臺車與半潛駁聯合出運大型沉箱施工技術的應用

成 強，陳占鑫，張 攀

（1.日照市城市排水設施維護管理有限公司,山東 日照 276826；2.日照經濟技術開發區經濟發展集團有限公司,山東 日照 276826；3.日照市嵐山區海洋工程有限公司,山東 日照 276806）

0 引言

近年來,隨著沿海港口資源整合和轉型升級的不斷加快推進,各項基礎設施建設得到快速優化。作為港口工程重要的預制構件,4500 t以上的大型沉箱被越來越多地應用到深水重力式碼頭、直立式防波堤、海上圍海造島等水工建筑物,甚至作為錨碇基礎結構應用于跨海橋梁工程。為了滿足沉箱預制施工和沉箱出運條件,較為理想的預制廠往往無法靠近施工現場選址建設,加上海上作業環境復雜,施工受海潮和風浪影響大,長途運輸風險高,導致工程施工難度越來越大,選擇合適的大型沉箱出運施工工藝和方法便成為此類工程進度控制、安全控制的重點和難點。

為提高大型沉箱遠距離出運效率,確保施工作業安全,基于工程實際案例,提出臺車與半潛駁聯合出運施工工藝,即：陸上出運采用臺車頂升運移沉箱上搭岸半潛駁,海上出運采用拖輪拖運半潛駁和沉箱至施工現場沉塢坑,半潛駁下錨定位注水下潛,沉箱達到浮游穩定漂浮后,拖輪拖帶沉箱出駁至安裝現場。

1 施工工藝流程及組織安排

1.1 施工工藝流程

出運前,大型沉箱已全部預制完成并驗收合格,滿足出運條件。施工流程如下：

1.2 施工組織安排

組建專業的沉箱出運隊伍,組織作業人員進行安全技術交底,加強安全教育培訓和學習；選擇合適的拖運方式和半潛駁、拖輪等船機設備；對半潛駁經過的航道水域進行測量,加強與海事部門的溝通協調,辦理相關手續；檢查沉箱質量,復核其浮游穩定性；對臺車、施工船舶、機械和用具進行全面檢查,并做好記錄；安裝沉箱出運蓋板、閥門桿,檢查閥門是否完好、開啟順暢,確保串水孔位置正確、通暢。半潛駁在預制廠前的出運碼頭就位,臺車軌道與半潛駁甲板軌道對接并固定。

1.3 主要施工機械設備

根據工程施工需要,陸上出運采用可以自由組合的臺車組,海上出運選用主、副拖輪和半潛駁,還應配備必要的起錨艇、交通船、起重船、發電機等船機設備輔助沉箱出運。其中,半潛駁的技術參數、甲板以上最大潛深、空載吃水深度均應滿足沉箱出運需求。

2 沉箱陸上出運施工方法

2.1 臺車組裝就位

將臺車單元分列組裝,每列均有獨立的控制柜,1#組合車（帶觸摸屏）為主機控制柜,其它組合車為從機控制柜；各組合車聯機時,通過主機控制柜控制所有組合車同步行走,且能顯示其運行狀態及故障。全部連接并調試完成后,臺車放入頂升地溝,臺車油頂落到最低,將每列臺車分別駛進第一個沉箱底部,按照對應的標線準確就位。

2.2 臺車頂升沉箱

啟動頂升系統,緩慢勻速頂升沉箱。為使每個油頂均接觸沉箱底部,保證頂部壓力一致,應先進行低壓預頂升,油壓表讀數均為5 MPa時暫停頂升；待油壓穩定后按指令開始高壓頂升,每次頂升高度2 cm。頂升過程中,若出現頂升高差導致偏載超值時須暫停頂升,在進行單列頂升調節并達到允許值后方可繼續頂升。沉箱四角的觀察人員應隨時報告沉箱頂升時的相關情況,使沉箱四邊均勻升高到8 cm。

2.3 沉箱移運上駁

（1）利用臺車前端倒鏈將支撐滑塊整體移動至活塞支撐點左右兩側,待支撐滑塊就位檢查無誤后,根據指令開啟臺車行走系統,行走速度為勻速1.3 m/min。行進過程中,操作人員應實時觀測沉箱四角高度,仔細觀察半潛駁與碼頭前沿搭岸處行走情況,隨時與測量人員和半潛駁調水員溝通聯系,確保高差受控；電工對電纜卷筒實時觀測,確保供電安全。

（2）當沉箱移運至半潛駁標線位置后,按下臺車的停止行走按鈕,沉箱離半潛駁墊墩上的橡膠墊塊高度為5 cm,啟動臺車后端的推拉裝置,將支撐滑塊整體向后移動回到原位。

（3）開啟電動降壓裝置使油頂回降,每次回降2 cm,安排專人在臺車兩端觀察沉箱回降情況,降速控制在2 cm/min,防止回降過快出現偏載及對墊墩造成不均勻壓力。

（4）沉箱平穩的坐在臺座上后,應繼續收低油缸,當所有油頂與沉箱底部脫離后停止操作,沉箱完成上塢。臺車移運沉箱上駁見圖1。

圖1 臺車移運沉箱上駁

2.4 臺車返回

沉箱座落在半潛駁的墊墩上后,檢查油路系統內油壓為零時,拆除電力系統聯機線以及油路系統液壓線,啟動臺車單列行走系統。利用遙控裝置控制臺車行走,臺車空載返回速度為2.6 m/min。臺車載著鋼蓋板從沉箱底部駛出后,利用塔吊將鋼蓋板吊離臺車。臺車原路返回沉箱預制場,進入下一個沉箱陸上出運工序。

3 沉箱海上出運施工方法

3.1 半潛駁重載上浮

沉箱在半潛駁就位、加固。待潮水達到所需起浮潮位以上時,開啟半潛駁各壓載艙蝶閥,并打開各壓載泵至壓載艙吸入閥以及各壓載泵通海底門排出閥[1]。

啟動壓載泵,將壓載艙內壓載水排至舷外,半潛駁會逐漸浮起,確保半潛駁底與搭岸結構和鋼梁保持40 cm以上的富裕高度,此時應密切注意船舶四周吃水情況,保證船舶正浮狀態。

半潛駁上浮至吃水要求時,停止泵水,關閉壓載泵進出口閥及各壓載艙的所有蝶閥。漲潮至滿足半潛駁航行水深后,檢查主甲板及可能淹沒進水的開口,確認是否關閉嚴密。檢查無誤后,調平半潛駁,使其離開碼頭停靠區域,后退至深水區,準備系纜拖航。

3.2 拖運半潛駁及沉箱

（1）將半潛駁主甲板以下人孔、通道水密門、燃油、淡水注入孔等關閉并緊固。

（2）用主拖輪拖帶半潛駁,拖纜用直徑120 mm尼龍纜。半潛駁絞出碼頭前沿區域,收回碼頭纜繩,拖輪開始系纜拖航。在拖運過程中,半潛駁人員要注意觀察半潛駁的縱橫傾變化情況,及時調整壓載水,確保半潛駁及沉箱平穩,并注意通過調整航向來降低半潛駁的搖擺度[2]。

（3）拖運期間,主拖輪船長要加強與海事部門和港口調度部門的溝通聯系,注意航行安全和船舶避讓,確認所經過航道的使用情況。

3.3 半潛駁重載下潛及沉箱起浮

主拖輪拖帶半潛駁和沉箱進入航道,拖航至施工現場的下潛區,等待水位滿足沉箱出駁條件。

3.3.1 沉箱下駁施工工藝流程

3.3.2 半潛駁拋錨駐位

施工前,應在半潛駁下潛水域拋好定位浮標。半潛駁運載沉箱至施工現場的沉塢坑后,采用主拖輪配合作業進行拋錨,下好四口錨后,根據定位浮標及半潛駁自身定位GPS,找正位置,收緊錨纜,準備下潛。半潛駁原則上順流駐位下潛,根據現場漲落潮情況,半潛駁橫向與水流方向一致。半潛駁下潛就位見圖2。

圖2 半潛駁下潛就位

3.3.3 半潛駁重載下潛

（1）半潛駁準確定位后,打開所有壓載艙閥,打開壓載泵進出口各閥,快速使船舶下沉,這時要密切注意船舶縱、橫傾,觀察四周吃水,隨時調整各艙進水,保證船舶始終處于正浮狀態[3],控制吃水差不大于30 cm。

（2）當船舶下沉至吃水距主甲板附近（約20 mm～30 mm）時,應減慢下沉速度,以保證船舶安全平穩下沉。當主甲板淹沒時刻開始,船舶會下沉速度加快,此時更加密切注意四角吃水,隨時調整四角吃水,保證船舶正浮下沉[1]。

（3）當沉箱進水閥門下沉至水面以下0.5 m時,半潛駁暫時停止下沉,施工人員檢查閥門完好情況,并開啟閥門往沉箱內注壓倉水,加水至沉箱浮游穩定預設值,關閉閥門后,指揮下令半潛駁繼續注水下沉。沉箱壓水過程中,重心位置會發生較大變化,此時注意調整半潛駁各艙室的進水速度,以克服由于沉箱重心位置變化及不平衡壓載造成的傾翻力矩[4]。在半潛駁下潛過程中,要保證四根錨纜處于緊張狀態,以控制半潛駁不發生偏移走位。

（4）當沉箱底部與半潛駁甲板處于脫離的臨界狀態,減緩半潛駁下潛速度,沉箱慢慢浮起。當沉箱底部距半潛駁甲板面安全距離大于50 cm,并處于穩定平衡狀態后,拖輪靠前,系好拖帶纜繩（避免拖輪碰撞沉箱）,通過調節纜繩的松緊,拖輪緩慢、勻速地拖動沉箱出駁。

（5）施工人員通過纜繩使沉箱保持平穩,操縱時要嚴格控制沉箱移動速度,避免快停快動,以免斷纜或沉箱與半潛駁塔樓碰撞[5]。同時,注意水流力對沉箱的作用,拖輪慢速倒拖沉箱,塔樓的系纜松緊與沉箱的移動速度相配合,保證沉箱順流脫離半潛駁。

3.4 半潛駁起浮返航

沉箱出駁后,拖輪拖運沉箱至安裝現場,待不存在影響起浮因素后,半潛駁開始排水起浮。裝好上一個沉箱的封倉施工蓋板后起錨,主拖輪拖半潛駁返回預制場出運碼頭,準備下一個沉箱的海上出運。

綜上所述,通過臺車和半潛駁聯合出運施工工藝的實踐應用,完成了一個大型沉箱從陸上預制廠到海上工程施工現場的典型出運過程。

4 結語

大型沉箱出運直接影響到整個工程的施工質量和工期,采用陸上臺車頂升運移與海上半潛駁聯合出運施工工藝,克服了項目的難點,實現了沉箱安全、快速出運,取得了良好的施工效果。

臺車作為陸上沉箱頂升和出運的一種新工藝,具有操作簡單、用工少、安全可靠、無污染的優點,較之傳統的高壓氣囊出運工藝效率更高。隨著工程應用經驗的積累和施工成熟度的不斷提升,新工藝值得更大范圍推廣和使用。