摘要：过渡段是连接倾斜导管架钢桩和组块竖直立柱的过渡性结构部件，同时也能够起到调节建造、安装误差的作用，在导管架式平台安装中有着十分重要的作用。本文以文莱BSP T&I项目过渡段安装为基础，对使用全站仪与CAD结合的方式确定钢桩与过渡段的切割位置以便满足海上组块安装的需要进行说明。
关键词：导管架；过渡段；钢桩；测距；
对于导管架式海洋石油平台，主要由导管架和钢桩组成的基础以及具备各种不同功能的组块组成。由于海上安装的需要，在设计中设置了一个承上启下的过渡段。
在进行组块的海上安装过程中，一项重要工作为组块各主腿间距尺寸与导管架桩钢桩的腿间距尺寸配合问题，由于导管架和组块在建造施工中难免存在建造误差，如果组块腿间距尺寸与导管架钢桩的腿间距尺寸不相匹配，将使组块与导管架无法完成组对，因此就需要通过切割钢桩以及使用过渡段对于组块主腿与导管架钢桩的主腿间距进行调节，以满足设计规范要求。
1、过渡段的作用
导管架的导管腿一般分为：直桩(无倾斜)、单倾、双倾三种情况。由于钢桩位于导管架导管内，且导向距离很长，故钢桩的斜率与导管架导管斜率基本一致。
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下部为导管架及钢桩
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因此，过渡段作为连接倾斜桩腿导管架以及组块的过渡性结构部件，其作用主要为将导管架的倾斜桩腿转换为直立柱，以实现导管架与组块对接。同时，通过改变钢桩切割位置变换过渡段安装标高来调整过渡段直立柱间跨距，从而减小导管架与组块间跨距的误差。如果过渡段与导管架的母线不重合，过渡段沿接触面按照钢桩中心旋转，导致上部本应竖直部分也旋转，如此一来过渡段上部结构就不在原设计竖直位置上。如出现此类情况，组块立柱为竖直，而与之联接的过渡段上部结构不竖直，将给组块安装带来巨大困难，甚至导致质量事故。
随着导管架式海洋石油平台的发展和施工技术的不断完善，对于导管架式平台的海上安装工艺和施工过程中的安装质量、精度控制要求越来越高，同时也对海上施工效率提出了更高的要求，因此使用一准确、快速的方法进行钢桩和过渡段的测量及切割就尤为重要。
2、过渡段调节跨距
如前文所述，导管架的导管腿一般分为：直桩(无倾斜)、单倾、双倾三种情况，以文莱BSP运输及海上安装项目中6腿导管架为例（如图2所示）：图中B1、B3为双倾，投影斜率为1:8，真实斜率为1:5.657；图中A1、A3为单倾，真实斜率为1:8。根据行业常规做法，定义导管或过渡段0°或180°母线，导管腿或过渡段的正截面最高点所在母线为0°；导管腿或过渡段的正截面最底点所在的母线定义为180°母线。在平面图中，导管架的180°母线应与过渡段180°母线重合，这样可以保证过渡段上部为竖直。
桩腿的斜度是后面进行跨距调整的理论基础。测量点跨距是指针对测量点水平方向的距离，而非测量点之间的直线距离。显然，要保证组块能够顺利地安装，理想目标是：过渡段装上之后，相邻两过渡段的中心线距离及对角线距离均等于相对应的组块立柱中心线距离。
假设所有建造的结构尺寸均为设计理论尺寸，那么只要相邻钢桩圆心的跨距满足理论尺寸即可顺利安装。由于圆心为一虚点，过去常采用的方法就是在钢桩之间盘尺，测量误差较大。由于钢桩倾斜，切割线的圆周不可能在同一平面内，此时可依如下步骤合理选取测量点，进而求出跨距。通过测量相邻两钢桩最近点距离来确定钢桩实际跨距，其具体方法简述为：首先，确定通过理论切割圆圆心的水平面，并划出这个水平面与钢桩180°母线的交点；其次，以此点为基准，量取钢桩180°母线处的计算长度并确定正切圆；再次，通过正切圆确定相邻两钢桩最近点；最后，量取相邻两钢桩最近点距离确定钢桩实际跨距。
为效避免繁杂的计算和测量过程，提高划线精度，并有效降低现场测量人员劳动强度，可以按照如下步骤进行相应工作：首先，在钢桩上利用180°母线确定0°及90°母线；其次，通过高度相等原则确定正切圆，在钢桩测距时利用全站仪直接测量钢桩正切圆上点的三维坐标，然后在CAD中画出模拟图，便可准确量取出实际钢桩跨距，此方法避免了正切圆最近点的寻找过程，具有操作简便，误差小等优点。
3、钢桩切割位置的计算
1)根据导管架水平度测量的结果，可以直接按照过渡段工作点的设计标高在钢桩上标记测量点，一般从桩腿的顶部沿着钢桩轴线用钢尺向上方量取相应的尺寸，在每根钢桩上标记3个测量点。
2)在上述准备工作结束后，在导管架上的合适位置架设全站仪，用以观测每根钢桩上的各个测量点，通过全站仪可以读取每个观测点的三维坐标，在测量结束之后，将所有得到的测量点数据使用AUTOCAD绘制到一起，建立三维坐标系，根据三点确定一个圆形的理论，绘制出钢桩的切割线。
3)在使用AUTO CAD的三维坐标中绘制完成圆后，要将圆的半径与钢桩的实际半径进行比对，差值较大的可能是测量中出现了偏差，应该对出现偏差的数据进行重新测量。
4)根据最终得到的测量结果，通过AUTO CAD计算出各切割圆的圆心跨距，根据各钢桩切割圆圆心跨距反算到各过渡段工作点之间的跨距，最后与组块各插尖的跨距进行比对，从而决定切割线的调载方案。
5)在使用AUTO CAD中，可以沿着钢桩轴线对观测点进行上下移动，从而模拟出钢桩切割线的最佳方案，然后再根据模拟方案中的数值进行观测，直至各桩跨距的精度满足过渡段安装要求。
6)按照上述的方案，在完成数据计算之后安装计算结果进行钢桩的切割。
7)在安装过渡段时保证过渡段180°母线与导管180°母线重合，这样可以保证过渡段上部立柱的竖直。
4、过渡段切割位置
水平度切割线测量的重点是确定标高基准面，根据基准面来确定切割线，从而保证各桩的切割线在同一水平面上。
在过渡段下部安装结束后，按设计标高切割过渡段上部余量。由于海底地形地貌等因素影响，导管架安装完成后，标高与设计标高存在误差。过渡段水平度切割测定是为了调载导管架的标高，通过过渡段顶部余量的调节，使组块最终标高达到设计值。
5、结束语
本文叙述了测量钢桩跨距的重要性，以及如何确定导管架的标高、如何确定钢桩理论切割线及如何通过组块实际尺寸确定钢桩实际切割位置。由于海上施工环境对测量数据精度影响较大，而过渡段作为调节导管架钢桩与组块间距的重要构件，它的测量精度直接影响着后续工作的展开和生产平台的安装。本文中采用的方法来测算钢桩的距离，与传统方法相比方便确定理论切割圆，减少繁杂的计算和测量过程。测量时直接测量出理论切割圆上点的坐标，在AUTO CAD中画出模拟图，可以方便准确的量取出实际钢桩跨距，此方法避免了正切圆最近点的寻找过程，具有操作简便，误差小等优点，在提高精度的同时减少了人力的投入。上述方法已成功应用于文莱BSP T&I项目组块海上安装工作。
参考文献
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[4]张振山，米军，方向利。导管架钢桩测距及切割定位方法研究[J].海洋工程，2011.
论文作者:廖正盛,王亮,前德门
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/13
标签：导管论文; 跨距论文; 测量论文; 母线论文; 标高论文; 正切论文; 海上论文; 《基层建设》2017年第24期论文;