大型起重船1500t吊運沉箱安裝施工技術(shù)

永泰長榮

以廈門對臺漁業(yè)基地歐厝避風(fēng)港B段一期工程為例，探討起重船吊運沉箱安裝 工藝。結(jié)合項目特點，通過對兩種方案進(jìn)行比選，確定了采用大型起重船直接起吊、安 裝，并對該工藝進(jìn)行具體分析，旨在為類似工程提供參考。

?關(guān)鍵詞：大型起重船沉箱安裝插銷

1.工程概況

廈門對臺漁業(yè)基地歐厝避風(fēng)港 B段一期工程為新建2個DT  5000t冷 藏船泊位，采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)，沉 箱共計28件，尺寸為長13.65m, 寬 11.80m, 高度11.40m,  橫向有2個、 縱向有3個倉格，單件重將近850t。

2.總體方案比選

起重船在海洋工程建設(shè)中發(fā)揮 出重要作用，在其支持下可完成海上 裝卸、結(jié)構(gòu)物建造等相關(guān)工作。不同 于常規(guī)船的是，起重船在線型主尺 度以及樁排方式上都有其特殊之處：         (1)起重船船形普遍選擇的是箱形 的方式，其設(shè)置的大面積甲板能夠為 起重機安裝作業(yè)創(chuàng)造良好條件；(2)  甲板上安裝起重機，此設(shè)備中心相對 較高，與基線高吃水之比約1.5,相比 之下常規(guī)船約為1;(3)從船舶寬度與 吃水之比的角度來看，相比于常規(guī)船 的2~3而言，其已經(jīng)達(dá)到了6~14。

2.1方案介紹

目前針對沉箱的出運、安裝主要 設(shè)計了以下兩種方法。

(1)半潛駁出運、安裝。該方法 是在沉箱預(yù)制完成并質(zhì)量滿足施工 需求后，在氣囊作用下利用碼頭和半 潛駁上的牽引裝置將沉箱牽引至半潛 駁甲板上，然后通過半潛駁將其運送 至任務(wù)地點，但是該方法需要在200t起重船配合下進(jìn)行安裝。

(2)大型起重船直接起吊、安 裝。由于本工程位于三航翔安預(yù)制廠 北圍堤的延長線上，因此在沉箱預(yù)制 完成后在氣囊和卷揚機的作用下將 其移送至三航翔安預(yù)制廠北圍堤上， 通過大型起重船及配套的吊具將沉 箱吊起，并通過起重船的錨纜運送至 指定位置進(jìn)行安裝作業(yè)。

2.2方案比選分析

若采用方案一，為實現(xiàn)半潛駁下 潛的作業(yè)，擬選取中交三航局廈門分  公司預(yù)制廠搬遷工程港池為半潛駁下  潛坑(港池底標(biāo)高-13.5m), 再通過 200t起重船組以及1艘大馬力拖輪相 配合將沉箱浮吊至指定的安裝區(qū)。按  照設(shè)計要求，進(jìn)入安裝區(qū)的航道至少 寬60m, 航道底標(biāo)高需疏浚至-5.00m  才能滿足沉箱吃水要求。首先科學(xué)測 量施工設(shè)計進(jìn)出航道的現(xiàn)有泥面水 深，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有深度不足以使沉箱順利 浮運，因此需要將航道進(jìn)一步疏浚約 為15×10?m2, 若疏浚單價按15.0元/  m3 計算，則疏浚作業(yè)大約需花費225  萬；另外，還需要配備1艘錨艇(20萬/  月)、1艘半潛駁(80萬/月)、1艘200t   起重船(50萬/月)、1艘拖輪(70萬/ 月),沉箱的安裝大約要經(jīng)過3個月的 工期，在船機不計算油水的前提下計  算安裝費用約為885萬。

若采用方案二，不使用擬設(shè)置的施工航道，擬通過1500t 起重船，利 用碼頭的有利位置，將沉箱逐漸移送 到北圍堤上，同時利用起重船對其進(jìn) 行起吊安裝。該方案只需要疏浚不 滿足1500t自航起重船在趁潮安裝時 的淺點，疏浚方量約為4.4×10*m3 ,  預(yù)計花費66萬元，另外，還需要配備 1艘1500t 自起重船、1艘錨艇(20萬/ 月),沉箱安裝的工期可以減少一半，

僅需1.5個月，在船機不計算油水的前 提下計算安裝費用約為418.5萬元。

對比以上兩種不同的施工方案， 方案二在具體施工時可以有效的避免 與當(dāng)?shù)貪O民養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行重合，同時還 大大縮短了起重船的起吊運輸距離， 有效的規(guī)避了施工風(fēng)險，提升了沉箱 安裝的施工效率，工期從方案一的3個月縮減為1.5個月，且施工造價也節(jié) 約了近一半。因此選取方案二進(jìn)行沉 箱的施工。

3.工藝參數(shù)設(shè)計

3.1吊孔、吊架設(shè)計

根據(jù)沉箱的尺寸及格倉設(shè)置6個吊孔，采用強度高韌性好的無縫鋼管  (外徑351mm,   壁厚30mm),6 個 吊孔處于同一標(biāo)高以確保沉箱起吊時受力均勻。

吊架由四根直徑800mm,壁厚12mm,    最小屈服點強度為 345MPa,  許用應(yīng)力≥230MPa  的鋼管焊接而成，呈長方形，其結(jié)構(gòu)尺寸與沉箱的外形尺寸相適應(yīng)，為9475mm×8300mm.

3.2吊架上鋼絲繩計算

吊架上鋼絲繩采用六根鋼絲繩進(jìn)行吊裝，鋼絲繩與豎直力方向有一個夾角，取其最不利角度45進(jìn)行計算，其計算過程與吊架下吊鋼絲繩相同。本項目最后選擇巨力索具股份有

限公司生產(chǎn)的柔軟性好、強度高的無接頭繩圈鋼絲繩，該種鋼絲繩特別適 用于空間有限或特大型吊裝工程，上 部吊架采用6根φ140mm,  下部采用 12根φ90mm 的無接頭繩圈鋼絲繩。 3.3起吊插銷

插銷采用長度650mm  的國標(biāo)鋼材質(zhì)制作而成，插銷有2個吊點，每個吊點承受的剪力設(shè)計值為 1360.5kN, 插銷的容許剪力(安全荷 載)按下式(1)計算：

綜上所述，可求得Do=125.5mm, 因此插銷直徑選用250mm 為宜。

4.安裝工藝及控制要點

4.1施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→起重船移至起吊區(qū)→ 起重船掛鉤→起吊→起重船移船至

候潮區(qū)→沉箱安裝→脫鉤

4.2主要施工工藝

4.2.1起重船掛鉤

起重船下鉤，掛鉤先從一邊往另

外一邊下鉤，在吊鉤下降時由人工將 分支鋼絲繩掛在沉箱吊孔的插銷上，

待潮位滿足起重船吊運吃水深度要 求后，由指揮人員指揮起重船掛鉤緩 緩起吊，吊力控制在850t左右。

4.2.2起吊

當(dāng)潮水達(dá)到起吊要求后，逐步加 大起重噸位，同時緩慢的收回起重船 扒桿，主要是促使起重船的起吊中心 往船的中心點靠攏，確保船舶的安全 穩(wěn)定。

4.2.3沉箱安裝

因下水位置距安裝位置較近，起 重船采用錨纜移位至安裝區(qū)域進(jìn)行

初定位，待潮水退至沉箱設(shè)計頂標(biāo)高

便可進(jìn)行安裝。起重船緩慢放鉤將 沉箱沉放下水，海水通過沉箱底部進(jìn) 水孔灌入沉箱，沉箱開始均勻壓水下 沉，起重船的負(fù)荷逐步降低到100t 左 右，當(dāng)沉箱底部距離拋石基床頂面約 300mm  時，起重船停止下放吊鉤，測 量人員開始對沉箱進(jìn)行精確定位。在 進(jìn)行定位時，測量人員通過全站儀確 定沉箱的軸線。為準(zhǔn)確控制沉箱的吃 水深度，在完成了沉箱預(yù)制后，測量 人員需要在沉箱前后側(cè)標(biāo)注水尺，有 利于準(zhǔn)確孔沉箱的坐標(biāo)。同時根據(jù)起 重船利用自身產(chǎn)生的位移以及船上的調(diào)節(jié)鋼纜，在現(xiàn)場施工技術(shù)人員的監(jiān) 測指揮下將沉箱運送至設(shè)計位置，并且各沉箱之間相互緊鄰，盡可能的減 少安裝縫。由于在拋石基床頂面預(yù)留 了1%的倒坡，但是沉箱的底面是水平 的，這就要求在起重船吊起時將沉箱 前壁水平位置向前移動114mm,  才 能確保其傾斜坐底時位置符合設(shè)計 要求。另外為了達(dá)到沉箱傾斜量的要 求，當(dāng)沉箱位置滿足標(biāo)準(zhǔn)后仍需繼續(xù) 放下起重船吊鉤，確保其平穩(wěn)置于基 床上。當(dāng)沉箱坐底后，如果技術(shù)人員經(jīng)觀測發(fā)現(xiàn)其位置與設(shè)計存在較大偏差時，應(yīng)當(dāng)將起重船再次起鉤吊起 沉箱，進(jìn)行重新安裝，直到其位置符 合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。沉箱安裝位置滿足設(shè)計 要求后，將起重船的吊索進(jìn)行脫鉤， 然后進(jìn)行下一輪的沉箱安裝程序。沉 箱安裝到具體位置后，技術(shù)人員需要在沉箱上設(shè)立適當(dāng)?shù)挠^測點，定期監(jiān)測沉箱的位移變化。

4.2.4脫鉤

沉箱安裝就位進(jìn)行脫鉤作業(yè)，考慮到吊孔位于最低水面下且插銷重量達(dá)到700多斤，為避免潛水作業(yè)人員水下作業(yè)和降低施工難度，在插銷一側(cè) 焊接滑輪組配合人工進(jìn)行脫鉤作業(yè)。

廈門對臺漁業(yè)基地歐厝避風(fēng)港 沉箱安裝采用大型起重船直接起吊安裝工藝，大幅度節(jié)約了工程成本， 緩解了企業(yè)的船機調(diào)配壓力，滿足工程施工進(jìn)度的要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)

效益和社會效益。