錨固基礎(chǔ)的安裝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

彭甲志 商獻(xiàn)嶺 李盼 閆慶賀

摘 要：錨泊系統(tǒng)的錨固基礎(chǔ)是海上浮式結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)設(shè)施，錨固基礎(chǔ)的穩(wěn)固是大型船舶靠泊及海洋工程結(jié)構(gòu)物安全運(yùn)行的關(guān)鍵。錨固基礎(chǔ)一般為鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級為C30，錨固基礎(chǔ)一般直徑較大，重量較重，運(yùn)輸和海上安裝的難度較高，風(fēng)險(xiǎn)較大。

關(guān)鍵詞：錨固基礎(chǔ);深海;結(jié)構(gòu)物形式;結(jié)構(gòu)物吊裝;錨泊系統(tǒng)

1 項(xiàng)目介紹

某項(xiàng)目的施工任務(wù)為預(yù)制、裝船、運(yùn)輸和海上安裝2塊錨固基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物，單個(gè)錨固基礎(chǔ)直徑20m，高4.1m，單件空氣中重量為2505t，水下重量為1503t。錨固基礎(chǔ)擬用一艘半潛駁船靠某碼頭進(jìn)行預(yù)制，然后拖往施工現(xiàn)場，由某大型起重船進(jìn)行海上安裝。錨固基礎(chǔ)的安裝是錨泊系統(tǒng)安裝的重要環(huán)節(jié)，主要施工工藝流程為：

錨固基礎(chǔ)安裝施工工藝如圖1所示。

2 施工總體方法

半潛駁下潛作業(yè)前，需要在施工現(xiàn)場選取一處合適的下潛水域，水深在-12.0m～-13.0m左右，下潛區(qū)離安裝區(qū)不宜太遠(yuǎn)。下潛區(qū)到安裝現(xiàn)場的水深必須滿足起重船的安全吃水要求。錨鏈在錨固基礎(chǔ)下水前預(yù)先安裝好，錨鏈另一端用鋼絲繩連接到甲板，方便最后水鼓安裝。錨固基礎(chǔ)的安裝擬使用起重船4000t的主鉤進(jìn)行，錨鏈的安裝使用1個(gè)副鉤（1×800t）同時(shí)進(jìn)行。待錨固基礎(chǔ)安裝位置符合設(shè)計(jì)要求后再將水鼓放到水中。

3 施工主要步驟

3.1 拖輪拖帶起重船、半潛駁到預(yù)定的下潛海域。起重船艏拋一對八字臨時(shí)錨，艉拋兩個(gè)八字錨，尾錨錨位為1#錨和2#錨。1#錨不受力，收緊其它3根錨纜。半潛駁在起重船的北側(cè)拋一個(gè)臨時(shí)錨，在拖輪的協(xié)助下靠泊起重船右舷。起重船將半潛駁上錨艇吊下水。

3.2 錨艇拋起重船的淺水錨，起重船調(diào)整一對艏錨到3#、4#錨位，艉錨錨位不變，再連接右后方淺水錨。半潛駁靠泊起重船，并隨起重船移船到下潛區(qū)就位。錨艇拋半潛駁的5#、6#錨。工程施工人員測量半潛駁船周圍的水深，確保下潛區(qū)的水深能滿足半潛駁船下潛要求。

3.3 起重船升起扒桿并旋轉(zhuǎn)主鉤對準(zhǔn)錨固基礎(chǔ)，松下主鉤到適當(dāng)高度。起重工人穿掛起重吊索具，聯(lián)合檢查起吊索具穿掛的安全情況，確保起吊屬具符合安全要求。之后起重船放松連接半潛駁的兩根尼龍纜。往西南側(cè)移船，離開半潛駁船舷約20m左右，同時(shí)下降主鉤，讓主鉤吊索不受力。

3.4 半潛駁選擇在當(dāng)日低平潮前壓水下潛，在最低潮時(shí)讓半潛駁壓水?dāng)R坐在海床面上。下潛過程中起重船根據(jù)半潛駁的下潛情況，適當(dāng)放松吊鉤及連接半潛駁的尼龍纜。直到其下潛到船尾擱坐后，起重船調(diào)整錨纜及吊鉤位置，起吊錨固基礎(chǔ)。

3.5 起重船吊起錨固基礎(chǔ)后，離開半潛駁到適當(dāng)?shù)陌踩嚯x，半潛駁排水起浮并絞離潛區(qū)，系泊5#、6#錨位。起重船吊著錨固基礎(chǔ)到錨固基礎(chǔ)的2號點(diǎn)進(jìn)行舷側(cè)安裝。安裝過程，測量員進(jìn)行全程實(shí)時(shí)GPS安裝定位。當(dāng)錨固基礎(chǔ)的平面位置符合設(shè)計(jì)要求后，松下起重船主鉤，讓錨固基礎(chǔ)沉落在設(shè)計(jì)的海床上。潛水員下水檢查錨固基礎(chǔ)的狀態(tài)并進(jìn)行錄像，確保錨固基礎(chǔ)平穩(wěn)坐落在海底后，經(jīng)業(yè)主或監(jiān)理工程師認(rèn)可，潛水員拆除水下起重索具。

起重船副鉤將2號錨固基礎(chǔ)的錨鏈朝1號錨固基礎(chǔ)的方向平順攤鋪到海底。完場錨固基礎(chǔ)安裝。

4 吊點(diǎn)設(shè)計(jì)及載荷計(jì)算

4.1 本項(xiàng)目采用4000T吊船起吊錨固基礎(chǔ)，錨固基礎(chǔ)水面上重量為2505t，水下重量為1503t。擬采用8個(gè)預(yù)埋在混凝土結(jié)構(gòu)中的吊耳進(jìn)行起吊。吊點(diǎn)布置圖如圖8所示。起重船主鉤共8個(gè)吊點(diǎn)，按照6個(gè)吊點(diǎn)平均受力計(jì)算：

每個(gè)吊點(diǎn)采用1.3的動(dòng)載系數(shù)，則每個(gè)吊耳的載荷為：

4.2吊點(diǎn)眼板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及吊點(diǎn)說明

吊點(diǎn)眼板采用Q345材質(zhì)鋼材制作;

吊點(diǎn)處的混凝土需留出凹槽，便于潛水員解除卸扣;

混凝土預(yù)制錨基礎(chǔ)安裝完成解除卸扣后，潛水員水下再安裝凹槽蓋板;

混凝土錨固基礎(chǔ)的系泊錨鏈每條重量為185t，使用起重船的800t副鉤同時(shí)起吊。

5 錨固基礎(chǔ)吊索配置

5.1 起重船安裝2個(gè)水下重量1503t錨固基礎(chǔ)，錨固基礎(chǔ)中心至起重船的吊機(jī)中心的最大跨距75m。

5.2 主要吊索具選取

1）下吊索——4條φ110×116m鋼芯鋼絲繩（壓扣槳環(huán)）;

2）上吊索——4條φ180×12m鋼芯鋼絲繩（壓扣槳環(huán)）;

3）8個(gè)300t卸扣和4個(gè)500t卸扣。

4）配完吊索后的吊高為35.05m，錨固基礎(chǔ)中心至起重船吊機(jī)中心的最大跨距75m。

5.3 鋼絲繩強(qiáng)度校核

下吊索校核：起吊時(shí)，下吊索選用4條φ110×116m鋼芯鋼絲繩（折四使用），該鋼絲繩破斷力總和9860kN，破斷力為9860÷1.33=7413KN。起吊負(fù)荷為1503×9.8=14730KN時(shí)，單根該鋼絲繩的安全系數(shù)：

n=（7413×0.8）/（（（14730÷16）÷cos12.54°）×1.2）=5.24，滿足安全要求。

式中：7413kN為φ110mm鋼芯鋼絲繩破斷力;

0.8為鋼絲繩折減系數(shù);

16表示該鋼絲繩受力總根數(shù);

12.54°為吊索角度;

1.2由風(fēng)、波浪或起吊不平穩(wěn)帶來的動(dòng)載影響。

上吊索校核：

上吊索選用4條φ180×12m鋼芯鋼絲繩，鋼絲繩破斷力為2359×9.8=23118KN。起吊負(fù)荷為1503×9.8=14730KN時(shí)，單根該鋼絲繩的安全系數(shù)：n=（23118×0.8）/（（（14730÷8）÷cos12.54°）×1.2）=8.1，滿足安全要求。

6 結(jié)束語

錨固基礎(chǔ)為大型預(yù)制構(gòu)件，其裝船運(yùn)輸、海上安裝難度較大，工程具有吊重大，水深變化快，工期緊，質(zhì)量要求高的特點(diǎn)。為保證安全、質(zhì)量的情況下完成錨固基礎(chǔ)安裝工作，錨固基礎(chǔ)的裝船設(shè)計(jì)、運(yùn)輸設(shè)計(jì)、海上吊裝設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)必須精確無誤，隨著我國海洋工程發(fā)展逐步走向深海，船舶和海洋結(jié)構(gòu)物錨泊系統(tǒng)的應(yīng)用將更加廣泛，錨固基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用擁有較好的適應(yīng)性及發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]交通部《港口工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)（JTJ221-98）》;

[2]交通部《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范（JTJ290-98）》;

[3]《水運(yùn)工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)（JTJ269-96）》;

[4]《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》（JTJ268-96）;

[5]國家和地方政府頒布的有關(guān)技術(shù)法規(guī)和規(guī)。

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