起重船助浮在高瘦沉箱出坞中的应用

江岳松 ，白 俊

1.中国港湾西部非洲区域公司，科特迪瓦 999063 KTDW

2.中交四航局第三工程有限公司，广东 湛江 524000

1 工程概况

加纳特码LNG码头工程项目位于非洲西部，濒临几内亚湾。该项目为重力式独立墩沉箱结构，其中靠船墩沉箱（BD型沉箱）2件，系缆墩沉箱（MD型沉箱）5件；采用湛江号半潜驳和粤工起十进行沉箱的下潜助浮出坞。

沉箱规格概况：系船墩沉箱高宽比较大，其尺寸为长×宽×高=14.85m×10.62m×18.7m；其单件重量约为1542t，空载吃水10.82m。港池标高概况：项目疏浚区域共有两种不同设计水深，分别为-15mCD，-16mCD；半潜驳下潜区域的设计标高为-15mCD，开挖至-16mCD。四航湛江号和粤工起十概况：四航湛江号和粤工起十技术性能如表1、表2所示。

表1 四航湛江号技术性能

表2 粤工起十技术性能

2 沉箱浮游稳定分析

项目根据《重力式码头设计与施工规范》（JTS 167-2—2009）对系缆墩沉箱自浮游稳定出运方案进行计算，计算结果如表3所示。由于半潜驳下潜坑水深仅为-16mCD，平均高潮位+1.2m，但自浮游稳定需考虑沉箱吃水13.2m，提升高度0.3m，半潜驳型深5.4m，垫0.4m厚木方，富余水深1.5m等因素，经计算可知，自浮出坞不满足要求，需采用现场起重船助浮出坞。

表3 MD沉箱浮游稳定因素表 单位：m

考虑到下潜坑的深度、压仓水的布置、起重船的起吊能力以及沉箱浮游稳定时的富余水深等限制因素，项目决定沉箱助浮控制吃水为9m，半潜驳底标高定位-14.1m。为了防止半潜驳紧急坐底，在下潜坑位置铺设40cm的沙。MD沉箱起重船助浮条件如表4所示。由于沉箱的浮心与重心同线时，压舱水最少。根据《港口工程施工手册》（上册），计算得出沉箱前舱无须压水，后舱压水1.7m即可，沉箱起重船助浮出坞浮游稳定因素如表5所示。

表4 MD沉箱起重船助浮条件表

表5 MD沉箱浮游稳定因素表 单位：m

经过项目人员的综合分析以及计算，起重船需提供的起吊力=沉箱重+压仓水重-排水重+吊具重和操作平台等额外吊重+由于风浪影响的浮动力=1542.02+96.08-1285.82+19+21=392.28t。在实际起吊过程中，半潜驳平稳下潜至沉箱吃水8m时，检查沉箱压仓水位。在确保压仓水位高度妈祖设计要求后，起重船开始缓慢加载，直至沉箱吃水9m，起重船吊力提升至390t，此时沉箱浮游稳定。随即，起重船助浮沉箱出坞，半潜驳继续下潜至底标高-14.1m。

3 沉箱吊浮分析

3.1 吊点布置

根据起吊力和沉箱结构形式，吊点采用四点吊形式，吊点采用在沉箱前后壁板布置吊孔的结构形式。根据浮游稳定计算，吊孔高度设定于沉箱前后壁顶下2.5m位置，并相对于沉箱压仓后重心和浮心所在垂线对称布置。

3.2 吊具选择

为了消除垂直于坞墙的水平力，以防混凝土拉裂，吊具采用双排横撑梁结构简化吊具；同时，主钩吊索与副钩吊索均采用卸扣与插销棒与沉箱吊孔相连接。

4 主要施工工艺

4.1 起重船与沉箱吊孔挂钩和起吊

待半潜驳抵达下潜区域抛锚就位后，起重船缓慢向半潜驳移动，待起重船与半潜驳搭接板前沿9.6m时停止前移，随后起重船缓慢移动使拔杆顶部对准沉箱前方的插销孔，由沉箱顶部工作人员安装插销和钢丝绳。随后起重船大钩下放1.9m，并向半潜驳移动约5m，此时小钩挂设后方钢丝绳，最后起重船缓慢向前约1m，拉紧钢丝绳。

4.2 沉箱压水及半潜驳下潜

在起重船吊钩挂好后，半潜驳开始压水下潜。待到海水没过沉箱的进水阀门，打开后仓的阀门，沉箱开始自然压水，等到水位到达1.7m，关闭进水阀门。沉箱在压水过程中，重心位置会发生变化，注意调节半潜驳各个舱室的进水速度和水位，保持船体平衡和稳定。

当沉箱吃水至8m时暂停下潜，再次检查沉箱仓内压载水高度是否满足设计要求，若不满足要求应当利用水泵进行仓内抽水，将水位调整至设计要求。再调节完成后沉箱顶部工作人员利用沉箱顶部悬吊的软梯依次下到交通船上离开，然后半潜驳继续下潜。起重船此时应当带紧主钩钢丝绳，缓慢增加起吊力，直至沉箱浮游稳定。

4.3 起重船助浮出坞

下潜过程中需要时刻观察沉箱和起重船状态，避免沉箱倾斜和拔杆超载。沉箱到达吃水9m后，起重船应保持沉箱悬停于该吃水，半潜驳继续下潜，当沉箱底板脱离支撑枕木30cm时，停止下潜，此时沉箱具备出坞条件[1]。

起重船调节缆绳，使拔杆连带沉箱一起从坞内通过坞门开口向外侧移动，沉箱完全脱出坞门并随起重船移至距离半潜驳1m以上时，出坞作业完成。

5 工艺重难点分析

（1）该工艺属水上大型构件吊装，在计算沉箱浮游稳定和起重力时必须认真仔细，考虑周全，确保沉箱压仓水位以及沉箱吃水满足要求，保证起重船吊力足够以及吊索具受力满足规范要求[2]。

（2）起重船和半潜驳需要良好的沟通与配合。在沉箱下潜过程中，起重船主钩需要跟随沉箱下降保证起吊钢丝绳稍微带力，其后随沉箱下潜最大下潜深度时，主钩缓慢加大吊力，控制起重船起吊力保持在设计起吊力以上，且不超过起重船额定起吊力[3]。

（3）在沉箱下潜时，沉箱各个仓格压仓水精度控制是关键。在沉箱出运前需用蓝线在沉箱仓格内画出压仓水刻度线，并有专人监控压水位置以及利用水泵对仓格水位进行协调，以便于保持沉箱整体平衡。

（4）若波浪周期长，且潮差较大，那么波浪力会对沉箱出运的稳定性有一定影响，需考虑沉箱浮动对吊力的影响。

6 结束语

加纳特码LNG码头工程采用起重船助浮沉箱出坞工艺，实现了在长周期波作用和下潜区域水深较浅的条件下，起重船助浮高瘦沉箱安全、高效出坞的工艺，补充并完善了现有的沉箱出坞工艺。随着港口工程深水化的发展，高宽比更大的沉箱在遇波浪周期长，下潜水深较浅等情况时，均可按照该工程起重船助浮出坞进行沉箱出坞安装。