“世越號”打撈尾部鋼梁的開溝安裝方法

朱小東　王偉平　蔣巖　周東榮

摘 要：本文主要介紹“世越號”打撈工程中船艉鋼梁的開溝及安裝施工方法，闡述了施工難點和應對措施，尤其是海底泥石十分堅硬的情況下開溝清泥方法，為今后泥質堅硬的沉船打撈項目提供了寶貴的經驗借鑒。

關鍵詞：托底鋼梁；開溝犁；整體打撈；吸泥管

中圖分類號：U671 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）07-0019-03

1 背景介紹

韓國“世越號”輪船于2014年4月16日發生下沉，遇難人數達304人。沉船地點在韓國西南海岸，當地水深44m左右，難船下沉時發生90度傾斜，最終左舷著泥。韓國海洋水產部于對全球招標，明確要求不破壞船體前提下整體打撈“世越號”。交通運輸部上海打撈局于2016年7月中標，8月中旬開始對“世越號”進行整體打撈作業。

由于船舷鋼板較薄，用傳統扳正起浮打撈方法很容易對難船造成損壞，為此，上海打撈局設計了船底安裝托底鋼梁，雙抬浮駁整體抬浮起吊的安裝方法，即首先安裝船底33根鋼梁，再在難船兩端安裝起吊鋼絲，起吊鋼絲兩端分別連接船底鋼梁端頭和雙抬浮駁上的鋼絞線端頭，利用鋼絞線液壓提升原理將難船整體抬浮出水。這種方法可使難船按原姿態整體起浮，且船體不受破壞。安裝托底鋼梁是本次打撈工程的重點和難點，尤其是船艉鋼梁的成功安裝，為本次打撈工程的順利推進奠定了堅實的基礎。

2 船艉開溝方法介紹

本次打撈工程托底鋼梁安裝分為船艏和船艉安裝兩個階段。船艏安裝鋼梁采用浮吊船大力號起吊船艏后，由施工船深潛號與聯合正力配合將18根鋼梁作為一整體拖拉至難船船底設計位置；船艉安裝鋼梁則需要先利用除泥工具對船底鋼梁安裝區域排泥，再將鋼梁拖拉至船艉底部設計區域。由于沉船海域水流很快，故一次性除泥范圍不能太大，否則在水流影響下除泥區域會有較多淤泥回填，影響工程進度。現場每次清除單根或兩根鋼梁安裝區域泥石后立即安裝鋼梁至船底設計位置，再進行下一根鋼梁（或兩根鋼梁組合體）除泥和安裝作業。

本次工程設計在船艉安裝10根鋼梁，安裝前需要對船艉鋼梁安裝區域除泥。剛開始清泥時嘗試了許多水下除泥工具，如非接觸式開溝機、大口徑吸泥管、水下爬行式吸泥設備等，由于沉船區域海底地質基本是粘土與石塊混合物，即使用大功率大流量非接觸式開溝機（最大功率1300kw，最大流量30000m3/h），也只能清除海底表層松泥，現場實驗時最大挖溝深度0.7-0.8m，無法再繼續挖深；用大口徑吸泥管清泥時管口容易被較大的石塊卡住，清泥效果也不佳。

為了提高船艉區域的清泥效率，上海打撈局設計了多種開溝犁，并經過多次現場實驗和改造，最終順利將船艉10根鋼梁安裝至設計位置。最初嘗試的1#開溝犁如下圖：

1#開溝犁長4m，寬2m，高0.5m，本體重6.3噸，本體前、后壓載框中分別放置壓鐵配重3.6t、2.6t，拖拉清泥時利用本體前端的犁齒先將硬泥刮松，再利用犁頭將松泥排向兩側。1#開溝犁的拖拉清泥實驗由施工船大力號與深潛號完成，大力號與深潛號分別位于難船甲板側和船底側（如圖3所示），深潛號140T深沉補償吊將1#開溝犁吊放至難船船底外側，開溝犁兩端拖拉鋼絲分別連接大力號和深潛號絞車，進行來回拖拉排泥作業。試拉結果1#開溝犁前方泥石堆積越來越多，開溝犁拖拉的松泥很難排出船底，拖拉阻力越來越大，以至于經常卡頓，清泥效果較差。

之后現場對開溝犁進行了多次改造，主要是配重和外形的改變，以下是現場進行改造后的若干開溝犁圖片：

由于沉船船艉底部與海底間隙很小，以上改造的開溝犁拖拉作業時松泥仍很難排出船底，影響作業效率。為了在開溝的同時將松泥排出船底，現場對開溝犁繼續改造成對稱簸箕型7#開溝犁，該開溝犁長3.5m，寬2m，高0.45m，前后對稱，兩邊有擋板，中間是隔離板，犁頭沿寬度方向由一排尖齒構成，可以鏟起粘土石塊混合物，鏟起的泥石混合物被鏟到開溝犁的斗（由擋板和隔離板圍成）里面后，由施工船將開溝犁拖拉出船底一定距離，在船外將鏟出的泥石混合物倒掉。7#開溝犁圖片如下：

該7#開溝犁進行拖拉排泥效果良好，在開溝的同時又可以將松泥排出船底，大大加快了船底清泥效率。后來現場又將7#開溝犁加寬，由原來的2m加寬至4m，這樣可以來回拖拉出兩根鋼梁的溝寬（單根鋼梁寬度1.8m），清泥效率更高。

3 船艉鋼梁安裝

船艉鋼梁安裝思路：利用開溝犁將鋼梁安裝區域溝形挖好后，由施工船大力號將鋼梁吊裝下水，下放到難船船底外側，鋼梁兩側拖拉鋼絲分別連接至大力號和深潛號的拖拉絞車，再由大力號與深潛號配合將其拖拉至設計位置。

船艉鋼梁共10根，編號為：19#～28#（船艏鋼梁編號為1#-18#）。其中19#、20#、27#、28#為單獨的四根鋼梁，其余6根分為3組，每2根鋼梁拼接為一組，即共3個鋼梁組和4根單獨的鋼梁。

單根鋼梁結構相同，長26.5m，寬1.8m，高0.9m，空氣中重量約45噸，鋼梁兩端吊耳分別連接起吊鋼絲用。結構圖如下：

隨著開溝犁的不斷改進，特別是7#開溝犁制造出來后，開溝犁挖溝效率明顯提高。為了再次提高現場鋼梁安裝進度，現場提出了加寬開溝犁寬度（9#開溝犁），同時兩根鋼梁連接為一個整體進行安裝的方法。將船艉剩余的六根鋼梁分為三組，每兩根焊接為一整體。對于兩根鋼梁拼接，施工現場采用連接板將兩根鋼梁焊接為一個整體，然后整體吊裝下水，并拖拉至設計位置。下圖是21#-22#鋼梁拼接示意圖：

單根或兩根鋼梁組合體安裝步驟為：

（1）鋼梁上安裝好拖拉鋼絲、起吊鋼絲、定位信標等；

（2）潛水探摸確認鋼梁安裝區域溝寬、溝深已達安裝需求；大力號起吊單根鋼梁（或兩根鋼梁組合體），旋轉吊機，將鋼梁吊至船艉；

（3）深潛號靠近鋼梁端頭，連接鋼梁船底側拖拉鋼絲至深潛號主拖纜；

（4）大力號將鋼梁下放到難船船底外側海底；

（5）潛水員水下連接鋼梁甲板側拖拉鋼絲至大力號船艉絞車拖拉鋼絲，并解脫鋼梁起吊鋼絲；

（6）大力號與深潛號配合拖拉鋼梁到設計位置；

（7）潛水員解脫拖拉鋼絲；

（8）潛水員水下對鋼梁進行臨時固定。

4 鋼梁水下臨時固定

由于沉船海域水流很快，船艉安裝的鋼梁很容易受水流影響發生滑移，需要對鋼梁進行臨時固定。鋼梁下水前需在鋼梁指定位置焊接綁扎固定用眼板，鋼梁拖拉到位后，潛水員水下通過鋼絲和手板葫蘆將鋼梁與沉船連接到一起，從而完成鋼梁的臨時綁扎固定。沉船連接點一般選擇強結構物或在沉船開孔，開孔位置一般選在橫向肋骨兩端，鋼絲穿過橫向肋骨，再和固定用手扳葫蘆或鋼絲連接。連接好鋼絲和葫蘆后，收緊手板葫蘆，完成鋼梁的臨時綁扎固定。

5 總結

本次“世越號”打撈工程難度之大前所未有，尤其是船艉安裝鋼梁，現場歷時5個月才將船艉10根鋼梁安全順利安裝至設計位置。由于難船周邊泥質太硬，大石塊較多，期間嘗試了許多清泥方法，包括大功率非接觸式開溝機、爬行式吸泥設備、大口徑吸泥管以及多種現場改造的開溝犁，通過大量現場實驗及改造，終于改造出船底清泥效果較好的開溝犁，并順利將鋼梁安裝至設計位置。本次船艉鋼梁的成功安裝，為本次打撈的順利完成奠定了堅實的基礎，也為以后類似泥質條件下的打撈提供了寶貴的經驗。

參考文獻：

[1] 張國光.海底管道開溝犁及其設計分析.油氣儲運，1989，8（2）.

[2] 徐嘉梁.拋土開溝犁設計方案探討.江蘇理工大學學報，1998，19（4）.