一種簡易沉箱助浮吊具的應(yīng)用

程方立

中國港灣西部非洲區(qū)域公司，科特迪瓦 999063 KTDW

1 工程概況

加納特碼LNG碼頭工程項目地處非洲西部、加納南部沿海，緊鄰加納特碼港進(jìn)出港口門附近。該項目的施工內(nèi)容主要包括防波堤、獨立墩式沉箱碼頭、港池航道和基槽疏浚、FRU系泊樁、水下管溝開挖及回填和相應(yīng)的附屬設(shè)施建設(shè)。該項目是加納第一個LNG接收站項目，將新建一個170000m3倉容的LNG碼頭泊位，修建近1000m的防波堤，以及完成近59萬m3的疏浚工作。項目建成后其接收能力為200萬t/年，可滿足該國國內(nèi)30%的發(fā)電需求，對提高加納人民生活水平、推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

加納特碼LNG碼頭項目采用重力式獨立墩沉箱結(jié)構(gòu)，共有靠船墩沉箱（BD型沉箱）2件，系纜墩沉箱（MD型沉箱）5件。沉箱特征參數(shù)如表1所示。

表1 沉箱特征參數(shù)表

根據(jù)現(xiàn)場水深和下潛施工工藝要求，沉箱最大吃水只能達(dá)到9m。經(jīng)計算，此時兩種沉箱均不能達(dá)到自浮穩(wěn)定狀態(tài)，需要起重船助浮并控制吊力分別為298t（MD）和352t（BD）。兩種沉箱均采用4500t半潛駁托運(yùn)至現(xiàn)場下潛，由于水域深度限制，必須用起重船助浮，配合完成沉箱的出塢和安裝工作。

2 助浮吊具概述

常見的沉箱助浮出塢工藝有起重船助浮、浮筒助浮以及氣囊助浮等，由于所需的助浮力不大，并且項目現(xiàn)場有起重船可用，項目采用了起重船助浮方式進(jìn)行沉箱出塢安裝施工。根據(jù)項目部沉箱結(jié)構(gòu)尺寸特征，相關(guān)人員以需要助浮起吊力更大的BD沉箱為研究對象，對所需吊具進(jìn)行設(shè)計，加工和組裝采購的原材料，最終較好地應(yīng)用于施工中。

該吊具為加納LNG碼頭項目沉箱安裝專用吊具，主要由吊桿組件、支撐梁組件及相應(yīng)吊索組成，并經(jīng)過嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)安全驗算。沉箱助浮吊具如圖1所示。

圖1 沉箱助浮吊具圖（單位：mm）

吊桿組件由φ180mm的吊桿主體以及鎖緊螺母、擋板、配重桿、配重板組成。吊桿材料為40Cr，配重桿材料為45號鋼，擋板及配重板材料為Q235B。支撐梁由厚度為8mm、10mm以及20mm的Q235B鋼板焊接而成，總長10600mm，與沉箱寬度相對應(yīng)，兩側(cè)各開240mm的孔并貼板加強(qiáng)，用于穿插鋼絲繩連接軸，通過吊索連接起重船吊鉤。吊索分為支撐梁與吊桿間的鋼絲繩、支撐梁與吊鉤間的鋼絲繩以及2個吊鉤之間的鋼絲繩。吊具吊索具體信息如表2所示。

表2 吊具吊索具體信息表

3 沉箱助浮吊具使用方法

（1）將2條無接頭鋼絲繩圈分別套在起重船2個吊鉤的同一側(cè)，作為限位，在起吊沉箱過程中保證2個吊鉤距離不變。為了保證強(qiáng)度，每個繩圈打雙纏繞。鋼絲繩長度應(yīng)相等，從而使2個吊鉤之間的8個鋼絲繩同時受力。

（2）安裝支撐梁組件，將4條鋼絲繩1和4條鋼絲繩2掛在支撐梁兩端的鋼絲繩連接軸上。鋼絲繩1使用中段連接，兩端繩頭用于連接沉箱上的吊桿；鋼絲繩2使用兩端繩頭連接，中段掛至起重船吊鉤。各擋板與鎖緊螺母安裝妥當(dāng)。

（3）將吊具整體掛到起重船吊鉤上，等待助浮安裝施工。

（4）沉箱上駁。采用氣囊出運(yùn)方式，將沉箱移至半潛駁上。為了便于后續(xù)起重船助浮起吊施工，應(yīng)將沉箱移至半潛駁的船艏，并且確保沉箱在起重船的起重范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)起吊助浮施工。

（5）移船定位，半潛駁和起重船的船艏相對，保持相對位置，具體錨位及帶纜情況如圖2所示。沉箱出塢時，半潛駁將下潛，為了確保施工安全，半潛駁的左右艏錨應(yīng)從起重船的艏錨下部穿過。

圖2 助浮錨位圖

（6）安裝插銷鋼絲繩。首先安裝沉箱前方插銷鋼絲繩，完成后大鉤下降，起重船前移，使大鉤位于沉箱中央位置，使用小鉤起吊后方支撐梁至后方插銷附近，安裝后方插銷鋼絲繩，最后起大鉤使吊具稍微受力，再檢查調(diào)整。若出現(xiàn)鋼絲繩受力不均勻、大鉤不在沉箱中央等情況，應(yīng)降低大鉤，并進(jìn)行調(diào)整。

（7）試吊。做好試吊前的準(zhǔn)備工作，半潛駁甲板上起吊區(qū)域范圍內(nèi)禁止人員進(jìn)入。起吊時，逐漸增大起吊力，觀察起重船的起重力讀數(shù)，達(dá)到助浮起吊力后停止增加起吊力。保持該起吊力，觀察吊具情況，如有必要，應(yīng)對吊具進(jìn)行調(diào)整。試吊結(jié)束后，降低起吊力，使吊具微微受力。

（8）下潛助浮。沉箱下潛過程中，起重船主鉤需要暫緩隨沉箱下降以使起吊鋼絲繩帶力，鋼絲繩受力應(yīng)維持不小于助浮起吊力，以保證沉箱穩(wěn)定，然后隨沉箱下潛，緩慢降下主鉤，控制起重船的起吊力不超過扒桿承受范圍。

（9）出塢。半潛駁繼續(xù)下潛，當(dāng)沉箱底板脫離下部支撐枕木30cm時，使扒桿連帶沉箱一起從塢內(nèi)通過塢門開口向外側(cè)移動，沉箱完全脫出塢門并隨起重船移至距離半潛駁1m以上時，出塢作業(yè)完成。

（10）出塢完成后，首先將半潛駁移除出施工范圍，然后根據(jù)情況繼續(xù)使用起重船或改為方駁進(jìn)行沉箱的定位、下潛和安裝。

（11）解除插銷鋼絲繩。與安裝順序相反，起重船降下大鉤，先使用小鉤輔助解除沉箱后方插銷鋼絲繩；大鉤起升至適當(dāng)位置，起重船后移，解除沉箱前方插銷鋼絲繩，大鉤繼續(xù)起升，起重船移開，助浮安裝施工完成。

4 沉箱助浮吊具應(yīng)用效果

沉箱重力式碼頭施工涉及沉箱的出運(yùn)安裝工藝，某些工況下沉箱安裝時需要用到助浮出塢工藝。沉箱助浮分兩種情形：一種是由于水域深度或半潛駁潛深不足，壓載后吃水不能達(dá)到浮游穩(wěn)性要求；另一種是由于沉箱壓載后干舷不足，只能在壓載達(dá)不到穩(wěn)定要求時助浮。加納特碼LNG碼頭工程項目中的沉箱助浮屬于第一種情況。

在沉箱助浮起吊安裝時，可能受到風(fēng)浪影響，因此在進(jìn)行吊具設(shè)計時，應(yīng)考慮合理的安全系數(shù)。助浮起吊安裝過程中，應(yīng)統(tǒng)一指揮，做到起重船和安裝船同步行進(jìn)，并盡快完成沉箱的就位、充水下沉安裝，從而降低安全風(fēng)險。每次安裝完成后，應(yīng)對吊具和鋼絲繩進(jìn)行嚴(yán)格檢查，如出現(xiàn)損傷，應(yīng)及時更換，避免吊具的疲勞破壞。

針對安裝工藝及設(shè)備特性進(jìn)行設(shè)計，對助浮吊具進(jìn)行加工。采用該方法，完成了項目的所有沉箱的安裝施工，過程中未出現(xiàn)異常情況，應(yīng)用效果良好，值得在類似工程中推廣應(yīng)用。

工程實踐證明，該吊具的設(shè)計可靠，且結(jié)構(gòu)原理簡單、容易加工、使用方便，另外所需材料較為常見，成本低、使用效果好，出色地完成了加納LNG項目的沉箱助浮安裝施工。

5 結(jié)束語

對于資源缺乏、物價昂貴的海外非洲項目而言，該吊具是沉箱助浮安裝的極好選擇。在實際應(yīng)用中，該吊具還存在可改進(jìn)的地方，如吊桿的止退方式可以改用更加方便快捷的雙圓形螺母止退；針對海上風(fēng)浪條件不好的施工現(xiàn)場，可根據(jù)沉箱吊點距離設(shè)置橫向撐桿，便于鋼絲繩的掛取。綜上所述，可將該吊具廣泛推廣應(yīng)用于相關(guān)施工中，為類似沉箱安裝施工和計算提供了一定的參考。