“世越號”打撈尾部鋼梁的開溝安裝方法

朱小東　王偉平　蔣巖　周東榮

摘 要：本文主要介紹“世越號”打撈工程中船艉鋼梁的開溝及安裝施工方法，闡述了施工難點和應(yīng)對措施，尤其是海底泥石十分堅硬的情況下開溝清泥方法，為今后泥質(zhì)堅硬的沉船打撈項目提供了寶貴的經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：托底鋼梁；開溝犁；整體打撈；吸泥管

中圖分類號：U671 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）07-0019-03

1 背景介紹

韓國“世越號”輪船于2014年4月16日發(fā)生下沉，遇難人數(shù)達(dá)304人。沉船地點在韓國西南海岸，當(dāng)?shù)厮?4m左右，難船下沉?xí)r發(fā)生90度傾斜，最終左舷著泥。韓國海洋水產(chǎn)部于對全球招標(biāo)，明確要求不破壞船體前提下整體打撈“世越號”。交通運(yùn)輸部上海打撈局于2016年7月中標(biāo)，8月中旬開始對“世越號”進(jìn)行整體打撈作業(yè)。

由于船舷鋼板較薄，用傳統(tǒng)扳正起浮打撈方法很容易對難船造成損壞，為此，上海打撈局設(shè)計了船底安裝托底鋼梁，雙抬浮駁整體抬浮起吊的安裝方法，即首先安裝船底33根鋼梁，再在難船兩端安裝起吊鋼絲，起吊鋼絲兩端分別連接船底鋼梁端頭和雙抬浮駁上的鋼絞線端頭，利用鋼絞線液壓提升原理將難船整體抬浮出水。這種方法可使難船按原姿態(tài)整體起浮，且船體不受破壞。安裝托底鋼梁是本次打撈工程的重點和難點，尤其是船艉鋼梁的成功安裝，為本次打撈工程的順利推進(jìn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2 船艉開溝方法介紹

本次打撈工程托底鋼梁安裝分為船艏和船艉安裝兩個階段。船艏安裝鋼梁采用浮吊船大力號起吊船艏后，由施工船深潛號與聯(lián)合正力配合將18根鋼梁作為一整體拖拉至難船船底設(shè)計位置；船艉安裝鋼梁則需要先利用除泥工具對船底鋼梁安裝區(qū)域排泥，再將鋼梁拖拉至船艉底部設(shè)計區(qū)域。由于沉船海域水流很快，故一次性除泥范圍不能太大，否則在水流影響下除泥區(qū)域會有較多淤泥回填，影響工程進(jìn)度。現(xiàn)場每次清除單根或兩根鋼梁安裝區(qū)域泥石后立即安裝鋼梁至船底設(shè)計位置，再進(jìn)行下一根鋼梁（或兩根鋼梁組合體）除泥和安裝作業(yè)。

本次工程設(shè)計在船艉安裝10根鋼梁，安裝前需要對船艉鋼梁安裝區(qū)域除泥。剛開始清泥時嘗試了許多水下除泥工具，如非接觸式開溝機(jī)、大口徑吸泥管、水下爬行式吸泥設(shè)備等，由于沉船區(qū)域海底地質(zhì)基本是粘土與石塊混合物，即使用大功率大流量非接觸式開溝機(jī)（最大功率1300kw，最大流量30000m3/h），也只能清除海底表層松泥，現(xiàn)場實驗時最大挖溝深度0.7-0.8m，無法再繼續(xù)挖深；用大口徑吸泥管清泥時管口容易被較大的石塊卡住，清泥效果也不佳。

為了提高船艉區(qū)域的清泥效率，上海打撈局設(shè)計了多種開溝犁，并經(jīng)過多次現(xiàn)場實驗和改造，最終順利將船艉10根鋼梁安裝至設(shè)計位置。最初嘗試的1#開溝犁如下圖：

1#開溝犁長4m，寬2m，高0.5m，本體重6.3噸，本體前、后壓載框中分別放置壓鐵配重3.6t、2.6t，拖拉清泥時利用本體前端的犁齒先將硬泥刮松，再利用犁頭將松泥排向兩側(cè)。1#開溝犁的拖拉清泥實驗由施工船大力號與深潛號完成，大力號與深潛號分別位于難船甲板側(cè)和船底側(cè)（如圖3所示），深潛號140T深沉補(bǔ)償?shù)鯇?#開溝犁吊放至難船船底外側(cè)，開溝犁兩端拖拉鋼絲分別連接大力號和深潛號絞車，進(jìn)行來回拖拉排泥作業(yè)。試?yán)Y(jié)果1#開溝犁前方泥石堆積越來越多，開溝犁拖拉的松泥很難排出船底，拖拉阻力越來越大，以至于經(jīng)?？D，清泥效果較差。

之后現(xiàn)場對開溝犁進(jìn)行了多次改造，主要是配重和外形的改變，以下是現(xiàn)場進(jìn)行改造后的若干開溝犁圖片：

由于沉船船艉底部與海底間隙很小，以上改造的開溝犁拖拉作業(yè)時松泥仍很難排出船底，影響作業(yè)效率。為了在開溝的同時將松泥排出船底，現(xiàn)場對開溝犁繼續(xù)改造成對稱簸箕型7#開溝犁，該開溝犁長3.5m，寬2m，高0.45m，前后對稱，兩邊有擋板，中間是隔離板，犁頭沿寬度方向由一排尖齒構(gòu)成，可以鏟起粘土石塊混合物，鏟起的泥石混合物被鏟到開溝犁的斗（由擋板和隔離板圍成）里面后，由施工船將開溝犁拖拉出船底一定距離，在船外將鏟出的泥石混合物倒掉。7#開溝犁圖片如下：

該7#開溝犁進(jìn)行拖拉排泥效果良好，在開溝的同時又可以將松泥排出船底，大大加快了船底清泥效率。后來現(xiàn)場又將7#開溝犁加寬，由原來的2m加寬至4m，這樣可以來回拖拉出兩根鋼梁的溝寬（單根鋼梁寬度1.8m），清泥效率更高。

3 船艉鋼梁安裝

船艉鋼梁安裝思路：利用開溝犁將鋼梁安裝區(qū)域溝形挖好后，由施工船大力號將鋼梁吊裝下水，下放到難船船底外側(cè)，鋼梁兩側(cè)拖拉鋼絲分別連接至大力號和深潛號的拖拉絞車，再由大力號與深潛號配合將其拖拉至設(shè)計位置。

船艉鋼梁共10根，編號為：19#～28#（船艏鋼梁編號為1#-18#）。其中19#、20#、27#、28#為單獨的四根鋼梁，其余6根分為3組，每2根鋼梁拼接為一組，即共3個鋼梁組和4根單獨的鋼梁。

單根鋼梁結(jié)構(gòu)相同，長26.5m，寬1.8m，高0.9m，空氣中重量約45噸，鋼梁兩端吊耳分別連接起吊鋼絲用。結(jié)構(gòu)圖如下：

隨著開溝犁的不斷改進(jìn)，特別是7#開溝犁制造出來后，開溝犁挖溝效率明顯提高。為了再次提高現(xiàn)場鋼梁安裝進(jìn)度，現(xiàn)場提出了加寬開溝犁寬度（9#開溝犁），同時兩根鋼梁連接為一個整體進(jìn)行安裝的方法。將船艉剩余的六根鋼梁分為三組，每兩根焊接為一整體。對于兩根鋼梁拼接，施工現(xiàn)場采用連接板將兩根鋼梁焊接為一個整體，然后整體吊裝下水，并拖拉至設(shè)計位置。下圖是21#-22#鋼梁拼接示意圖：

單根或兩根鋼梁組合體安裝步驟為：

（1）鋼梁上安裝好拖拉鋼絲、起吊鋼絲、定位信標(biāo)等；

（2）潛水探摸確認(rèn)鋼梁安裝區(qū)域溝寬、溝深已達(dá)安裝需求；大力號起吊單根鋼梁（或兩根鋼梁組合體），旋轉(zhuǎn)吊機(jī)，將鋼梁吊至船艉；

（3）深潛號靠近鋼梁端頭，連接鋼梁船底側(cè)拖拉鋼絲至深潛號主拖纜；

（4）大力號將鋼梁下放到難船船底外側(cè)海底；

（5）潛水員水下連接鋼梁甲板側(cè)拖拉鋼絲至大力號船艉絞車拖拉鋼絲，并解脫鋼梁起吊鋼絲；

（6）大力號與深潛號配合拖拉鋼梁到設(shè)計位置；

（7）潛水員解脫拖拉鋼絲；

（8）潛水員水下對鋼梁進(jìn)行臨時固定。

4 鋼梁水下臨時固定

由于沉船海域水流很快，船艉安裝的鋼梁很容易受水流影響發(fā)生滑移，需要對鋼梁進(jìn)行臨時固定。鋼梁下水前需在鋼梁指定位置焊接綁扎固定用眼板，鋼梁拖拉到位后，潛水員水下通過鋼絲和手板葫蘆將鋼梁與沉船連接到一起，從而完成鋼梁的臨時綁扎固定。沉船連接點一般選擇強(qiáng)結(jié)構(gòu)物或在沉船開孔，開孔位置一般選在橫向肋骨兩端，鋼絲穿過橫向肋骨，再和固定用手扳葫蘆或鋼絲連接。連接好鋼絲和葫蘆后，收緊手板葫蘆，完成鋼梁的臨時綁扎固定。

5 總結(jié)

本次“世越號”打撈工程難度之大前所未有，尤其是船艉安裝鋼梁，現(xiàn)場歷時5個月才將船艉10根鋼梁安全順利安裝至設(shè)計位置。由于難船周邊泥質(zhì)太硬，大石塊較多，期間嘗試了許多清泥方法，包括大功率非接觸式開溝機(jī)、爬行式吸泥設(shè)備、大口徑吸泥管以及多種現(xiàn)場改造的開溝犁，通過大量現(xiàn)場實驗及改造，終于改造出船底清泥效果較好的開溝犁，并順利將鋼梁安裝至設(shè)計位置。本次船艉鋼梁的成功安裝，為本次打撈的順利完成奠定了堅實的基礎(chǔ)，也為以后類似泥質(zhì)條件下的打撈提供了寶貴的經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張國光.海底管道開溝犁及其設(shè)計分析.油氣儲運(yùn)，1989，8（2）.

[2] 徐嘉梁.拋土開溝犁設(shè)計方案探討.江蘇理工大學(xué)學(xué)報，1998，19（4）.