滑板出運大型構件技術在青蘭山原油碼頭工程中的應用

曲俐俐，耿新林，馮海暴

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

0 引言

滑板出運大型構件的系統施工技術國外尚無可參考先例，2006年底中交一航二公司顯浪沉箱預制場臨時采用了MGE材料[1]滑板成功地運移了最大3 000 t大型沉箱至半潛駁7號，使得國內滑板出運大型構件的施工技術基本成熟并正在推廣應用。

1 工程概況

青蘭山30萬噸級原油碼頭工程，位于湄洲灣南岸青蘭山東北水域，碼頭成“蝶”形布置，泊位長度為485 m，水深-27 m，該碼頭共有沉箱12個，沉箱高度從23～28 m，噸位從2 300～2 800 t不等，其中11個沉箱在距離現場10 nmile的泉港預制場預制，受場地限制，預制場為臨時預制場，且沉箱出運口和臺座軸線呈150°夾角,出運口長40.5 m，為斜坡道，因此考慮采用滑板工藝出運沉箱，以達到工藝簡便，減少投入的目的。沉箱預制總平面圖見圖1。

圖1 沉箱預制總平面布置

2 工作準備

2.1 臺座滑板軌道建設

臺座預制區寬為20 m，總長182 m，頂標高7.50 m，滑板軌道沿臺座長度設置兩道，基礎梁為C30混凝土結構，滑板軌道為預埋厚度10 mm的鋼板，鋼板底部焊3道80號槽鋼增加鋼板的嵌固性，鋼板頂面在出運沉箱前焊接2道φ30 mm圓鋼作為軌道限位，滑板軌道軌距為9 m。滑板軌道斷面圖見圖2。

圖2 滑板軌道斷面圖

2.2 陸上卷揚機牽引沉箱系統設置

1號臺座后方側向位置安裝40 t卷揚機，組裝5、4柄動靜滑輪組并穿900 m φ44 mm鋼絲繩按“走10”布置。陸上動靜滑輪組最大和最小伸長間距設置分別為83.5 m和2.5 m（動滑輪組中心至定滑輪組中心距離）。40 t卷揚機牽引沉箱時卷筒上應保留5圈鋼絲繩，即卷筒上鋼絲繩最小長度保留20 m。鋼絲繩一端固定在卷揚機上，另一端用繩卡固定在φ90 mm圓鋼的地錨上。

2.3 材料加工

MGE滑板材料[1]（每塊尺寸：1 000 mm×200 mm×30 mm）、滑板梁（L=19 246 mm）、牽引橫梁（L=9 000 mm）、滑板短軌（L=1 800 mm）、半潛7號接岸短軌（L=690 mm）等鋼結構加工。

2.4 滑道限位的焊接

滑板滑道鋼板中心線兩側175 mm處焊接直徑30 mm圓鋼作為滑板限位，使限位圓鋼內側凈間距為320 mm。圓鋼兩側焊縫通長滿焊，焊接牢固后打磨保證無錯牙。出運沉箱之前，必須將沉箱前端經過滑道上的限位和沉箱后端外露段滑板限位焊接完畢。

2.5 沉箱出運前相關參數計算

2.5.1 沉箱滑動牽引力計算

荷載：取沉箱和滑板的總重力Q=2 800 t；

主要受力物體：華龍板與鋼板；

受力條件：沉箱和滑板的總重力豎直向下作用在滑板上，牽引力F水平作用在滑板梁上，克服滑板與鋼板之間的摩擦，啟動時靜摩擦系數取f=0.08，計算得 F＝f·Q=224 t。

2.5.2 牽引橫梁上的鋼絲繩受力計算

鋼絲繩受到的拉力T，兩鋼絲繩夾角60°，牽引力 F=2T·cos30°，得 T=F/（2×cos30°）=129.3 t。

選用雙股6×61（a）類 φ84（無接頭）纖維芯鋼絲繩驗算：鋼絲繩公稱抗拉強度為1 670 MPa，最小破斷拉力F0=7 777 kN=793 t，安全系數F0/T=6.13＞4，滿足要求。

2.5.3 滑輪組鋼絲繩驗算

選用6×37（a）類 φ44纖維芯鋼絲繩驗算：鋼絲繩公稱抗拉強度為1 670 MPa，最小破斷拉力F0=0.330×442×（1 670/1 000）=1 066 kN=109 t。

10股鋼絲繩：F0總=10 F0=1 090 t

3 滑板出運沉箱工藝過程

預制場呈“一字型”一次預制11個沉箱，第1個沉箱直接用臺車出運到半潛駁7號，第2～11個沉箱采用滑板和陸上滑輪組牽引系統牽引沉箱到1號臺座位置，再改為臺車出運到半潛駁7號上指定位置封固。

3.1 沉箱原位頂升

在沉箱底部指定位置安放8臺500 t千斤頂，千斤頂的頂、底部分別安放600 mm×600 mm×60 mm鋼墊板，千斤頂一次頂升沉箱至+7.67 m，保持沉箱底部距離地面0.17 m，撤出千斤頂溝木蓋板。

3.2 陸設5 t卷揚機牽引滑板入沉箱底

人工撤除沉箱底鋪底時覆蓋在滑道潤滑劑上的塑料薄膜，沉箱底部以外途經的滑板軌道上涂刷潤滑劑后，應立即用塑料薄膜覆蓋以免污染，然后用5 t卷揚機將滑板梁拉入沉箱底部。檢查滑板梁位置符合要求，安裝好牽引橫梁后，落下千斤頂，使沉箱落在滑板梁上，此時沉箱底部標高為+7.60 m。為克服動滑輪后牽引點的高度高于滑板梁的牽引點而產生的豎向分力，在滑板梁前端焊接直立鋼板，防止滑板前端在牽引過程中翹頭變形。

3.3 卷揚機牽引沉箱至指定箱位

插銷連接圓管支撐牽引橫梁與滑板梁、連接短鋼絲繩與動滑輪，檢查鋼絲繩及各連接點，用陸上40 t卷揚機牽引滑板梁使沉箱移動到1號臺座中心位置。卷揚機卷繩速度控制在6 m/min，即沉箱移動速度0.6 m/min（36 m/h）。沉箱被牽引滑移如圖3所示。

圖3 沉箱被牽引滑移

第2、3個沉箱在卷揚機上鋼絲繩的外伸長度（最長83.5 m）滿足使用要求的前提下，直接用2根9 m長的雙股φ84 mm鋼絲繩連接橫梁（與滑板梁銷子連接好）與動滑輪組進行拽拉至指定箱位；第4、5、6、7個沉箱因動滑輪組伸長到最大距離（83.5 m）仍距被拖運沉箱較遠，則把連接橫梁與滑板梁的銷子打開，用2根80 m長的雙股φ84鋼絲繩通過2個150 t卡環分別連接滑板梁進行拽拉；第8、9、10、11個沉箱的拽拉，則需再附加2根80 m長的雙股φ84鋼絲繩與前述的鋼絲繩通過2個150 t卡環連接。出運第4、5、6、7個沉箱采用2根80 m長的雙股φ84鋼絲繩連接進行拽拉沉箱時，在動定滑輪組的距離縮短到2.5 m時停止牽引，拆下2根80 m長鋼絲繩后，用5 t卷揚機牽引動滑輪組和橫梁到被牽引沉箱位置，連接好2根9 m長的雙股φ84鋼絲繩后繼續牽引沉箱至1號臺座中心位置；同樣在出運第8、9、10、11個沉箱時，重復上述工藝流程。沉箱就位誤差控制在20 mm。

3.4 千斤頂再次頂升沉箱

沉箱到達1號臺座中心位置后，用提前安放好的8臺500 t千斤頂再次進行頂升，頂升至+7.67 m，沉箱底部距離地面0.17 m。

3.5 撤出滑板梁和滑板短軌

滑板梁沿設置的鋼支架平臺由臨時固定的5 t卷揚機向前牽引撤出后，由16 t吊機用鋼扁擔吊運至下一個沉箱就位。

滑板短軌沿臺車溝向前撤出，每節短軌用4個5 t千斤頂頂升130 mm后，人工放入拖拉小車，用5 t卷揚機順軌道向前拉出。

3.6 連接短軌后牽引半潛駁上的臺車入箱底

安裝、連接半潛7號接岸短軌，保證連接短軌與鋼軌剛性連接且軸線一致，檢查臺車軌道無障礙物后將半潛7號上的臺車用設置在臺座后面的兩臺臨時固定的5 t卷揚機牽引入沉箱底部。

3.7 落下千斤頂

臺車到達準確位置后（通過設置限位車擋定臺車位）。千斤頂回落，沉箱坐落在臺車上。

3.8 半潛駁7號上的卷揚機牽引臺車上的沉箱上船塢

用船上2臺35 t卷揚機通過“走6”布置的鋼絲繩牽引沉箱上半潛駁7號就位。

3.9 塢上沉箱封固

沉箱到位后，通過軌道前后的插銷封固臺車，用軌道左右的支墩和鋼鍥子豎向支立封固沉箱。

4 結語

滑板出運技術在青蘭山30萬噸級原油碼頭工程中應用，采用卷揚機牽引，滑板車平移，半潛駁7號拖運沉箱下水工藝成功出運完成了11個大型圓沉箱。實踐證明，該工藝出運沉箱具有臺座設計經濟、施工便利、適應性強等特點，具有較好的推廣應用價值。

[1]馬盈三.用新型工程塑料合金材料提高海上設備安全可靠性的探討[J].中國造船，2002（Z1）：9-16.

[2]JTS 167-2—2009，重力式碼頭設計與施工規范[S].

[3]起重機設計手冊編寫組.起重機設計手冊[M].北京:機械工業出版社，1980.