浅谈1335t取水头浮运安装

永泰长荣

工程简述
在LNG码头中，取水口作为后期液化天然气汽化加工的重要结构设施，在整个LNG项目的建设中，都占有十分重要的作用。由于取水口通常需位于最低潮位以下，因此，取水口的施工自始至终均属于水下施工，同时，由于取水口位于海陆交接之处，通常后方陆侧需进行深基坑开挖，其施工区域较为狭窄，取水管涵的结构形式也十分复杂，因此取水口的管涵结构施工成为整个取水口的施工关键。
在进行取水管涵安装前，需先行完成陆域深基坑支护及岸坡开挖，待完成设计要求岸坡角度开挖后，起吊半圆体防波堤，使得该区域同海域联通，采用挖泥船进驻开挖，在整体基槽开挖至-8.5m后，进行混凝土桩基施工，桩基完成后，对管涵安装基础进行碎石整平、土工格栅铺设、模袋混凝土的施工，然后进行取水管涵的安装。
天津某浮式LNG码头取水口工程，取水管涵由1节取水头和9节标准节管涵构成，管涵总长度为77.58m。取水头重1335t，单件标准节管涵重335t，均为空心薄壁结构。管涵轴线同半圆体轴线夹角为68°，管涵高度为3.7m，安装的底标高为-7.6m，顶标高为3.9m。
2 安装工艺比选
取水头重1335t，上底板及下顶板厚度均为0.6m，底面积为334m2，内部空心面积为280m2，空心墙壁高2.5m，墙壁为厚度为0.6m，根据设计院的详细核算，由于墙壁太薄，此薄壁能设计的最大吨位吊点为350t，无法在取水头上设计此吨位的吊点，因此，无法直接进行取水头的起吊安装，需要采取助浮的方式进行安装。
助浮安装的方式有两种，一种是气囊充填助浮，另一种是密封助浮。气囊助浮时，由于取水头的尺寸不规则，气囊难以全部填充，内部气囊助浮能力有限，根据详细核算，内部空心体积为280*2.5=700m3，内部气囊助浮的最大浮力为450t，气囊自重30t，取水头在水中自重1335-534=801t，起吊801-450+30=381t>350t，内部充填气囊助浮难以满足取水头的起吊能力，需要辅助外挂气囊形式安装，但内部充填气囊辅助外挂气囊布置形式十分复杂，况且费用较高，施工操作较难，根据比选决定采用钢结构堵头板密封助浮的方式进行起吊安装。密封后，取水头在水中自重为1335-334*3.7=99t，考慮密封进水不利因素，起吊按照350t考虑，既能满足取水头的起吊要求又大大节约了施工成本。故取水头安装采用钢结构堵头板进行密封助浮，然后进行起吊安装。
3 安装施工工艺及过程
3.1 施工工艺流程图
构件预制—取水头封堵—取水头密封试潜—安装吊索具—浮坞下潜—起重船移至现场驻位—定位安装
3.2 施工工艺
3.2.1 取水头密封
取水头在浮坞103上预制完成后，采用钢结构堵头板进行端头的密封进行助浮下潜起吊安装。传统的堵头板密封结构形式采用的是圆型止水条的方法，而本工程取水头封堵的两端头为平面的墙壁结构，钢结构堵头板无法直接挤压止水条达到密封的效果，根据实际取水头的实际情况，决定采用堵头板结合胶皮的形式进行密封，在水下下潜后通过水压力挤压堵头板及胶皮，达到密封的效果。
密封前，为了消除预制产生的墙壁不平情况，先将墙壁打磨平整，然后在墙壁上贴上2层硬度为20、厚度为3cm的胶皮，在钢结构堵头板上贴一层硬度为20、厚度为3cm的胶皮，然后通过取水头上的螺栓与堵头板上的围囹固定达到密封的效果。
3.2.2 取水头密封试潜
取水头堵头板安装完成后，为了确保安装时的绝对安装，在安装前需进行试潜检查其密封性。下潜前，需要提前将起重船挂好钩，以便在下潜后通过起重船起吊的吨位检查取水头密封效果。密封完成后，取水头同浮坞103一起下潜，在同等水深工况下下潜8小时（根据现场情况计算的安装时间）， 在下潜的过程中，起重船通过起吊取水头的吨位显示为125t，表明取水头达到了密封的效果，可以进行正式的安装。
由于取水头在密封安装完成后，还需要拆除陆侧3空的堵头板，继续进行标准节管涵的连接安装，而在取水头密封安装完成后，堵头板处于水下10m处，水压力为1MPa，无法起吊拆除，故需要设置进出水闸阀待取水头进满水后拆除堵头板。由于取水头分为3个独立的仓，在每个仓设置一个进水闸阀和一个出水闸阀，进水闸阀直径为200mm，压力为1.6MPa，安装在陆侧3个孔侧的底部距底板1m处；出水闸阀直径为150mm，压力为1.6MPa，安装在海侧对应的每个仓的上部，距顶板1m处。
3.2.3 取水头下潜挂钩
下潜前，提前将锁具与吊点连接好，然后进行下潜。下潜时，为了达到安装时的工况，下潜深度与安装时深度保持一致，设计安装顶标高为-3.9m，将浮坞拖至取水口外侧同等水深的区域进行下潜起吊安装。
3.2.4定位安装
在下潜并挂钩完成后，将浮坞103拖离起重船，然后起重船吊住取水头，移至取水口区域进行取水头安装。在起重20吊住取水头移位时，保证取水头始终不露出水面。
起重船吊住取水头移至取水头安装区域时进行测量定位。定位陆侧设两组测量仪器进行定位。取水头预制时在取水头中心轴线上前后预留两个直径 100mm、距端头边30cm、深400mm的预留孔。下潜起吊前用直径90mm的钢管插入预留孔里，并用钢管做斜撑保证定位钢管的垂直度。钢管长9m，保证最高潮时钢管露出水面，安装时陆侧采用两组经纬仪对引至水面以上的钢管进行交汇定位，直至设计位置然后下放。取水头下放后，潜水配合测量利用垂球对取水头安装位置进行复核，定位安装成后潜水下潜解开锁具，取水头安装完成。
取水头安装完成后，需要拆除取水头陆侧（与标准节取水管涵连接接缝侧）的堵头板，潜水配合起重船拆除堵头板后再进行标准节取水管涵的安装。由于取水头处于密封状态，故在拆除堵头板时先让取水头里面进满水保证里外平衡，安装完成后，先打开陆侧3个孔侧的直径200mm的进水闸阀，然后再打开6孔侧的直径150mm的出气闸阀，放水12小时后取水头进满水后，潜水挂好堵头板吊点的钢丝绳进行拆除。
4 结束语
通过密封的形式进行取水头的起吊安装，满足了现场的施工要求，取得了较好的经济效果，总结出了一套新的安装工艺，为类似大型构件的安装提供了借鉴和参考。





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