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本文介紹陸域預(yù)制沉箱的一種新的出運(yùn)下水方法。該方法采用設(shè)有異型船艏的半潛駁及搭岸結(jié)構(gòu)，可使沉箱安全、平穩(wěn)牽引上船，且無需對(duì)船體吃水進(jìn)行即時(shí)調(diào)整。該工藝投資省、投產(chǎn)快、效率高、通用性強(qiáng)，為遠(yuǎn) 離專用沉箱預(yù)制場的工程建設(shè)項(xiàng)目采用沉箱結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件。具有較好的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：沉箱；半潛駁：出運(yùn)下水

New Technology of launching Ca isson s Prefabrica ted on

Land Using Sem i subm erged Barge

Abstract A naw method of launching caisons prefabricated on land is introduced in thepaper The sem rsubmerged barge w ith specal-shaped bow and the structure link ing up w ith bank was used in thismethod The caisonswere towed on barge steadily and safely and the draught of barge hull needn't to adjust timehy The techno lbgy is of generality,save inve stnent,going into operaton quckly and high effcency and ereates favours conditons for the

onstruction site far from the specialiced caisson prefabricating yard It has good popularivred value Key words caissons san i-sulm erged barge, lhunching

沉箱結(jié)構(gòu)由于其整體穩(wěn)定性好，水下作業(yè)量小，施工速度快，工程造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于碼頭、棧橋、防波堤、海上孤立墩等海工建筑物。但由于受預(yù)制條件的限制，通常需要在專用場地預(yù)制沉箱，其下水設(shè)施建設(shè)周期長，費(fèi)用高，因而在遠(yuǎn)離專用沉箱預(yù)制場的地區(qū)就難以采用沉箱結(jié)構(gòu)。因此，在工程建設(shè)地點(diǎn)設(shè)置臨時(shí)預(yù)制場，采用簡單、方便、價(jià)廉的下水設(shè)施是長期研究探討的課題。

1994年10月，為了開拓經(jīng)營的需要，我公司正式向局提交了“采用半潛駁運(yùn)載沉箱下水新工藝”的方案，并獲準(zhǔn)實(shí)施。該方案系用舊方駁改造起步。1995年11月完成了將一艘舊方駁(方駁85)改造成可出運(yùn)沉箱的半潛駁，并進(jìn)行了空載和重載下潛試驗(yàn)。

水，至1999年2月底，已順利下水1200t沉箱47個(gè)，半潛駁各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采用半潛駁運(yùn)載沉箱下水工藝實(shí)用可靠。

2 陸域預(yù)制沉箱的常用下水方法

以往陸域預(yù)制沉箱的常用下水方法主要有三種，但這

些方法若用于臨時(shí)預(yù)制場，則存在許多不足：

(1)斜坡滑道溜放下水

首先將沉箱牽引到臺(tái)面水平的斜架車上，然后通過卷揚(yáng)機(jī)釋放牽引鋼絲繩，沉箱隨同斜架車在重力作用下，沿水下滑道徐徐入水，達(dá)到一定吃水深度后，沉箱起浮下水。

這種方法需要預(yù)先建造長達(dá)一百余米的水下滑道，相應(yīng)的深水航道，以及斜架車等專用設(shè)備。投資高，施工準(zhǔn) 備期長，且工程完工后水下滑道無法回收。

1998年5月半潛駁正式用于煙臺(tái)港三期工程沉箱下

(2)座底浮船塢運(yùn)載下水

首先將沉箱牽引到與岸壁連接的座底浮船塢上，浮塢排水起浮連同沉箱一起拖至深水區(qū)駐位，浮塢注水下沉，至一定吃水深度，沉箱起浮下水。該法需要建造堅(jiān)固的水下浮塢座底基礎(chǔ)(含基礎(chǔ)梁),基礎(chǔ)梁頂標(biāo)高的精度要求高，以及購置價(jià)格高昂的浮塢，設(shè)備投資高而利用率低，工程完工后水下基礎(chǔ)也無法回收。當(dāng)岸壁前水深較深或地質(zhì) 較差時(shí)，水下基礎(chǔ)的費(fèi)用很高。特別是有現(xiàn)成岸壁可利用時(shí)，該方法也不適宜采用。

(3)起重船吊運(yùn)下水

用起重船將沉箱從岸壁上吊起放入水中，該法需購置大型的起重船和建造深水港池，投資費(fèi)用高，設(shè)備利用率

總之，上述方法都不能以較短的時(shí)間、較低的造價(jià)形

成沉箱下水的施工能力，故不宜在遠(yuǎn)離固定沉箱預(yù)制場的地區(qū)設(shè)置臨時(shí)預(yù)制場，一次性建造沉箱重力式水工工程。 3 半潛駁運(yùn)載沉箱下水新工藝介紹

采用半潛駁運(yùn)載沉箱的下水新工藝，是針對(duì)已有沉箱下水方法存在的不足，為陸域預(yù)制沉箱提供了一種通用性強(qiáng)、現(xiàn)場臨時(shí)工程量小、投資低、施工準(zhǔn)備期短、適宜流動(dòng) 施工的下水方法。新工藝中(圖1)所用的半潛駁設(shè)有可搭岸的、縱剖面為矩形的異型船艏，岸壁設(shè)有與之匹配的承臺(tái)和支座。整個(gè)船體尺度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及設(shè)備配置均按要求出運(yùn)下水的最大沉箱尺寸、重量及吃水等指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖1 沉箱下水示意圖

承臺(tái)由砼或鋼筋砼構(gòu)成。支座可用重軌、型鋼等材料制作。

陸域預(yù)制沉箱的上船及下水程序如下：

(1)半潛駁垂直靠岸，初步就位。

(2)半潛駁注水調(diào)整船舶艏艉的吃水，當(dāng)船艏高于支座面20m 左右時(shí)，準(zhǔn)確調(diào)整船位使船與岸的臺(tái)車軌道對(duì)接，然后注水使船艏支承于岸壁承臺(tái)支座，同時(shí)將船體調(diào)平。

(3)將運(yùn)輸臺(tái)車牽引至提前頂起的沉箱下就位，并使沉箱坐于臺(tái)車上。用設(shè)于半潛駁上的卷揚(yáng)機(jī)通過滑輪組，將其牽引至半潛駁船艏甲板上，并用螺栓鐵楔將臺(tái)車與船體固定。

(4)調(diào)整壓載艙內(nèi)的壓載水，使艏部離開臺(tái)座，船舶離岸，然后拖運(yùn)至選定的下潛水域。該水域應(yīng)有足夠的水深，海底應(yīng) 較平整。水深不足時(shí)可適當(dāng)挖泥并拋砂墊層找平。

(5)按半潛駁下潛程序要求向壓載艙注水，使船體傾斜下水至沉箱達(dá)到起浮吃水要求時(shí)，沉箱與船體分離，沉箱浮于水中，即可用拖輪拖走。

(6)半潛駁排水起浮，當(dāng)干舷達(dá)到0.5m 以上時(shí)，即可拖帶返航進(jìn)行下一輪作業(yè)。

在本工藝中，沉箱從岸端牽引上半潛駁時(shí)，船系處于漂浮狀態(tài)，如何使沉箱能安全平穩(wěn)地上船十分關(guān)鍵。解決的思路是：

似一直角三角形的棱柱體，直角三角形的底邊為支座至船艉的距離，高為艉吃水增加值，棱柱體長為船寬。其浮力力臂等于浮心至支座的距離，即上述直角三角形底邊長的2/3,由于船體較長，浮力力臂比沉箱的重力力臂大得多，因而船舶艉吃水增加不大?？v傾也小。同時(shí)船艉至支座的距離遠(yuǎn)比支座至艏端的距離大。故實(shí)際船岸軌頂錯(cuò)牙極小。

以半潛駁長70m, 寬20.8m, 沉箱重1200t, 沉箱重心至臺(tái)車尾輪(即岸端)間距6m 為例，簡化計(jì)算如下：

從上例可知，沉箱上船后艉吃水只增加0. 197m, 船舶

3000t 甲板貨物或出運(yùn)1200t 沉箱時(shí)，其穩(wěn)定性能滿足規(guī)

縱傾2 .8%,船岸軌頂錯(cuò)牙僅1 .4mm。加上沉箱從岸牽引上

范要求。運(yùn)載貨物時(shí)航區(qū)為二類海區(qū)，即在中國沿海均可通

船的時(shí)間不足10min, 且乘潮作業(yè)，實(shí)際值還小，故沉箱可

安全平穩(wěn)地從岸牽引上船，且毋需對(duì)船體吃水進(jìn)行即時(shí)調(diào)

船甲板部分，除原方駁應(yīng)有的靠船等設(shè)施外，在船艏的

甲板上焊有長18m,40mm×200mm 扁鋼構(gòu)成的臺(tái)車軌道，

4 半潛駁主要技術(shù)性能及設(shè)備配置

兩軌中心距為7.20m, 軌道下為長18m 的縱向水密艙壁，滿

經(jīng)研究選取公司現(xiàn)有方駁中長度最長、載重量最大的

足了沉箱運(yùn)行的強(qiáng)度要求。在其兩側(cè)還設(shè)有中心距離14m

一艘1500t 方駁(方駁85)改造成能出運(yùn)沉箱的半潛駁。

的兩道非水密縱向艙壁，其甲板面同樣可焊軌道，用于較長

4.1 方駁 8 5 性能

沉箱的出運(yùn)。

尺度：總長69. 15m, 型寬14.0m, 型深3.90m;

在船艉部甲板上設(shè)置了高1.0m 的平臺(tái)，其上設(shè)置一臺(tái)

空載吃水：艏0.7m, 艉1 . 0m;

10t卷揚(yáng)機(jī)，作為牽引沉箱上船的動(dòng)力，卷揚(yáng)速度8 .5m/

設(shè)計(jì)吃水2 . 7m 時(shí)，總排水量為2500t, 載重 1 8 0 0t, 稱

min, 配三并滑輪組，拉力約60t (臺(tái)車運(yùn)行阻力參考我公司

1500t 級(jí)方駁。

兩個(gè)沉箱預(yù)制場運(yùn)輸撬車實(shí)測(cè)摩擦系數(shù)f 約為0 .03~0 .05

估算，滿足沉箱牽引需要),臺(tái)車運(yùn)行速度約1.4m/n ime

根據(jù)公司近年來在青島前灣港，日照一、二期雜貨碼頭

在艉部的同一平臺(tái)上設(shè)置5t 、8t 錨機(jī)各兩臺(tái)，8t 錨機(jī)

以及煙臺(tái)西港池一、二期工程中所用的沉箱尺度分析，結(jié)合

為后錨錨機(jī)，也是半潛駁下潛時(shí)固定船艉的主錨機(jī)，5t錨機(jī)

方駁85的性能，本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，確定改造成出運(yùn)沉

為前錨錨機(jī)。平臺(tái)中部為船員室，其頂部為操縱室。

箱的半潛駁性能為： (2)機(jī)艙部分

船長：70m ( 原船長不變，另加搭岸異型船艏長全船除機(jī)艙、燃料艙、淡水艙、循環(huán)水艙外共設(shè)有14個(gè)

船寬：20.80m (原船寬兩側(cè)各加寬3.40m);

型深：3.876m (梁拱向兩側(cè)延伸);

設(shè)計(jì)吃水：2.81m;

甲板荷載：8.0t/m2;

半潛性能：船舶縱傾≤12;

最大潛深≤15.5me

下水沉箱：重量≤1200t;

長度≤18m 為宜；

寬度 1 2m (帶趾)時(shí)最大吃水≤9m; 作業(yè)條件：波高≤0.5m;

橫向流速：≤0.5m/s。

操作時(shí)間(潛、浮)2~3h;

臺(tái)車性能：長度13 .20m;

壓載水艙，艙總?cè)萘考s4700t。新增250CL-25A 壓載水泵兩臺(tái)，每臺(tái)流量443m3/h, 揚(yáng)程20m, 作注排水主泵。原船有兩臺(tái)BA-18 壓載泵，每臺(tái)流量150m3/h, 揚(yáng)程16m, 作為備用泵。

發(fā)電機(jī)組：利用原船75KW 和24kW 發(fā)電機(jī)各一臺(tái)，新

增N TA14-G,200KW 主發(fā)電機(jī)組一臺(tái)，主發(fā)電機(jī)用于全

船動(dòng)力，75kW 發(fā)電機(jī)組為副發(fā)電機(jī)，在主發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)應(yīng)急使用，保證全船安全。

半潛監(jiān)測(cè)遙控裝置是選用交通部上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所設(shè)計(jì)制造的CFYR 型監(jiān)測(cè)遙控裝置，該裝置已用于國內(nèi)多艘浮船塢上，結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理，性能可靠。能監(jiān)測(cè)船舶各壓載水艙的液位、船舶四角吃水、船舶縱傾和橫傾。能遙控二臺(tái)主壓載水泵，二臺(tái)備用壓載水泵，27臺(tái)壓載閥，并顯示機(jī)艙內(nèi)設(shè)備的主要參數(shù)，所有操作均在操縱室內(nèi)進(jìn)行，監(jiān)測(cè) 臺(tái)具備遙控模擬板功能，操作直觀。

5 煙臺(tái)港三期工程沉箱下水實(shí)例

當(dāng)沉箱高度較高，穩(wěn)定吃水超過本船能力時(shí)，可采用以下方法解決：

①用200t起重船配合吊扶下水；

②下水后二次接高。

4.3 船體改造及設(shè)備配置情況

(1)船體及甲板機(jī)械

將原方駁85船體加寬，兩側(cè)各加寬3.40m, 改造后船寬為20.80m, 其船長及型深不變，并在船艏部分增設(shè)搭岸結(jié)構(gòu)，縱向加長0.85m, 高為1 . 182m, 寬與船寬一致。改

造后的船體甲板按《1989年鋼質(zhì)海船建造規(guī)范》核算，運(yùn)載

5 1994-2009 China Academic Journal Electronie

方駁85改造成為半潛駁于1995年11月完成，并進(jìn)行了空載下潛試驗(yàn)和用200t 起重船吊運(yùn)一組小型沉箱(合計(jì) 重約1200t) 進(jìn)行下潛出運(yùn)的重載試驗(yàn)，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

1997年5月，山東石島黃海船廠修船碼頭改造工程需用小沉箱4個(gè)，沉箱尺寸為12.2m×10m×6.8m, 每個(gè)沉箱重480,吃水4m。在青島預(yù)制后，用500t 起重船裝半潛駁。由于沉箱吃水小，4個(gè)沉箱一次裝船運(yùn)往石島現(xiàn)場，半潛駁下潛用拖輪逐個(gè)牽引離船直接安裝，取得既快又省的效果。

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