起重船辅助半潜舶出运安装沉箱施工工艺研究

谌宗文 张保华

[摘要] 防城港钢铁基地项目专用码头工程沉箱出运受所选择半潜舶性能限制，半潜舶下潜深度无法满足沉箱浮游上半潜舶的要求，施工过程中采用起重船辅助沉箱上舶和下舶工艺顺利完成施工，本文着重介绍起重船辅助半潜舶出运安装沉箱施工工艺，供其它类似工程施工参考。

[关键词]起重船辅助半潜舶出运安装沉箱工艺研究

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

[前言]

利用半潜舶出运大型沉箱工艺在工程施工中越来越得到广泛应用，但是实际工程施工过程中由于不同工程沉箱尺寸变化较大，且受出运码头影响，往往出现半潜舶下潜深度不能满足要求的情况，起重船辅助半潜舶出运安装沉箱可以解决问题，使工程施工得以顺利进行。

1工程概况

防城港钢铁基地项目专用码头工程位于防城港市企沙半岛西侧沿岸，濒临暗埠江深槽，是武钢防城港钢铁基地建设的首个20万吨矿石码头（水工结构兼靠25万吨），码头平台尺寸为406.9×33m，采用圆沉箱墩式结构型式。沉箱预制选择在龙门预制厂，距离工程现场约30海里。

沉箱出驳、安装方案确定

2.1 沉箱的基本特点

本工程共有圆沉箱31个，沉箱底边为正八边形，边长7.37m，墙身为直径13.8m圆筒，高度25.5m，自重约2350t（具体见图1）。沉箱为对称结构，重心、浮心都处于中轴线上。经计算得：沉箱重心高度约为9.86m，吃水为14.7m时，重力等于浮力可自浮，此时沉箱重心高度高于浮心高度，处于不稳定状态；沉箱内加水约3.4m，即沉箱外的吃水约为17.3m时，沉箱心高度等于浮心高度，处于浮游稳定临界状态。

图1 沉箱结构图

2.2 主要设备的基本情况

沉箱采用半潜驳运输，到施工现场下潜安装，本工程计划采用的5000t半潜驳“靖海1号”，船长65m，船宽40m，最大下潜深度为19米，型深4.5m，甲板中部与两舷的高差约为0.25m，考虑0.25m高垫木，0.5m波高，半潜驳的有效下潜深度为13.5m。

2.3安装方案的确定

经过计算，沉箱需至少下潜深度为14.7m时,刚好起浮。半潜驳下潜至最大下潜深度19m时，沉箱的有效下潜深度为13.5m，沉箱仍差1.2m才能起浮出运，此时沉箱处于浮游不稳定状态，半潜驳也处于极限状态，极不安全。经过多次专家会讨论及理论计算，为保证沉箱顺利安全出驳，采用起重船助浮的方式，协助沉箱出驳，下潜过程中起重船保持约220t吊力，沉箱下潜至13.4米时，沉箱底板与半潜驳脱离，继续下潜0.5m，稳定后沉箱可安出驳，出驳后需迅速加水至沉箱浮游稳定，吊力减少为100t。

3沉箱出坞、安装

沉箱的出驳、安装应选择在风力小于5级，浪高小于0.5m的天气，出驳时机选择高平潮流速较小时进行。安装前在沉箱上画好刻度，便于安装过程中下潜深度的控制。对半潜驳的坞墙孔洞进行了封堵，以增加在极限状态时的稳性。

3.1 半潜驳定位

半潜驳运输沉箱到达现场后，在下潜区下锚定位。定位时根据安装现场涨落潮流趋势确定艏艉方向,半潜驳采用四口5t海军锚，按八字形抛锚，每口锚缆长度不少于300m。

3.2 起重船定位

起重船在半潜驳附近抛锚定位，船艏对准半潜驳坞室，起重船采用五口5t海军锚，锚缆长度不少于300m，另挂前进缆到半潜驳上，便于起重船进位吊沉箱。

3.3 半潜驳下潜

当涨潮至合适潮位时，半潜驳各压载水舱注水，开始均匀下潜。注压舱水必须按照“先下后上，先中间后周边”的顺序进行，保持半潜驳平稳下潜。

当半潜驳下潜至16m时，半潜驳停止下潜，稳住船位，观察沉箱稳定性。

3.4 起重船挂钩

起重船收紧前进缆绳，进船挂钩，布置水泵、水管等施工设备。挂钩后需进行试吊，逐渐加大吊力至280t,观察吊具及吊孔的受力情况，检查未发生异常后，起重船吊力控制在200t（起重船船头必须作100t、150t，、200t、250t刻度线，并参照吊重秤上的显示，派专人观察和报数）。吊重钢丝绳在满足起重船吊高要求的情况下，尽可能长，以便减小吊角，四组钢丝绳必须长短一致，便于沉箱均匀受力。具体见图2。

图2 沉箱安装图

3.5 半潜驳继续下潜

依据潮位的变化，尽可能选择在高平潮时下潜出驳（依据当地的施工经验，高平潮时间约2小时），下潜过程中起重船不断调整以保持吊力220t。每下潜0.5m停住，稳住船位、观察沉箱稳定性。沉箱吃水13.4m即半潜驳吃水18.2m时沉箱开始漂浮，继续下潜0.5m后起重船起吊力250t，沉箱底板离半潜驳甲板垫木0.5m左右，保持15-30分钟（平潮），观察沉箱吃水及稳定性。

3.6 退船出驳（平潮）

沉箱稳定后，起重船放松前进缆绳缓缓后退，移出半潜驳坞室。过程中必须缓慢松缆，保持沉箱稳定。

3.6 注水松钩

沉箱退出半潜驳后，起重船保持吊力250t，沉箱内通过水泵注水4m后即可满足沉箱浮游稳定性。沉箱重新调载稳定后，起重船保持约100t吊力。

3.7 沉箱安装

沉箱加水稳定后，起重船移船至预定安装位置就位安装，沉箱选择落潮时露顶安装，着床时间在低平潮时段，潮位在2.3m以下。

①起重船吊扶沉箱至安装位置准备就绪后，沉箱开始灌水下沉。②沉箱继续灌水下沉，当沉箱底距海床0.5m时，关闭水泵，起重船落钩，将吊力减至50t以下，在测量控制下再次精确定位，调整沉箱平衡，然后收紧锚缆，保持沉箱平面位置基本不动，此时沉箱底距基床约0.2m。

5沉箱出驳、安装重难点及应对措施

5.1出驳时机的选择

由于半潜驳和起重船都几乎用到其极限状态，安全系数不高，在出驳时受外围因素影响较大，因此出驳时机的选择尤为重要。出驳前应注意气象与水文预报，选择风、浪、流较小时施工，浪高低于0.5m、风力小于5级、波长较小；安排专门调度员，观察来往船舶情况，避免船舶尾浪产生影响；出驳应选择高平潮流速较小进行，避免船舶走锚造成危险。

5.2 助浮时机的选择及起重船吊力控制

由于半潜驳的下潜深度不够，需起重船助浮，因此助浮的时机和吊力的大小非常重要，在实际操作过程中，助浮时机采取在半潜驳下潜至16m，而不是到最大下潜深度19m，吊力的控制采取边下潜、边松钩的方法，加强多点控制观察，起重船吊力的控制主要以吊重秤为主，同时参照观察船舶的吃水。

5.3 安装时机的选择和精度的控制

沉箱安装应选择低潮位落潮情况进行，低平潮时沉箱坐底，便于沉箱控制偏位和解钩；为有效控制沉箱的安装精度，采取如下措施：

①安装前对现场进行检查。基床有没有遭到破坏；有没有边坡塌方；有没有其它物件掉在上面；有淤泥时使用吸泥船清淤。

②船舶定位时，注意避免锚缆破坏已整平的基床。

③安装时沉箱底面与基床面平行，避免一个角先触底破坏基床。

④沉箱仓内抽、灌水时，各仓要同步进行，按计算差值灌水缓慢下沉，其水头差不应超出设计限值。

⑤沉箱着床稳定后，立即测量偏位及顶面标高，必要时重新安装。

6结束语

经过多次专家会讨论制订了起重船助浮安装的沉箱安装施工方案，关键控制工序是在沉箱自身不能满足浮游稳定情况下起重船始终保持250t吊力，以保证半潜驳二次下潜和沉箱出驳安全。从本工程实施情况来看，该方案安全可靠，未发生任何安全事故；施工效率高，在海况条件满足施工时，平均4天安装了1个沉箱，保证了工期。