一种简易沉箱助浮吊具的应用

程方立

中国港湾西部非洲区域公司，科特迪瓦 999063 KTDW

1 工程概况

加纳特码LNG码头工程项目地处非洲西部、加纳南部沿海，紧邻加纳特码港进出港口门附近。该项目的施工内容主要包括防波堤、独立墩式沉箱码头、港池航道和基槽疏浚、FRU系泊桩、水下管沟开挖及回填和相应的附属设施建设。该项目是加纳第一个LNG接收站项目，将新建一个170000m³仓容的LNG码头泊位，修建近1000m的防波堤，以及完成近59万m³的疏浚工作。项目建成后其接收能力为200万t/年，可满足该国国内30%的发电需求，对提高加纳人民生活水平、推动社会经济发展具有重要意义。

加纳特码LNG码头项目采用重力式独立墩沉箱结构，共有靠船墩沉箱（BD型沉箱）2件，系缆墩沉箱（MD型沉箱）5件。沉箱特征参数如表1所示。

表1 沉箱特征参数表

根据现场水深和下潜施工工艺要求，沉箱最大吃水只能达到9m。经计算，此时两种沉箱均不能达到自浮稳定状态，需要起重船助浮并控制吊力分别为298t（MD）和352t（BD）。两种沉箱均采用4500t半潜驳托运至现场下潜，由于水域深度限制，必须用起重船助浮，配合完成沉箱的出坞和安装工作。

2 助浮吊具概述

常见的沉箱助浮出坞工艺有起重船助浮、浮筒助浮以及气囊助浮等，由于所需的助浮力不大，并且项目现场有起重船可用，项目采用了起重船助浮方式进行沉箱出坞安装施工。根据项目部沉箱结构尺寸特征，相关人员以需要助浮起吊力更大的BD沉箱为研究对象，对所需吊具进行设计，加工和组装采购的原材料，最终较好地应用于施工中。

该吊具为加纳LNG码头项目沉箱安装专用吊具，主要由吊杆组件、支撑梁组件及相应吊索组成，并经过严格的结构安全验算。沉箱助浮吊具如图1所示。

图1 沉箱助浮吊具图（单位：mm）

吊杆组件由φ180mm的吊杆主体以及锁紧螺母、挡板、配重杆、配重板组成。吊杆材料为40Cr，配重杆材料为45号钢，挡板及配重板材料为Q235B。支撑梁由厚度为8mm、10mm以及20mm的Q235B钢板焊接而成，总长10600mm，与沉箱宽度相对应，两侧各开240mm的孔并贴板加强，用于穿插钢丝绳连接轴，通过吊索连接起重船吊钩。吊索分为支撑梁与吊杆间的钢丝绳、支撑梁与吊钩间的钢丝绳以及2个吊钩之间的钢丝绳。吊具吊索具体信息如表2所示。

表2 吊具吊索具体信息表

3 沉箱助浮吊具使用方法

（1）将2条无接头钢丝绳圈分别套在起重船2个吊钩的同一侧，作为限位，在起吊沉箱过程中保证2个吊钩距离不变。为了保证强度，每个绳圈打双缠绕。钢丝绳长度应相等，从而使2个吊钩之间的8个钢丝绳同时受力。

（2）安装支撑梁组件，将4条钢丝绳1和4条钢丝绳2挂在支撑梁两端的钢丝绳连接轴上。钢丝绳1使用中段连接，两端绳头用于连接沉箱上的吊杆；钢丝绳2使用两端绳头连接，中段挂至起重船吊钩。各挡板与锁紧螺母安装妥当。

（3）将吊具整体挂到起重船吊钩上，等待助浮安装施工。

（4）沉箱上驳。采用气囊出运方式，将沉箱移至半潜驳上。为了便于后续起重船助浮起吊施工，应将沉箱移至半潜驳的船艏，并且确保沉箱在起重船的起重范围内，从而实现起吊助浮施工。

（5）移船定位，半潜驳和起重船的船艏相对，保持相对位置，具体锚位及带缆情况如图2所示。沉箱出坞时，半潜驳将下潜，为了确保施工安全，半潜驳的左右艏锚应从起重船的艏锚下部穿过。

图2 助浮锚位图

（6）安装插销钢丝绳。首先安装沉箱前方插销钢丝绳，完成后大钩下降，起重船前移，使大钩位于沉箱中央位置，使用小钩起吊后方支撑梁至后方插销附近，安装后方插销钢丝绳，最后起大钩使吊具稍微受力，再检查调整。若出现钢丝绳受力不均匀、大钩不在沉箱中央等情况，应降低大钩，并进行调整。

（7）试吊。做好试吊前的准备工作，半潜驳甲板上起吊区域范围内禁止人员进入。起吊时，逐渐增大起吊力，观察起重船的起重力读数，达到助浮起吊力后停止增加起吊力。保持该起吊力，观察吊具情况，如有必要，应对吊具进行调整。试吊结束后，降低起吊力，使吊具微微受力。

（8）下潜助浮。沉箱下潜过程中，起重船主钩需要暂缓随沉箱下降以使起吊钢丝绳带力，钢丝绳受力应维持不小于助浮起吊力，以保证沉箱稳定，然后随沉箱下潜，缓慢降下主钩，控制起重船的起吊力不超过扒杆承受范围。

（9）出坞。半潜驳继续下潜，当沉箱底板脱离下部支撑枕木30cm时，使扒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。

（10）出坞完成后，首先将半潜驳移除出施工范围，然后根据情况继续使用起重船或改为方驳进行沉箱的定位、下潜和安装。

（11）解除插销钢丝绳。与安装顺序相反，起重船降下大钩，先使用小钩辅助解除沉箱后方插销钢丝绳；大钩起升至适当位置，起重船后移，解除沉箱前方插销钢丝绳，大钩继续起升，起重船移开，助浮安装施工完成。

4 沉箱助浮吊具应用效果

沉箱重力式码头施工涉及沉箱的出运安装工艺，某些工况下沉箱安装时需要用到助浮出坞工艺。沉箱助浮分两种情形：一种是由于水域深度或半潜驳潜深不足，压载后吃水不能达到浮游稳性要求；另一种是由于沉箱压载后干舷不足，只能在压载达不到稳定要求时助浮。加纳特码LNG码头工程项目中的沉箱助浮属于第一种情况。

在沉箱助浮起吊安装时，可能受到风浪影响，因此在进行吊具设计时，应考虑合理的安全系数。助浮起吊安装过程中，应统一指挥，做到起重船和安装船同步行进，并尽快完成沉箱的就位、充水下沉安装，从而降低安全风险。每次安装完成后，应对吊具和钢丝绳进行严格检查，如出现损伤，应及时更换，避免吊具的疲劳破坏。

针对安装工艺及设备特性进行设计，对助浮吊具进行加工。采用该方法，完成了项目的所有沉箱的安装施工，过程中未出现异常情况，应用效果良好，值得在类似工程中推广应用。

工程实践证明，该吊具的设计可靠，且结构原理简单、容易加工、使用方便，另外所需材料较为常见，成本低、使用效果好，出色地完成了加纳LNG项目的沉箱助浮安装施工。

5 结束语

对于资源缺乏、物价昂贵的海外非洲项目而言，该吊具是沉箱助浮安装的极好选择。在实际应用中，该吊具还存在可改进的地方，如吊杆的止退方式可以改用更加方便快捷的双圆形螺母止退；针对海上风浪条件不好的施工现场，可根据沉箱吊点距离设置横向撑杆，便于钢丝绳的挂取。综上所述，可将该吊具广泛推广应用于相关施工中，为类似沉箱安装施工和计算提供了一定的参考。