淺談1335t取水頭浮運(yùn)安裝

永泰長(zhǎng)榮

工程簡(jiǎn)述
在LNG碼頭中，取水口作為后期液化天然氣汽化加工的重要結(jié)構(gòu)設(shè)施，在整個(gè)LNG項(xiàng)目的建設(shè)中，都占有十分重要的作用。由于取水口通常需位于最低潮位以下，因此，取水口的施工自始至終均屬于水下施工，同時(shí)，由于取水口位于海陸交接之處，通常后方陸側(cè)需進(jìn)行深基坑開(kāi)挖，其施工區(qū)域較為狹窄，取水管涵的結(jié)構(gòu)形式也十分復(fù)雜，因此取水口的管涵結(jié)構(gòu)施工成為整個(gè)取水口的施工關(guān)鍵。
在進(jìn)行取水管涵安裝前，需先行完成陸域深基坑支護(hù)及岸坡開(kāi)挖，待完成設(shè)計(jì)要求岸坡角度開(kāi)挖后，起吊半圓體防波堤，使得該區(qū)域同海域聯(lián)通，采用挖泥船進(jìn)駐開(kāi)挖，在整體基槽開(kāi)挖至-8.5m后，進(jìn)行混凝土樁基施工，樁基完成后，對(duì)管涵安裝基礎(chǔ)進(jìn)行碎石整平、土工格柵鋪設(shè)、模袋混凝土的施工，然后進(jìn)行取水管涵的安裝。
天津某浮式LNG碼頭取水口工程，取水管涵由1節(jié)取水頭和9節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)管涵構(gòu)成，管涵總長(zhǎng)度為77.58m。取水頭重1335t，單件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)管涵重335t，均為空心薄壁結(jié)構(gòu)。管涵軸線同半圓體軸線夾角為68°，管涵高度為3.7m，安裝的底標(biāo)高為-7.6m，頂標(biāo)高為3.9m。
2 安裝工藝比選
取水頭重1335t，上底板及下頂板厚度均為0.6m，底面積為334m2，內(nèi)部空心面積為280m2，空心墻壁高2.5m，墻壁為厚度為0.6m，根據(jù)設(shè)計(jì)院的詳細(xì)核算，由于墻壁太薄，此薄壁能設(shè)計(jì)的最大噸位吊點(diǎn)為350t，無(wú)法在取水頭上設(shè)計(jì)此噸位的吊點(diǎn)，因此，無(wú)法直接進(jìn)行取水頭的起吊安裝，需要采取助浮的方式進(jìn)行安裝。
助浮安裝的方式有兩種，一種是氣囊充填助浮，另一種是密封助浮。氣囊助浮時(shí)，由于取水頭的尺寸不規(guī)則，氣囊難以全部填充，內(nèi)部氣囊助浮能力有限，根據(jù)詳細(xì)核算，內(nèi)部空心體積為280*2.5=700m3，內(nèi)部氣囊助浮的最大浮力為450t，氣囊自重30t，取水頭在水中自重1335-534=801t，起吊801-450+30=381t>350t，內(nèi)部充填氣囊助浮難以滿足取水頭的起吊能力，需要輔助外掛氣囊形式安裝，但內(nèi)部充填氣囊輔助外掛氣囊布置形式十分復(fù)雜，況且費(fèi)用較高，施工操作較難，根據(jù)比選決定采用鋼結(jié)構(gòu)堵頭板密封助浮的方式進(jìn)行起吊安裝。密封后，取水頭在水中自重為1335-334*3.7=99t，考慮密封進(jìn)水不利因素，起吊按照350t考慮，既能滿足取水頭的起吊要求又大大節(jié)約了施工成本。故取水頭安裝采用鋼結(jié)構(gòu)堵頭板進(jìn)行密封助浮，然后進(jìn)行起吊安裝。
3 安裝施工工藝及過(guò)程
3.1 施工工藝流程圖
構(gòu)件預(yù)制—取水頭封堵—取水頭密封試潛—安裝吊索具—浮塢下潛—起重船移至現(xiàn)場(chǎng)駐位—定位安裝
3.2 施工工藝
3.2.1 取水頭密封
取水頭在浮塢103上預(yù)制完成后，采用鋼結(jié)構(gòu)堵頭板進(jìn)行端頭的密封進(jìn)行助浮下潛起吊安裝。傳統(tǒng)的堵頭板密封結(jié)構(gòu)形式采用的是圓型止水條的方法，而本工程取水頭封堵的兩端頭為平面的墻壁結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)堵頭板無(wú)法直接擠壓止水條達(dá)到密封的效果，根據(jù)實(shí)際取水頭的實(shí)際情況，決定采用堵頭板結(jié)合膠皮的形式進(jìn)行密封，在水下下潛后通過(guò)水壓力擠壓堵頭板及膠皮，達(dá)到密封的效果。
密封前，為了消除預(yù)制產(chǎn)生的墻壁不平情況，先將墻壁打磨平整，然后在墻壁上貼上2層硬度為20、厚度為3cm的膠皮，在鋼結(jié)構(gòu)堵頭板上貼一層硬度為20、厚度為3cm的膠皮，然后通過(guò)取水頭上的螺栓與堵頭板上的圍囹固定達(dá)到密封的效果。
3.2.2 取水頭密封試潛
取水頭堵頭板安裝完成后，為了確保安裝時(shí)的絕對(duì)安裝，在安裝前需進(jìn)行試潛檢查其密封性。下潛前，需要提前將起重船掛好鉤，以便在下潛后通過(guò)起重船起吊的噸位檢查取水頭密封效果。密封完成后，取水頭同浮塢103一起下潛，在同等水深工況下下潛8小時(shí)（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況計(jì)算的安裝時(shí)間）， 在下潛的過(guò)程中，起重船通過(guò)起吊取水頭的噸位顯示為125t，表明取水頭達(dá)到了密封的效果，可以進(jìn)行正式的安裝。
由于取水頭在密封安裝完成后，還需要拆除陸側(cè)3空的堵頭板，繼續(xù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)管涵的連接安裝，而在取水頭密封安裝完成后，堵頭板處于水下10m處，水壓力為1MPa，無(wú)法起吊拆除，故需要設(shè)置進(jìn)出水閘閥待取水頭進(jìn)滿水后拆除堵頭板。由于取水頭分為3個(gè)獨(dú)立的倉(cāng)，在每個(gè)倉(cāng)設(shè)置一個(gè)進(jìn)水閘閥和一個(gè)出水閘閥，進(jìn)水閘閥直徑為200mm，壓力為1.6MPa，安裝在陸側(cè)3個(gè)孔側(cè)的底部距底板1m處；出水閘閥直徑為150mm，壓力為1.6MPa，安裝在海側(cè)對(duì)應(yīng)的每個(gè)倉(cāng)的上部，距頂板1m處。
3.2.3 取水頭下潛掛鉤
下潛前，提前將鎖具與吊點(diǎn)連接好，然后進(jìn)行下潛。下潛時(shí)，為了達(dá)到安裝時(shí)的工況，下潛深度與安裝時(shí)深度保持一致，設(shè)計(jì)安裝頂標(biāo)高為-3.9m，將浮塢拖至取水口外側(cè)同等水深的區(qū)域進(jìn)行下潛起吊安裝。
3.2.4定位安裝
在下潛并掛鉤完成后，將浮塢103拖離起重船，然后起重船吊住取水頭，移至取水口區(qū)域進(jìn)行取水頭安裝。在起重20吊住取水頭移位時(shí)，保證取水頭始終不露出水面。
起重船吊住取水頭移至取水頭安裝區(qū)域時(shí)進(jìn)行測(cè)量定位。定位陸側(cè)設(shè)兩組測(cè)量?jī)x器進(jìn)行定位。取水頭預(yù)制時(shí)在取水頭中心軸線上前后預(yù)留兩個(gè)直徑 100mm、距端頭邊30cm、深400mm的預(yù)留孔。下潛起吊前用直徑90mm的鋼管插入預(yù)留孔里，并用鋼管做斜撐保證定位鋼管的垂直度。鋼管長(zhǎng)9m，保證最高潮時(shí)鋼管露出水面，安裝時(shí)陸側(cè)采用兩組經(jīng)緯儀對(duì)引至水面以上的鋼管進(jìn)行交匯定位，直至設(shè)計(jì)位置然后下放。取水頭下放后，潛水配合測(cè)量利用垂球?qū)θ∷^安裝位置進(jìn)行復(fù)核，定位安裝成后潛水下潛解開(kāi)鎖具，取水頭安裝完成。
取水頭安裝完成后，需要拆除取水頭陸側(cè)（與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)取水管涵連接接縫側(cè)）的堵頭板，潛水配合起重船拆除堵頭板后再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)取水管涵的安裝。由于取水頭處于密封狀態(tài)，故在拆除堵頭板時(shí)先讓取水頭里面進(jìn)滿水保證里外平衡，安裝完成后，先打開(kāi)陸側(cè)3個(gè)孔側(cè)的直徑200mm的進(jìn)水閘閥，然后再打開(kāi)6孔側(cè)的直徑150mm的出氣閘閥，放水12小時(shí)后取水頭進(jìn)滿水后，潛水掛好堵頭板吊點(diǎn)的鋼絲繩進(jìn)行拆除。
4 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)密封的形式進(jìn)行取水頭的起吊安裝，滿足了現(xiàn)場(chǎng)的施工要求，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果，總結(jié)出了一套新的安裝工藝，為類(lèi)似大型構(gòu)件的安裝提供了借鑒和參考。





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