大型起重船1500t吊运沉箱安装施工技术
以厦门对台渔业基地欧厝避风港B段一期工程为例，探讨起重船吊运沉箱安装 工艺。结合项目特点，通过对两种方案进行比选，确定了采用大型起重船直接起吊、安 装，并对该工艺进行具体分析，旨在为类似工程提供参考。
▶关键词：大型起重船沉箱安装插销
1.工程概况厦门对台渔业基地欧厝避风港 B段一期工程为新建2个DT5000t冷 藏船泊位，采用重力式沉箱结构，沉 箱共计28件，尺寸为长13.65m, 宽 11.80m, 高度11.40m,横向有2个、 纵向有3个仓格，单件重将近850t。2.总体方案比选起重船在海洋工程建设中发挥 出重要作用，在其支持下可完成海上 装卸、结构物建造等相关工作。不同 于常规船的是，起重船在线型主尺 度以及桩排方式上都有其特殊之处： (1)起重船船形普遍选择的是箱形 的方式，其设置的大面积甲板能够为 起重机安装作业创造良好条件；(2)甲板上安装起重机，此设备中心相对 较高，与基线高吃水之比约1.5,相比 之下常规船约为1;(3)从船舶宽度与 吃水之比的角度来看，相比于常规船 的2~3而言，其已经达到了6~14。2.1方案介绍目前针对沉箱的出运、安装主要 设计了以下两种方法。(1)半潜驳出运、安装。该方法 是在沉箱预制完成并质量满足施工 需求后，在气囊作用下利用码头和半 潜驳上的牵引装置将沉箱牵引至半潜 驳甲板上，然后通过半潜驳将其运送 至任务地点，但是该方法需要在200t起重船配合下进行安装。(2)大型起重船直接起吊、安 装。由于本工程位于三航翔安预制厂 北围堤的延长线上，因此在沉箱预制 完成后在气囊和卷扬机的作用下将 其移送至三航翔安预制厂北围堤上， 通过大型起重船及配套的吊具将沉 箱吊起，并通过起重船的锚缆运送至 指定位置进行安装作业。2.2方案比选分析若采用方案一，为实现半潜驳下 潜的作业，拟选取中交三航局厦门分公司预制厂搬迁工程港池为半潜驳下潜坑(港池底标高-13.5m), 再通过 200t起重船组以及1艘大马力拖轮相 配合将沉箱浮吊至指定的安装区。按照设计要求，进入安装区的航道至少 宽60m, 航道底标高需疏浚至-5.00m才能满足沉箱吃水要求。首先科学测 量施工设计进出航道的现有泥面水 深，发现现有深度不足以使沉箱顺利 浮运，因此需要将航道进一步疏浚约 为15×10⁴m², 若疏浚单价按15.0元/m³ 计算，则疏浚作业大约需花费225万；另外，还需要配备1艘锚艇(20万/月)、1艘半潜驳(80万/月)、1艘200t 起重船(50万/月)、1艘拖轮(70万/ 月),沉箱的安装大约要经过3个月的 工期，在船机不计算油水的前提下计算安装费用约为885万。若采用方案二，不使用拟设置的施工航道，拟通过1500t 起重船，利 用码头的有利位置，将沉箱逐渐移送 到北围堤上，同时利用起重船对其进 行起吊安装。该方案只需要疏浚不 满足1500t自航起重船在趁潮安装时 的浅点，疏浚方量约为4.4×10*m³ ,预计花费66万元，另外，还需要配备 1艘1500t 自起重船、1艘锚艇(20万/ 月),沉箱安装的工期可以减少一半，仅需1.5个月，在船机不计算油水的前 提下计算安装费用约为418.5万元。对比以上两种不同的施工方案， 方案二在具体施工时可以有效的避免 与当地渔民养殖区进行重合，同时还 大大缩短了起重船的起吊运输距离， 有效的规避了施工风险，提升了沉箱 安装的施工效率，工期从方案一的3个月缩减为1.5个月，且施工造价也节 约了近一半。因此选取方案二进行沉 箱的施工。3.工艺参数设计3.1吊孔、吊架设计根据沉箱的尺寸及格仓设置6个吊孔，采用强度高韧性好的无缝钢管(外径351mm, 壁厚30mm),6 个 吊孔处于同一标高以确保沉箱起吊时受力均匀。吊架由四根直径800mm,壁厚12mm, 最小屈服点强度为 345MPa,许用应力≥230MPa的钢管焊接而成，呈长方形，其结构尺寸与沉箱的外形尺寸相适应，为9475mm×8300mm.3.2吊架上钢丝绳计算吊架上钢丝绳采用六根钢丝绳进行吊装，钢丝绳与竖直力方向有一个夹角，取其最不利角度45进行计算，其计算过程与吊架下吊钢丝绳相同。本项目最后选择巨力索具股份有限公司生产的柔软性好、强度高的无接头绳圈钢丝绳，该种钢丝绳特别适 用于空间有限或特大型吊装工程，上 部吊架采用6根φ140mm,下部采用 12根φ90mm 的无接头绳圈钢丝绳。 3.3起吊插销插销采用长度650mm的国标钢材质制作而成，插销有2个吊点，每个吊点承受的剪力设计值为 1360.5kN, 插销的容许剪力(安全荷 载)按下式(1)计算：
综上所述，可求得Do=125.5mm, 因此插销直径选用250mm 为宜。4.安装工艺及控制要点4.1施工工艺流程施工准备→起重船移至起吊区→ 起重船挂钩→起吊→起重船移船至候潮区→沉箱安装→脱钩4.2主要施工工艺4.2.1起重船挂钩起重船下钩，挂钩先从一边往另外一边下钩，在吊钩下降时由人工将 分支钢丝绳挂在沉箱吊孔的插销上，待潮位满足起重船吊运吃水深度要 求后，由指挥人员指挥起重船挂钩缓 缓起吊，吊力控制在850t左右。4.2.2起吊当潮水达到起吊要求后，逐步加 大起重吨位，同时缓慢的收回起重船 扒杆，主要是促使起重船的起吊中心 往船的中心点靠拢，确保船舶的安全 稳定。4.2.3沉箱安装因下水位置距安装位置较近，起 重船采用锚缆移位至安装区域进行初定位，待潮水退至沉箱设计顶标高便可进行安装。起重船缓慢放钩将 沉箱沉放下水，海水通过沉箱底部进 水孔灌入沉箱，沉箱开始均匀压水下 沉，起重船的负荷逐步降低到100t 左 右，当沉箱底部距离抛石基床顶面约 300mm时，起重船停止下放吊钩，测 量人员开始对沉箱进行精确定位。在 进行定位时，测量人员通过全站仪确 定沉箱的轴线。为准确控制沉箱的吃 水深度，在完成了沉箱预制后，测量 人员需要在沉箱前后侧标注水尺，有 利于准确孔沉箱的坐标。同时根据起 重船利用自身产生的位移以及船上的调节钢缆，在现场施工技术人员的监 测指挥下将沉箱运送至设计位置，并且各沉箱之间相互紧邻，尽可能的减 少安装缝。由于在抛石基床顶面预留 了1%的倒坡，但是沉箱的底面是水平 的，这就要求在起重船吊起时将沉箱 前壁水平位置向前移动114mm,才 能确保其倾斜坐底时位置符合设计 要求。另外为了达到沉箱倾斜量的要 求，当沉箱位置满足标准后仍需继续 放下起重船吊钩，确保其平稳置于基 床上。当沉箱坐底后，如果技术人员经观测发现其位置与设计存在较大偏差时，应当将起重船再次起钩吊起 沉箱，进行重新安装，直到其位置符 合设计标准。沉箱安装位置满足设计 要求后，将起重船的吊索进行脱钩， 然后进行下一轮的沉箱安装程序。沉 箱安装到具体位置后，技术人员需要在沉箱上设立适当的观测点，定期监测沉箱的位移变化。4.2.4脱钩沉箱安装就位进行脱钩作业，考虑到吊孔位于最低水面下且插销重量达到700多斤，为避免潜水作业人员水下作业和降低施工难度，在插销一侧 焊接滑轮组配合人工进行脱钩作业。
厦门对台渔业基地欧厝避风港 沉箱安装采用大型起重船直接起吊安装工艺，大幅度节约了工程成本， 缓解了企业的船机调配压力，满足工程施工进度的要求，具有良好的经济效益和社会效益。
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