起重船助浮在高瘦沉箱出塢中的應(yīng)用

江岳松 ，白 俊

1.中國港灣西部非洲區(qū)域公司，科特迪瓦 999063 KTDW

2.中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524000

1 工程概況

加納特碼LNG碼頭工程項目位于非洲西部，瀕臨幾內(nèi)亞灣。該項目為重力式獨立墩沉箱結(jié)構(gòu)，其中靠船墩沉箱（BD型沉箱）2件，系纜墩沉箱（MD型沉箱）5件；采用湛江號半潛駁和粵工起十進行沉箱的下潛助浮出塢。

沉箱規(guī)格概況：系船墩沉箱高寬比較大，其尺寸為長×寬×高=14.85m×10.62m×18.7m；其單件重量約為1542t，空載吃水10.82m。港池標高概況：項目疏浚區(qū)域共有兩種不同設(shè)計水深，分別為-15mCD，-16mCD；半潛駁下潛區(qū)域的設(shè)計標高為-15mCD，開挖至-16mCD。四航湛江號和粵工起十概況：四航湛江號和粵工起十技術(shù)性能如表1、表2所示。

表1 四航湛江號技術(shù)性能

表2 粵工起十技術(shù)性能

2 沉箱浮游穩(wěn)定分析

項目根據(jù)《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》（JTS 167-2—2009）對系纜墩沉箱自浮游穩(wěn)定出運方案進行計算，計算結(jié)果如表3所示。由于半潛駁下潛坑水深僅為-16mCD，平均高潮位+1.2m，但自浮游穩(wěn)定需考慮沉箱吃水13.2m，提升高度0.3m，半潛駁型深5.4m，墊0.4m厚木方，富余水深1.5m等因素，經(jīng)計算可知，自浮出塢不滿足要求，需采用現(xiàn)場起重船助浮出塢。

表3 MD沉箱浮游穩(wěn)定因素表 單位：m

考慮到下潛坑的深度、壓倉水的布置、起重船的起吊能力以及沉箱浮游穩(wěn)定時的富余水深等限制因素，項目決定沉箱助浮控制吃水為9m，半潛駁底標高定位-14.1m。為了防止半潛駁緊急坐底，在下潛坑位置鋪設(shè)40cm的沙。MD沉箱起重船助浮條件如表4所示。由于沉箱的浮心與重心同線時，壓艙水最少。根據(jù)《港口工程施工手冊》（上冊），計算得出沉箱前艙無須壓水，后艙壓水1.7m即可，沉箱起重船助浮出塢浮游穩(wěn)定因素如表5所示。

表4 MD沉箱起重船助浮條件表

表5 MD沉箱浮游穩(wěn)定因素表 單位：m

經(jīng)過項目人員的綜合分析以及計算，起重船需提供的起吊力=沉箱重+壓倉水重-排水重+吊具重和操作平臺等額外吊重+由于風浪影響的浮動力=1542.02+96.08-1285.82+19+21=392.28t。在實際起吊過程中，半潛駁平穩(wěn)下潛至沉箱吃水8m時，檢查沉箱壓倉水位。在確保壓倉水位高度媽祖設(shè)計要求后，起重船開始緩慢加載，直至沉箱吃水9m，起重船吊力提升至390t，此時沉箱浮游穩(wěn)定。隨即，起重船助浮沉箱出塢，半潛駁繼續(xù)下潛至底標高-14.1m。

3 沉箱吊浮分析

3.1 吊點布置

根據(jù)起吊力和沉箱結(jié)構(gòu)形式，吊點采用四點吊形式，吊點采用在沉箱前后壁板布置吊孔的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)浮游穩(wěn)定計算，吊孔高度設(shè)定于沉箱前后壁頂下2.5m位置，并相對于沉箱壓倉后重心和浮心所在垂線對稱布置。

3.2 吊具選擇

為了消除垂直于塢墻的水平力，以防混凝土拉裂，吊具采用雙排橫撐梁結(jié)構(gòu)簡化吊具；同時，主鉤吊索與副鉤吊索均采用卸扣與插銷棒與沉箱吊孔相連接。

4 主要施工工藝

4.1 起重船與沉箱吊孔掛鉤和起吊

待半潛駁抵達下潛區(qū)域拋錨就位后，起重船緩慢向半潛駁移動，待起重船與半潛駁搭接板前沿9.6m時停止前移，隨后起重船緩慢移動使拔桿頂部對準沉箱前方的插銷孔，由沉箱頂部工作人員安裝插銷和鋼絲繩。隨后起重船大鉤下放1.9m，并向半潛駁移動約5m，此時小鉤掛設(shè)后方鋼絲繩，最后起重船緩慢向前約1m，拉緊鋼絲繩。

4.2 沉箱壓水及半潛駁下潛

在起重船吊鉤掛好后，半潛駁開始壓水下潛。待到海水沒過沉箱的進水閥門，打開后倉的閥門，沉箱開始自然壓水，等到水位到達1.7m，關(guān)閉進水閥門。沉箱在壓水過程中，重心位置會發(fā)生變化，注意調(diào)節(jié)半潛駁各個艙室的進水速度和水位，保持船體平衡和穩(wěn)定。

當沉箱吃水至8m時暫停下潛，再次檢查沉箱倉內(nèi)壓載水高度是否滿足設(shè)計要求，若不滿足要求應(yīng)當利用水泵進行倉內(nèi)抽水，將水位調(diào)整至設(shè)計要求。再調(diào)節(jié)完成后沉箱頂部工作人員利用沉箱頂部懸吊的軟梯依次下到交通船上離開，然后半潛駁繼續(xù)下潛。起重船此時應(yīng)當帶緊主鉤鋼絲繩，緩慢增加起吊力，直至沉箱浮游穩(wěn)定。

4.3 起重船助浮出塢

下潛過程中需要時刻觀察沉箱和起重船狀態(tài)，避免沉箱傾斜和拔桿超載。沉箱到達吃水9m后，起重船應(yīng)保持沉箱懸停于該吃水，半潛駁繼續(xù)下潛，當沉箱底板脫離支撐枕木30cm時，停止下潛，此時沉箱具備出塢條件[1]。

起重船調(diào)節(jié)纜繩，使拔桿連帶沉箱一起從塢內(nèi)通過塢門開口向外側(cè)移動，沉箱完全脫出塢門并隨起重船移至距離半潛駁1m以上時，出塢作業(yè)完成。

5 工藝重難點分析

（1）該工藝屬水上大型構(gòu)件吊裝，在計算沉箱浮游穩(wěn)定和起重力時必須認真仔細，考慮周全，確保沉箱壓倉水位以及沉箱吃水滿足要求，保證起重船吊力足夠以及吊索具受力滿足規(guī)范要求[2]。

（2）起重船和半潛駁需要良好的溝通與配合。在沉箱下潛過程中，起重船主鉤需要跟隨沉箱下降保證起吊鋼絲繩稍微帶力，其后隨沉箱下潛最大下潛深度時，主鉤緩慢加大吊力，控制起重船起吊力保持在設(shè)計起吊力以上，且不超過起重船額定起吊力[3]。

（3）在沉箱下潛時，沉箱各個倉格壓倉水精度控制是關(guān)鍵。在沉箱出運前需用藍線在沉箱倉格內(nèi)畫出壓倉水刻度線，并有專人監(jiān)控壓水位置以及利用水泵對倉格水位進行協(xié)調(diào)，以便于保持沉箱整體平衡。

（4）若波浪周期長，且潮差較大，那么波浪力會對沉箱出運的穩(wěn)定性有一定影響，需考慮沉箱浮動對吊力的影響。

6 結(jié)束語

加納特碼LNG碼頭工程采用起重船助浮沉箱出塢工藝，實現(xiàn)了在長周期波作用和下潛區(qū)域水深較淺的條件下，起重船助浮高瘦沉箱安全、高效出塢的工藝，補充并完善了現(xiàn)有的沉箱出塢工藝。隨著港口工程深水化的發(fā)展，高寬比更大的沉箱在遇波浪周期長，下潛水深較淺等情況時，均可按照該工程起重船助浮出塢進行沉箱出塢安裝。