陆域预制沉箱采用半潜驳出运下水新工艺
本文介绍陆域预制沉箱的一种新的出运下水方法。该方法采用设有异型船艏的半潜驳及搭岸结构,可使 沉箱安全、平稳牵引上船,且无需对船体吃水进行即时调整。该工艺投资省、投产快、效率高、通用性强,为远 离专用沉箱预制场的工程建设项目采用沉箱结构创造了条件。具有较好的推广价值。关键词:沉箱;半潜驳:出运下水
NewTechnologyof launchingCaissonsPrefabricatedonLand UsingSem i subm erged Barge
Abstract Anaw method of launching caisons prefabricated on land is introduced in thepaper Thesem rsubmerged barge withspecal-shaped bowandthestructurelinkingup with bank was usedin thismethodThecaisonswere towedonbargesteadilyandsafelyandthedraughtof bargehullneedn'ttoadjusttimehyThetechnolbgyisof generality,saveinvestnent,goingintooperatonqucklyandhigh effcencyandereatesfavoursconditonsfortheonstructionsitefarfromthespecialicedcaissonprefabricatingyardIthasgoodpopularivredvalue Key wordscaissons sani-sulmergedbarge, lhunching
1前言沉箱结构由于其整体稳定性好,水下作业量小,施工 速度快,工程造价较低等优点而广泛应用于码头、栈桥、防 波堤、海上孤立墩等海工建筑物。但由于受预制条件的限 制,通常需要在专用场地预制沉箱,其下水设施建设周期 长,费用高,因而在远离专用沉箱预制场的地区就难以采 用沉箱结构。因此,在工程建设地点设置临时预制场,采 用简单、方便、价廉的下水设施是长期研究探讨的课题。1994年10月,为了开拓经营的需要,我公司正式向局 提交了“采用半潜驳运载沉箱下水新工艺”的方案,并获 准实施。该方案系用旧方驳改造起步。1995年11月完成了 将一艘旧方驳(方驳85)改造成可出运沉箱的半潜驳,并 进行了空载和重载下潜试验。水,至1999年2月底,已顺利下水1200t沉箱47个,半 潜驳各项性能指标均达到设计要求,采用半潜驳运载沉箱 下水工艺实用可靠。2 陆域预制沉箱的常用下水方法以往陆域预制沉箱的常用下水方法主要有三种,但这些方法若用于临时预制场,则存在许多不足:(1)斜坡滑道溜放下水首先将沉箱牵引到台面水平的斜架车上,然后通过卷 扬机释放牵引钢丝绳,沉箱随同斜架车在重力作用下,沿水下滑道徐徐入水,达到一定吃水深度后,沉箱起浮下水。这种方法需要预先建造长达一百余米的水下滑道,相 应的深水航道,以及斜架车等专用设备。投资高,施工准 备期长,且工程完工后水下滑道无法回收。
1998年5月半潜驳正式用于烟台港三期工程沉箱下
(2)座底浮船坞运载下水首先将沉箱牵引到与岸壁连接的座底浮船坞上,浮坞 排水起浮连同沉箱一起拖至深水区驻位,浮坞注水下沉, 至一定吃水深度,沉箱起浮下水。该法需要建造坚固的水下浮坞座底基础(含基础梁),基础梁顶标高的精度要求 高,以及购置价格高昂的浮坞,设备投资高而利用率低,工 程完工后水下基础也无法回收。当岸壁前水深较深或地质 较差时,水下基础的费用很高。特别是有现成岸壁可利用 时,该方法也不适宜采用。(3)起重船吊运下水用起重船将沉箱从岸壁上吊起放入水中,该法需购置 大型的起重船和建造深水港池,投资费用高,设备利用率低。总之,上述方法都不能以较短的时间、较低的造价形
筑箱上组成沉箱下水的施工能力,故不宜在远离固定沉箱预制场的 地区设置临时预制场, 一次性建造沉箱重力式水工工程。 3 半潜驳运载沉箱下水新工艺介绍采用半潜驳运载沉箱的下水新工艺,是针对已有沉箱 下水方法存在的不足,为陆域预制沉箱提供了一种通用性 强、现场临时工程量小、投资低、施工准备期短、适宜流动 施工的下水方法。新工艺中(图1)所用的半潜驳设有可搭 岸的、纵剖面为矩形的异型船艏,岸壁设有与之匹配的承 台和支座。整个船体尺度、内部结构及设备配置均按要求 出运下水的最大沉箱尺寸、重量及吃水等指标进行设计。
元箱下水起
图1 沉箱下水示意图
承台由砼或钢筋砼构成。支座可用重轨、型钢等材料制作。陆域预制沉箱的上船及下水程序如下:(1)半潜驳垂直靠岸,初步就位。(2)半潜驳注水调整船舶艏艉的吃水,当船艏高于支座 面20m左右时,准确调整船位使船与岸的台车轨道对接, 然后注水使船艏支承于岸壁承台支座,同时将船体调平。(3)将运输台车牵引至提前顶起的沉箱下就位,并使沉箱 坐于台车上。用设于半潜驳上的卷扬机通过滑轮组,将其牵引 至半潜驳船艏甲板上,并用螺栓铁楔将台车与船体固定。(4)调整压载舱内的压载水,使艏部离开台座,船舶离岸, 然后拖运至选定的下潜水域。该水域应有足够的水深,海底应 较平整。水深不足时可适当挖泥并抛砂垫层找平。(5)按半潜驳下潜程序要求向压载舱注水,使船体倾斜 下水至沉箱达到起浮吃水要求时,沉箱与船体分离,沉箱浮 于水中,即可用拖轮拖走。(6)半潜驳排水起浮,当干舷达到0.5m 以上时,即可 拖带返航进行下一轮作业。在本工艺中,沉箱从岸端牵引上半潜驳时,船系处于漂浮 状态,如何使沉箱能安全平稳地上船十分关键。解决的思路是:似一直角三角形的棱柱体,直角三角形的底边为支座至船艉的 距离,高为艉吃水增加值,棱柱体长为船宽。其浮力力臂等于 浮心至支座的距离,即上述直角三角形底边长的2/3,由于船 体较长,浮力力臂比沉箱的重力力臂大得多,因而船舶艉吃水 增加不大。纵倾也小。同时船艉至支座的距离远比支座至艏端 的距离大。故实际船岸轨顶错牙极小。以半潜驳长70m, 宽20.8m, 沉箱重1200t, 沉箱重心 至台车尾轮(即岸端)间距6m 为例,简化计算如下:
从上例可知,沉箱上船后艉吃水只增加0. 197m,船 舶3000t 甲板货物或出运1200t 沉箱时,其稳定性能满足规
纵倾2 .8%,船岸轨顶错牙仅1 .4mm。加上沉箱从岸牵引上范要求。运载货物时航区为二类海区,即在中国沿海均可通
船的时间不足10min,且乘潮作业,实际值还小,故沉箱可航。
安全平稳地从岸牵引上船,且毋需对船体吃水进行即时调船甲板部分,除原方驳应有的靠船等设施外,在船艏的
整。甲板上焊有长18m,40mm×200mm 扁钢构成的台车轨道,
4 半潜驳主要技术性能及设备配置两轨中心距为7.20m, 轨道下为长18m的纵向水密舱壁,满
经研究选取公司现有方驳中长度最长、载重量最大的足了沉箱运行的强度要求。在其两侧还设有中心距离14m
一 艘1500t 方驳(方驳85)改造成能出运沉箱的半潜驳。的两道非水密纵向舱壁,其甲板面同样可焊轨道,用于较长
4.1方 驳 8 5 性 能沉箱的出运。
尺度:总长69. 15m, 型宽14.0m, 型深3.90m;在船艉部甲板上设置了高1.0m 的平台,其上设置一台
空载吃水:艏0.7m, 艉1 . 0m;10t卷扬机,作为牵引沉箱上船的动力,卷扬速度8 .5m/
设计吃水2 . 7m时,总排水量为2500t, 载 重 1 8 0 0t, 称min,配三并滑轮组,拉力约60t (台车运行阻力参考我公司
1500t 级方驳。两个沉箱预制场运输撬车实测摩擦系数f约为0 .03~0 .05
4.2半潜驳性能估算,满足沉箱牵引需要),台车运行速度约1.4m/n ime
根据公司近年来在青岛前湾港,日照一、二期杂货码头在艉部的同一平台上设置5t 、8t 锚机各两台,8t 锚机
以及烟台西港池一、二期工程中所用的沉箱尺度分析,结合为后锚锚机,也是半潜驳下潜时固定船艉的主锚机,5t锚 机
方驳85的性能,本着经济实用的原则,确定改造成出运沉为前锚锚机。平台中部为船员室,其顶部为操纵室。
箱的半潜驳性能为: (2)机舱部分船长:70m ( 原 船 长 不 变 , 另 加 搭 岸 异 型 船 艏 长 全船除机舱、燃料舱、淡水舱、循环水舱外共设有14个
0.85m);船宽:20.80m(原船宽两侧各加宽3.40m);型深:3.876m(梁拱向两侧延伸);设计吃水:2.81m;载重量 :3000 t;甲板荷载:8.0t/m²;半潜性能:船舶纵倾≤12;最大潜深≤15.5me下水沉箱:重量≤1200t;长度≤18m 为宜;宽 度 1 2m(带趾)时最大吃水≤9m; 作业条件:波高≤0.5m;横向流速:≤0.5m/s。操作时间(潜、浮)2~3h;台车性能:长度13 .20m;轨距7.20m;承载1200te压载水舱,舱总容量约4700t。新增250CL-25A 压载水泵 两台,每台流量443m³/h, 扬程20m,作注排水主泵。原船 有 两 台BA-18 压载泵,每台流量150m³/h, 扬程16m, 作 为备用泵。发电机组:利用原船75KW和24kW发电机各一台,新增N TA14-G,200KW主发电机组一台,主发电机用于全船动力,75kW发电机组为副发电机,在主发电机发生故障 时应急使用,保证全船安全。(3)操纵室半潜监测遥控装置是选用交通部上海船舶运输科学研 究所设计制造的CFYR型监测遥控装置,该装置已用于国 内多艘浮船坞上,结构先进合理,性能可靠。能监测船舶各压载水舱的液位、船舶四角吃水、船舶纵倾和横倾。能遥控二台主压载水泵,二台备用压载水泵,27台压载阀,并显示机舱内设备的主要参数,所有操作均在操纵室内进行,监测 台具备遥控模拟板功能,操作直观。5烟台港三期工程沉箱下水实例
当沉箱高度较高,稳定吃水超过本船能力时,可采用以 下方法解决:①用200t起重船配合吊扶下水;②下水后二次接高。4.3船体改造及设备配置情况(1)船体及甲板机械将原方驳85船体加宽,两侧各加宽3.40m, 改造后船 宽为20.80m, 其船长及型深不变,并在船艏部分增设搭岸 结构,纵向加长0.85m, 高为1 . 182m, 宽与船宽一致。改造后的船体甲板按《1989年钢质海船建造规范》核算,运载5 1994-2009 China Academic Journal Electronie方驳85改造成为半潜驳于1995年11月完成,并进行 了空载下潜试验和用200t起重船吊运一组小型沉箱(合计重约1200t) 进行下潜出运的重载试验,完全满足设计要 求。1997年5月,山东石岛黄海船厂修船码头改造工程需 用小沉箱4个,沉箱尺寸为12.2m×10m×6.8m, 每个沉箱重480,吃水4m。在青岛预制后,用500t 起重船装半潜驳。 由于沉箱吃水小,4个沉箱一次装船运往石岛现场,半潜驳下潜用拖轮逐个牵引离船直接安装,取得既快又省的效果。
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