起重船輔助半潛舶出運(yùn)安裝沉箱施工工藝研究

諶宗文 張保華

[摘要] 防城港鋼鐵基地項(xiàng)目專用碼頭工程沉箱出運(yùn)受所選擇半潛舶性能限制，半潛舶下潛深度無法滿足沉箱浮游上半潛舶的要求，施工過程中采用起重船輔助沉箱上舶和下舶工藝順利完成施工，本文著重介紹起重船輔助半潛舶出運(yùn)安裝沉箱施工工藝，供其它類似工程施工參考。

[關(guān)鍵詞]起重船輔助半潛舶出運(yùn)安裝沉箱工藝研究

中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

[前言]

利用半潛舶出運(yùn)大型沉箱工藝在工程施工中越來越得到廣泛應(yīng)用，但是實(shí)際工程施工過程中由于不同工程沉箱尺寸變化較大，且受出運(yùn)碼頭影響，往往出現(xiàn)半潛舶下潛深度不能滿足要求的情況，起重船輔助半潛舶出運(yùn)安裝沉箱可以解決問題，使工程施工得以順利進(jìn)行。

1工程概況

防城港鋼鐵基地項(xiàng)目專用碼頭工程位于防城港市企沙半島西側(cè)沿岸，瀕臨暗埠江深槽，是武鋼防城港鋼鐵基地建設(shè)的首個(gè)20萬噸礦石碼頭（水工結(jié)構(gòu)兼靠25萬噸），碼頭平臺尺寸為406.9×33m，采用圓沉箱墩式結(jié)構(gòu)型式。沉箱預(yù)制選擇在龍門預(yù)制廠，距離工程現(xiàn)場約30海里。

沉箱出駁、安裝方案確定

2.1 沉箱的基本特點(diǎn)

本工程共有圓沉箱31個(gè)，沉箱底邊為正八邊形，邊長7.37m，墻身為直徑13.8m圓筒，高度25.5m，自重約2350t（具體見圖1）。沉箱為對稱結(jié)構(gòu)，重心、浮心都處于中軸線上。經(jīng)計(jì)算得：沉箱重心高度約為9.86m，吃水為14.7m時(shí)，重力等于浮力可自浮，此時(shí)沉箱重心高度高于浮心高度，處于不穩(wěn)定狀態(tài)；沉箱內(nèi)加水約3.4m，即沉箱外的吃水約為17.3m時(shí)，沉箱心高度等于浮心高度，處于浮游穩(wěn)定臨界狀態(tài)。

圖1 沉箱結(jié)構(gòu)圖

2.2 主要設(shè)備的基本情況

沉箱采用半潛駁運(yùn)輸，到施工現(xiàn)場下潛安裝，本工程計(jì)劃采用的5000t半潛駁“靖海1號”，船長65m，船寬40m，最大下潛深度為19米，型深4.5m，甲板中部與兩舷的高差約為0.25m，考慮0.25m高墊木，0.5m波高，半潛駁的有效下潛深度為13.5m。

2.3安裝方案的確定

經(jīng)過計(jì)算，沉箱需至少下潛深度為14.7m時(shí),剛好起浮。半潛駁下潛至最大下潛深度19m時(shí)，沉箱的有效下潛深度為13.5m，沉箱仍差1.2m才能起浮出運(yùn)，此時(shí)沉箱處于浮游不穩(wěn)定狀態(tài)，半潛駁也處于極限狀態(tài)，極不安全。經(jīng)過多次專家會討論及理論計(jì)算，為保證沉箱順利安全出駁，采用起重船助浮的方式，協(xié)助沉箱出駁，下潛過程中起重船保持約220t吊力，沉箱下潛至13.4米時(shí)，沉箱底板與半潛駁脫離，繼續(xù)下潛0.5m，穩(wěn)定后沉箱可安出駁，出駁后需迅速加水至沉箱浮游穩(wěn)定，吊力減少為100t。

3沉箱出塢、安裝

沉箱的出駁、安裝應(yīng)選擇在風(fēng)力小于5級，浪高小于0.5m的天氣，出駁時(shí)機(jī)選擇高平潮流速較小時(shí)進(jìn)行。安裝前在沉箱上畫好刻度，便于安裝過程中下潛深度的控制。對半潛駁的塢墻孔洞進(jìn)行了封堵，以增加在極限狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)性。

3.1 半潛駁定位

半潛駁運(yùn)輸沉箱到達(dá)現(xiàn)場后，在下潛區(qū)下錨定位。定位時(shí)根據(jù)安裝現(xiàn)場漲落潮流趨勢確定艏艉方向,半潛駁采用四口5t海軍錨，按八字形拋錨，每口錨纜長度不少于300m。

3.2 起重船定位

起重船在半潛駁附近拋錨定位，船艏對準(zhǔn)半潛駁塢室，起重船采用五口5t海軍錨，錨纜長度不少于300m，另掛前進(jìn)纜到半潛駁上，便于起重船進(jìn)位吊沉箱。

3.3 半潛駁下潛

當(dāng)漲潮至合適潮位時(shí)，半潛駁各壓載水艙注水，開始均勻下潛。注壓艙水必須按照“先下后上，先中間后周邊”的順序進(jìn)行，保持半潛駁平穩(wěn)下潛。

當(dāng)半潛駁下潛至16m時(shí)，半潛駁停止下潛，穩(wěn)住船位，觀察沉箱穩(wěn)定性。

3.4 起重船掛鉤

起重船收緊前進(jìn)纜繩，進(jìn)船掛鉤，布置水泵、水管等施工設(shè)備。掛鉤后需進(jìn)行試吊，逐漸加大吊力至280t,觀察吊具及吊孔的受力情況，檢查未發(fā)生異常后，起重船吊力控制在200t（起重船船頭必須作100t、150t，、200t、250t刻度線，并參照吊重秤上的顯示，派專人觀察和報(bào)數(shù)）。吊重鋼絲繩在滿足起重船吊高要求的情況下，盡可能長，以便減小吊角，四組鋼絲繩必須長短一致，便于沉箱均勻受力。具體見圖2。

圖2 沉箱安裝圖

3.5 半潛駁繼續(xù)下潛

依據(jù)潮位的變化，盡可能選擇在高平潮時(shí)下潛出駁（依據(jù)當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗(yàn)，高平潮時(shí)間約2小時(shí)），下潛過程中起重船不斷調(diào)整以保持吊力220t。每下潛0.5m停住，穩(wěn)住船位、觀察沉箱穩(wěn)定性。沉箱吃水13.4m即半潛駁吃水18.2m時(shí)沉箱開始漂浮，繼續(xù)下潛0.5m后起重船起吊力250t，沉箱底板離半潛駁甲板墊木0.5m左右，保持15-30分鐘（平潮），觀察沉箱吃水及穩(wěn)定性。

3.6 退船出駁（平潮）

沉箱穩(wěn)定后，起重船放松前進(jìn)纜繩緩緩后退，移出半潛駁塢室。過程中必須緩慢松纜，保持沉箱穩(wěn)定。

3.6 注水松鉤

沉箱退出半潛駁后，起重船保持吊力250t，沉箱內(nèi)通過水泵注水4m后即可滿足沉箱浮游穩(wěn)定性。沉箱重新調(diào)載穩(wěn)定后，起重船保持約100t吊力。

3.7 沉箱安裝

沉箱加水穩(wěn)定后，起重船移船至預(yù)定安裝位置就位安裝，沉箱選擇落潮時(shí)露頂安裝，著床時(shí)間在低平潮時(shí)段，潮位在2.3m以下。

①起重船吊扶沉箱至安裝位置準(zhǔn)備就緒后，沉箱開始灌水下沉。②沉箱繼續(xù)灌水下沉，當(dāng)沉箱底距海床0.5m時(shí)，關(guān)閉水泵，起重船落鉤，將吊力減至50t以下，在測量控制下再次精確定位，調(diào)整沉箱平衡，然后收緊錨纜，保持沉箱平面位置基本不動(dòng)，此時(shí)沉箱底距基床約0.2m。

5沉箱出駁、安裝重難點(diǎn)及應(yīng)對措施

5.1出駁時(shí)機(jī)的選擇

由于半潛駁和起重船都幾乎用到其極限狀態(tài)，安全系數(shù)不高，在出駁時(shí)受外圍因素影響較大，因此出駁時(shí)機(jī)的選擇尤為重要。出駁前應(yīng)注意氣象與水文預(yù)報(bào)，選擇風(fēng)、浪、流較小時(shí)施工，浪高低于0.5m、風(fēng)力小于5級、波長較?。话才艑ｉT調(diào)度員，觀察來往船舶情況，避免船舶尾浪產(chǎn)生影響；出駁應(yīng)選擇高平潮流速較小進(jìn)行，避免船舶走錨造成危險(xiǎn)。

5.2 助浮時(shí)機(jī)的選擇及起重船吊力控制

由于半潛駁的下潛深度不夠，需起重船助浮，因此助浮的時(shí)機(jī)和吊力的大小非常重要，在實(shí)際操作過程中，助浮時(shí)機(jī)采取在半潛駁下潛至16m，而不是到最大下潛深度19m，吊力的控制采取邊下潛、邊松鉤的方法，加強(qiáng)多點(diǎn)控制觀察，起重船吊力的控制主要以吊重秤為主，同時(shí)參照觀察船舶的吃水。

5.3 安裝時(shí)機(jī)的選擇和精度的控制

沉箱安裝應(yīng)選擇低潮位落潮情況進(jìn)行，低平潮時(shí)沉箱坐底，便于沉箱控制偏位和解鉤；為有效控制沉箱的安裝精度，采取如下措施：

①安裝前對現(xiàn)場進(jìn)行檢查?；灿袥]有遭到破壞；有沒有邊坡塌方；有沒有其它物件掉在上面；有淤泥時(shí)使用吸泥船清淤。

②船舶定位時(shí)，注意避免錨纜破壞已整平的基床。

③安裝時(shí)沉箱底面與基床面平行，避免一個(gè)角先觸底破壞基床。

④沉箱倉內(nèi)抽、灌水時(shí)，各倉要同步進(jìn)行，按計(jì)算差值灌水緩慢下沉，其水頭差不應(yīng)超出設(shè)計(jì)限值。

⑤沉箱著床穩(wěn)定后，立即測量偏位及頂面標(biāo)高，必要時(shí)重新安裝。

6結(jié)束語

經(jīng)過多次專家會討論制訂了起重船助浮安裝的沉箱安裝施工方案，關(guān)鍵控制工序是在沉箱自身不能滿足浮游穩(wěn)定情況下起重船始終保持250t吊力，以保證半潛駁二次下潛和沉箱出駁安全。從本工程實(shí)施情況來看，該方案安全可靠，未發(fā)生任何安全事故；施工效率高，在海況條件滿足施工時(shí)，平均4天安裝了1個(gè)沉箱，保證了工期。