在某大型船脫淺救援項(xiàng)目中破除海底吸附力的應(yīng)用

蔣哲?周東榮?張立

摘? 要：介紹在某大型船脫淺救援項(xiàng)目中利用破除海底吸附力的實(shí)踐應(yīng)用情況，此方案經(jīng)過將非開挖定向鉆機(jī)和配套的水泵空壓機(jī)整合成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，利用鉆桿向船底吹氣吹水，從而大大降低了海底吸附力。本文首先對(duì)某大型船舶的脫淺救援應(yīng)用進(jìn)行了介紹，并展望此類工藝的未來應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：脫淺救援；沉船打撈；非開挖；定向鉆機(jī)；海底吸附力；破除吸附力

0 引 言

在沉船或其他裝置的打撈領(lǐng)域，由于沉船等水下結(jié)構(gòu)物一般會(huì)部分陷入海底泥下，在打撈上浮時(shí)，會(huì)形成很大的海底吸附力，海底吸附力會(huì)受到水底的底質(zhì)和沉船沉沒狀態(tài)等因素的影響，只能靠經(jīng)驗(yàn)估算，很難準(zhǔn)確估算和判斷，也難以采用模型試驗(yàn)測得，有時(shí)候這個(gè)海底吸附力卻可以很大，給沉船打撈帶來很大的困難。海底吸附力一直是沉船打撈領(lǐng)域的一個(gè)痛點(diǎn)問題，成為沉船打撈起重噸位計(jì)算時(shí)最不確定的因素，增加了打撈作業(yè)的不確定性。

上海打撈局于2022年8月順利通過了國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目《大噸位沉船整體打撈關(guān)鍵技術(shù)與裝備研制》的驗(yàn)收評(píng)審，其中包含一種海底定向鉆機(jī)，該類鉆機(jī)主要用于解決沉船船底穿引起吊鋼絲的需求。在海底定向鉆機(jī)的應(yīng)用研究中，我們拓展了一種可能的應(yīng)用方向，那就是在鉆桿上開孔，將鉆桿鉆入沉船底部，往鉆桿中注入高壓水或者空氣，擾動(dòng)沉船底部的底質(zhì)，破除沉船打撈時(shí)的海底吸附力。這一構(gòu)思形成了基本方法和技術(shù)儲(chǔ)備，進(jìn)行了初步試驗(yàn)并申報(bào)了專利。

2022年9月中旬，多個(gè)臺(tái)風(fēng)肆虐長三角，造成多座平臺(tái)、船只纜繩破斷漂移擱淺。其中某大型船（以下簡稱擱淺難船）擱淺在某船廠塢門外。為對(duì)其進(jìn)行脫淺救援，計(jì)劃采用前述的定向鉆機(jī)破除海底吸附力的方法作為輔助，前期的技術(shù)儲(chǔ)備可以用于實(shí)踐。

1 某大型船破吸附力方案

該大型船長200 m，寬50 m，陷入泥下經(jīng)探測為3 m左右，在采用專用定向鉆機(jī)破除海底吸附力的方案討論中，初步計(jì)劃攻入20根開孔鉆桿到擱淺難船的船底（考慮2道余量），由于在碼頭近旁，計(jì)劃從碼頭方向使用3臺(tái)定向鉆機(jī)攻進(jìn)，如圖1所示。

技術(shù)方案有2種可選。第一種A方案是攻進(jìn)后鉆頭穿過船底到對(duì)面出泥并再向前出水面，在對(duì)面配合的工作母船上將一根帶開孔的軟管連接到鉆頭上，然后鉆機(jī)回拖軟管，從工作母船上用空壓機(jī)向船底吹氣，依次攻進(jìn)20余道。

第二種B方案是定向鉆機(jī)將鉆頭后的第一根鉆桿直接開孔，鉆頭鉆到船底就停下，將鉆機(jī)出桿虎口處鉆桿卸開，擰上轉(zhuǎn)接口接上空壓機(jī)直接向鉆桿中吹氣，鉆機(jī)則挪移到下一道位置繼續(xù)攻進(jìn)。

2套方案相比較，A方案鉆機(jī)系統(tǒng)全部可循環(huán)使用，對(duì)鉆頭、鉆頭定位用探棒、鉆桿數(shù)量的消耗較小，但是需要對(duì)面的工作母船配合，且船上的基礎(chǔ)供應(yīng)不如岸基方便，工期相對(duì)較長。而B方案鉆頭鉆桿、以及鉆頭定位用探棒不能循環(huán)使用，需要準(zhǔn)備20余套鉆頭鉆桿及鉆頭定位探棒套裝。這方面材料消耗成本偏高，但是節(jié)省了一艘工作母船，且操作簡潔，對(duì)進(jìn)度把握比較有利，綜合成本也更低。

鑒于救援項(xiàng)目需要盡快完成準(zhǔn)備工作，時(shí)間緊迫，在9月24-28日的大潮汛期間乘最高潮位點(diǎn)拖拉擱淺難船脫淺，考慮工期因素，最終決定選用B方案。B方案將鉆桿開孔的樣品見圖2。

鉆機(jī)和鉆桿的選用方面，考慮到外徑73 mm的小鉆機(jī)鉆桿通徑只有28 mm，而外徑89 mm的鉆桿通徑為36 mm，由于最終是為了噴水吹氣，通徑不宜太小，在一定范圍內(nèi)通徑越大效率越高，因此選用外徑不小于89 mm的鉆桿以及與其相配套的非開挖定向鉆機(jī)系統(tǒng)。外徑89 mm的鉆桿通常可選用XZ450鉆機(jī)；外徑102 mm的鉆桿可選用XZ960E鉆機(jī)。在鉆桿的開孔方面，全部開孔的截面積取鉆桿外徑的120% ～ 150%都可，為增大噴沖面積，可在1根鉆桿上開孔，也可在2根連續(xù)的鉆桿上開孔。

鉆頭定位方面，選用無線定位方式。因?yàn)殂@頭有線定位方式需要在鉆桿內(nèi)連接通信電線，且每鉆進(jìn)一根都需要接線，效率較低，容易出錯(cuò)，一旦噴水或吹氣時(shí)有1根線纜脫斷，就可能被吹到鉆頭處，甚至打結(jié)堵死鉆桿開孔，而選用無線定位方式就沒有這些煩惱，只是定位需要定位導(dǎo)向手乘坐小艇去到鉆頭上方，定位導(dǎo)向手比較辛苦，且由于受鐵磁體干擾，需要有一定的經(jīng)驗(yàn)才會(huì)定位計(jì)算。

2 現(xiàn)場攻進(jìn)過程

現(xiàn)場攻進(jìn)順利進(jìn)行，在23日晚已攻進(jìn)14道，開始噴高壓水并往鉆桿中吹高壓空氣，可在擱淺難船周圍看到明顯的冒泡，說明開孔鉆桿可有效吹氣吹水。根據(jù)碼頭現(xiàn)場用全站儀檢測的數(shù)據(jù)，將擱淺難船20∶20的數(shù)據(jù)與21∶20的數(shù)據(jù)對(duì)比，船艉上升了369 m，船舯上升了31 mm，而船艏則下降了約200 mm。這段時(shí)間屬于漲潮期間，據(jù)此推斷：船艉位置隨著漲潮會(huì)上浮一點(diǎn)，船艏還是擱在淺灘泥面上，但是被泥下鉆桿吹氣吹水?dāng)_動(dòng)有所下沉，這樣的情況對(duì)擱淺難船后續(xù)的脫淺是很有利的。

根據(jù)該結(jié)果，項(xiàng)目組與業(yè)主方充分溝通后，決定調(diào)整后續(xù)鉆進(jìn)的方案，剩余的8道鉆進(jìn)路線全部集中到擱淺難船的船艏位置，9月24日下午，8道鉆進(jìn)路線全部完成，置于擱淺難船的船艏部的下方。最終，擱淺難船的船艏下方一共打入了14道開孔鉆桿，可以高壓吹氣。這也是B方案可便于調(diào)整優(yōu)勢的體現(xiàn)。

24日晚上的高平潮階段，項(xiàng)目統(tǒng)籌指揮，由多條拖輪帶纜拖帶加上船底的21道開孔鉆桿高壓吹氣破除海底吸附力的共同作用下，擱淺難船順利脫淺，最終靠泊到碼頭帶纜，該大型船脫淺任務(wù)圓滿完成。

3 結(jié) 論

經(jīng)過該大型船脫淺救援項(xiàng)目的實(shí)踐應(yīng)用，利用非開挖定向鉆機(jī)破除海底吸附力的構(gòu)想獲得了有效的驗(yàn)證，在未來的沉船打撈或其他水下結(jié)構(gòu)物的打撈工程中，此工藝方法可大幅破除沉船或者水下結(jié)構(gòu)物的海底吸附力，解決了海底吸附力通常較大且不好估計(jì)的不確定性難題。

大噸位沉船打撈海底吸附力一般按照沉船總噸位的百分比估算，動(dòng)輒達(dá)數(shù)千噸，此方案破除海底吸附力效果明顯卻成本相對(duì)低廉，以往的海底吸附力這部分提升噸位基本就可以忽略了，因此，此工藝方法的經(jīng)濟(jì)性也很顯著。并且，沉船打撈提升的總噸位大幅降低，也有利于總體起吊系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，對(duì)總體起吊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面也多有益處，整個(gè)沉船打撈過程的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)也有所降低，利用非開挖定向鉆機(jī)的鉆桿開孔并整合空壓機(jī)從船底吹氣破除海底吸附力的工藝方法在今后的沉船打撈工程中將大放異彩。

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