。

3 现场吊装作业

基于SACS软件的理论校核计算，可以得到吊装过程中吊索具的最大受力情况，详见表3受力计算结果。依据计算结果选择额定荷载能力符合要求的工机具，图8为吊装作业吊索具选取情况。表4为工机具使用荷载利用率，在计算工况考虑众多的安全系数后，工机具使用最大利用率为93.37%，仍留有一定安全余量。

管廊甲板片在完成预制、喷涂作业后，运输至总装场地吊装作业初始位置，在带车指挥员的协助下按照吊装方案将履带吊行驶至吊装初始位置，同时检查索具证书和标识信息，确保符合吊装要求；在现场指挥的协助下，连接管廊片与吊钩之间的索具，设置隔离带，防止无关人员进入吊装区域。

按照图9管廊甲板片翻身步骤开始现场作业，当完成翻身90°后，负责溜尾的吊机摘钩撤离，由主吊的1台吊机完成最终的就位，如图10所示，随后吊机的吊钩缓慢下降，将管廊片平稳放置在预定位置，完成吊装。

管廊甲板片整体预制总装翻身的吊装工艺在此FPSO上部模块建造项目中得到成功实践，大幅缩减了建造工期，为管廊模块的按时交付打下了坚实的基础。

4 结　语

本文提出一种FPSO管廊模块甲板片的一体化吊装工艺，基于SACS软件对管廊甲板片在翻身吊装作业的各个阶段做出理论强度校核计算，确保了管廊建造片整体预制、运输、吊装作业的安全性和可靠性。

相比于管廊甲板片分层预制的常规做法，本文中的整体预制吊装工艺具有以下优势：

1）经济性。管廊甲板片整体建造的工艺方法大大减少了模块的分片数量，有效节约了甲板片在预制、喷涂、吊装等阶段使用的各类资源，经济效益显著。

2）便捷性。传统分层预制后需要多次合拢对接，分片吊装时产生的柔性变形将导致型钢立柱对接精度控制难度较大，采用整体预制解决了常规做法中H型钢总装组对精度控制的难题，极大的降低了施工难度。

3）安全性。在甲板片自重的基础上考虑重量不确定系数、重心偏移系数等安全系数作为组合荷载工况计算，同时严格控制吊索具的最大利用率，采用2台能力较强的750 t履带吊进行吊装作业，最大程度上消除了各方面潜在的安全隐患。

综上，该工艺能够为后续其他FPSO管廊模块的总装建造提供一定的支持作用，应用前景较为广阔。