浮船坞坐底出运沉箱施工工艺

浮船坞坐底出运沉箱施工工艺

1港区工程计划渤海船首席法工程已有30吨，包括码头建设、码头建设、造船厂车间、车间等。造船坞长500m,宽108m,深12.7m。工程计划将在2007年完工并投入使用。造船坞结构为重力式沉箱结构,由60多块沉箱组成,沉箱出运采用气囊搬运和浮船坞坐底工艺,该工艺的顺利实施是船坞工程施工的关键。2甲板受力分析气囊搬运沉箱上浮船坞,是国内近年来发展起来的一项新技术,由于工程实例较少,且浮船坞首次采用该工艺出运1700t大型构件,施工前期为确保施工和船舶安全,特进行甲板受力计算和强度较核,浮船坞、沉箱及气嚢的主要计算参数如表1所示。2.1板架的弯曲试验浮船坞甲板为纵骨架式结构,甲板将受到的载荷重主要传递给纵骨,部分传给横梁、纵桁、舷侧及横舱壁;纵骨受力后发生弯曲,以反力的形式将力传给横梁或横舱壁,于是将引起甲板板架的弯曲变形,然后以反力的形式将力传给板架的支持周界(舷侧及横舱壁)。甲板结构受力和传力过程大致如图1所示。2.2横断面型操纵患者适合在强设计板上受压气囊横截面示意图如图2所示,气囊承载面宽B=π(D-H)/2=3.14(1.0-0.3)/2=1.099m;承载面积S=8×B×L=8×1.099×16=140.7m2;压强P=1700×9.8kN/140.7m2=118.4kPa。浮船坞由日本购进后进行了修理和改造,更换构件及新加的加强构件偏于安全,故计算不予考虑,计算选取原船构件且受力最为危险处进行弯曲强度较核。甲板初始厚度12mm,纵骨间距620mm,横梁间距2.05m。甲板纵骨L为150mm×90mm×12mm,可简化为两端刚性固定在强横梁上承受荷重的单跨梁(图3),取气囊位于两横梁间时受力最为危险,甲板纵骨受力Q=118.4kPa×2.05m×0.62m=150.5kN;弯距计算Μ=QL12=150.5×2.0512=25.7M=QL12=150.5×2.0512=25.7kN·m。剖面模数计算:考虑磨损,参考船体测厚报告,板厚均取原值的85%即10mm计算。Δp,Δw,Δf分别为构件甲板处、腹板及面板处的截面面积(以下同)。甲板纵骨剖面如图4所示。断面系数620×10Δp=62cm2150×10Δω=15cm290×10Δf=9cm2W=Δf(Δp+13Δw)+13Δw(Δp+14Δw)Δp+12Δw×d=9×(62+13×15)+13×15×(62+14×15)62+12×15×15=201cm3W=Δf(Δp+13Δw)+13Δw(Δp+14Δw)Δp+12Δw×d=9×(62+13×15)+13×15×(62+14×15)62+12×15×15=201cm3弯曲应力计算:σ=ΜW=25.7×103201Ν/mm2=127.9Ν/mm2σ=MW=25.7×103201N/mm2=127.9N/mm2由《浮船坞入级与建造规范》2.3.3.1可知,弯曲许用应力为170N/mm2,故甲板纵骨弯曲应力满足强度要求。2.3板厚及弯曲应力甲板横梁:9×500+9×150FB为两端刚性固定在纵桁上承受荷重的单跨梁,如图5所示,取跨距最大为3.08m的横梁进行受力计算:Q=118.4kΡa×2.05m×3.08m=747.6kΝQ=118.4kPa×2.05m×3.08m=747.6kN弯距计算:Μ=QL12=747.6×3.0812=191.9M=QL12=747.6×3.0812=191.9kN·m剖面模数计算:考虑磨损,参考船体测厚报告,板厚均取原值的85%,甲板厚为10mm,T型材厚为8mm,甲板横梁剖面如图6所示。断面系数:2050×10Δp=205cm2500×8Δω=40cm2150×8Δf=12cm2W=Δf(Δp+13Δw)+13Δw(Δp+14Δw)Δp+12Δw×d=12×(205+13×40)+13×40×(205+14×40)205+12×40×50=1219.3cm3弯曲应力计算:σ=ΜW=203.2×1031219.3Ν/mm2=166.7N/mm2弯曲许可应力为170N/mm2,故甲板横梁弯曲应力满足强度要求。由以上计算结果可知,原船甲板纵骨、甲板横梁弯曲应力均满足强度要求。3卷扬机牵引下潜出运沉箱工艺流程为:准备工作→浮坞坐底对接→沉箱下放入气囊充气→取出支承木→卷扬机牵引上船→垫支承木→气囊放气取出→浮坞拖离台座至下潜处→浮坞下潜,同时沉箱注水→沉箱注水至稳定吃水,浮坞下潜,沉箱浮起→沉箱拖离浮坞至指定位置→浮坞排水起浮,拖回预制场进行下一循环作业。施工平面布置图如图7所示。4主要施工要点4.1安装水尺,安装通固沉箱图4(1)检查浮船坞的发电设备、压载设备、液位监测设备、锚泊设备等均处于正常工作状态。(2)在预制好的沉箱上两侧设水尺,外侧设置铁爬梯。(3)安装沉箱进水阀门、阀门杆,进行开启、关闭调试。(4)检验供气系统和牵引系统,清扫出运通道及检查清理沉箱底部的尖锐物。(5)在沉箱底部放入气囊,注意排列整齐,相互平行。连接供气管路,连接牵引系统。4.2锚缆的收缩和浮生长(1)将浮船坞拖至沉箱预制场前沿,船首的2只锚缆带在岸壁的带缆桩上,船尾2只锚下八字锚。(2)4只锚缆的钢丝绳缓缓收紧,浮坞靠出运岸壁。(3)在合适的潮高时,浮坞进行粗就位,后用锚机微调船位,使浮坞与岸壁对接。(4)浮坞开压载泵向压载舱注水,浮坞开始下沉,当浮坞距基础面约300～500mm时,调节压载泵流量,使浮船坞缓慢下沉,保证浮船坞稳座基础梁上,保证定位装置的吻合,使浮坞与岸壁准确对接。4.3贯穿浮溪的气孔沉箱内部集中安装(1)启动空压机同时向各个气囊充气,当充气压力达到预定顶升压力的80%时停止供气。(2)检查所有气囊的压力是否一致,不一致时可向单个气囊充气,使压力基本一致,然后继续充气,直至沉箱离开支承木。(3)将气囊的进气阀关闭,停止供气。(4)拆除沉箱下支承枕木。(5)拆除所有的联接胶管,打开各个气囊的排气阀,进行缓慢放气。当气囊高度降至出运高度时,关闭排气阀,并检查调整各气囊的压力基本一致。(6)在指挥人员的统一指挥下,启动卷扬机,拉动沉箱缓慢向前移动。(7)当沉箱前面空出1个气囊的间距时,塞入气囊,并充气到预定压力后,再重新牵引。(8)当后面移出的气囊快要离开沉箱时,打开气阀排气、并运送到沉箱前面预定位置备用。(9)沉箱开始上船时,操作人员应保持高度警惕,观察浮坞吃水变化,通过调节压载舱内的压载水,保持浮坞的水平。(10)沉箱移动过程中,通过调动气囊的摆位、角度及每条气囊的气压来克服重心偏移,从而保持或调整沉箱移动的方向,直至将沉箱移到船中位置。(11)停止牵引,在沉箱底部四周垫上支承枕木,然后所有气囊同时缓慢排气,使沉箱平稳地落在支承枕木上。(12)待排气完毕,拖出气囊。4.4浮生长及下锚(1)开压载泵,将压载舱的压载水排出。(2)在排水过程中,应密切注意船舶四角吃水情况,及时调整各压载舱水量,保证船舶正浮状态,保证平稳上浮。(3)浮坞上浮离岸后,解缆起锚,同时检查主甲板及可能淹没进水的开口,是否关闭严密。(4)用拖轮将浮坞拖至下潜坑,根据标记准确定位下锚。(5)按照顺流方向,调整船体位置,使船体与流向平行,再绞紧锚缆。4.5注意事项可防止下沉(1)再次检查船上发电设备、压载设备、液位监测设备、锚泊设备等均处于正常工作状态。(2)船员按照分工各就各位,准备下沉。(3)开双泵压载泵按注水顺序依次向各压载舱注水,此时要密切注意船舶纵、横倾,观察四角吃水,随时调整各舱进水,保证船舶始终处于正浮状态。(4)当船舶下沉至吃水距主甲板附近(距主甲板约200～300mm)应改变进水速度,减慢下沉速度,保证船舶安全平稳下沉。(5)主甲板开始入水时,船舶下沉速度会加快,此时应改用单泵小流量压载,避免下沉过快和出现过大横倾、纵倾,对船舶的稳定性不利。(6)当沉箱开始入水时,改用两台压载泵注水。(7)当沉箱进水阀门淹没于水面以下后,开启阀门向沉箱舱格内注水。(8)注水过程中,随时观测沉箱压舱水水位。当沉箱达到规定水位,满足稳定吃水后,关闭进水阀门停止注水。(9)当浮坞下潜至接近满足沉箱起浮稳定的吃水时,再次改用单泵小流量压载,指挥拖轮提前靠近沉箱,系好拖带绳缆。(10)沉箱起浮,拖轮用慢车拖带沉箱缓缓离开浮坞,同时船上人员用4根尼龙缆通过锚机的副卷筒调整沉箱的位置,使沉箱保持平稳,避免沉箱碰撞坞墙。(11)沉箱拖离浮坞后,浮坞排水起浮,拖回台座前沿,进行下一循环作业。5浮船的安全检查(1)浮船坞在作业时,船长应谨慎指挥,密切注意预报和作业区域的海况,根据周围环境和气象条件,采用正确的操作方法,以保证船舶的安全。(2)在海况恶劣、流速大和波高大的情况下严禁作业,风力大于6级及雨天不宜出运。(3)应特别注意下沉作业地点的选择,应尽量在气象好的天气、合适的水深和潮高下进行下沉作业。(4)在进行沉浮作业时,应检查船上的发电设备、压载设备、液位监测设备、锚泊设备等均处于正常工作状态。(5)浮船坞沉浮作业时,应将坞墙顶甲板及以下的所有舱口、人孔、顶甲板室的风雨密门和窗等关闭。(6)气囊充气速度不能过快,以免气囊压力突然升高,气囊充气咀前方不能站人,以防气咀飞出伤人。(7)沉箱出运时,牵引操作人员必须按《卷扬机安全技术操作规程》作业,掌握钢丝绳的安全使用要点,听从指挥,起动时不应过于急速。钢丝绳两侧严禁站人,后方操作人员必须站在构件两侧操作,以防气囊滚出构件时伤人。(8)沉箱上船,位置应处在船中,抽出气囊,枕木四周支垫,减少因纵摇和横摇造成沉箱的滑移和不稳定。(9)在进行浮船坞沉浮作业时,应按规定的注、排水顺序进行操作,原则上顺流驻位下潜。(10)浮船坞在装载沉箱下沉过程中,要控制下沉速度,尤其当吃水在3.8～5.0m时(即沉箱入水前)和沉箱接近漂浮时,应开单泵小流量压载,以控制下沉速度。(11)在拖航和下沉作