郭志剛
(中交四航局第一工程有限公司,廣州 510420)
港口在非洲國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著重要的角色,非洲各國(guó)正積極對(duì)港口進(jìn)行改造和加大港口建設(shè)力度。我司在建的拉姆港1~3 號(hào)泊位碼頭工程是肯尼亞“2030遠(yuǎn)景規(guī)劃”的重點(diǎn)起步工程,也是“一帶一路”倡議在非洲落地的標(biāo)志性項(xiàng)目,建成后將為南蘇丹、埃塞俄比亞、烏干達(dá)以及剛果東部提供新的出海通道。我司在海外承接的水工項(xiàng)目越來(lái)越多,但在非洲一些欠發(fā)達(dá)國(guó)家無(wú)法提供船舶的修理基地,因此結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度,利用現(xiàn)場(chǎng)資源,因地制宜,船舶采用氣囊上排進(jìn)行全面維修。
拉姆港1~3 號(hào)泊位碼頭工程項(xiàng)目,位于非洲肯尼亞北部曼達(dá)灣畔,該區(qū)域船舶大多修造年代久遠(yuǎn),為了保證船舶正常運(yùn)營(yíng)、施工安全及保持船級(jí),決定對(duì)一批船舶進(jìn)行氣囊上排全面維修。本文以某船成功上排維修為例,介紹如何基于工程所在地的簡(jiǎn)易場(chǎng)地,利用氣囊對(duì)船舶進(jìn)行上排。
船舶利用氣囊上排維修,船排的尺寸建議按以下區(qū)域設(shè)置:絞車(chē)安裝、滑輪組繞組所需區(qū)域,為絞車(chē)、滑輪組布置區(qū);船舶停放、維修設(shè)備存放、維修材料存放、辦公場(chǎng)所、施工車(chē)輛通道等所需場(chǎng)地,為船舶修理施工區(qū);船舶最先進(jìn)入氣囊上方直至牽引拉出水面所需場(chǎng)地,為船舶上排區(qū)。
某船主要尺度為:總長(zhǎng)81.00 m,型寬15.00 m,型深7.80 m,空船吃水1.60 m,空船重量1 600 t。
根據(jù)船舶外形尺寸,船舶空船吃水應(yīng)保證有富裕水深,并使船舶進(jìn)入上排通道與在水中靠船尾方向最后一個(gè)氣囊受力接近船舯;絞車(chē)?yán)熬硗踩堇K量、滑輪組繞組圈數(shù)直接影響船排尺寸。
某船按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件進(jìn)行場(chǎng)地設(shè)計(jì),利用滑輪AutoCAD 放樣,船排布置圖見(jiàn)圖1。從0 軸至1 軸為絞車(chē)、組布置區(qū)域,長(zhǎng)35 m、寬50 m,在該區(qū)域預(yù)埋2 個(gè)60 t 地牛,用于安裝2 臺(tái)20 t 絞車(chē);1~4 軸為船舶修理施工區(qū)域,長(zhǎng)103.5 m、寬50 m,在該區(qū)域設(shè)置船舶停放區(qū)、辦公區(qū)、設(shè)備存放區(qū)、材料存放區(qū)、車(chē)輛通道等;4~8 軸為船舶上排區(qū)域,長(zhǎng)100 m、寬30 m,在該區(qū)域兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)護(hù)岸用于水上通道整平及水上氣囊擺放,在臨時(shí)護(hù)岸上靠近4 軸設(shè)置10 t 地牛用于船舶進(jìn)入通道前的牽引。
圖1 船排布置示意圖
絞車(chē)、滑輪組布置區(qū)地面稍作平整即可,船舶修理施工區(qū)和船舶上排區(qū)在4 軸兩側(cè),陸側(cè)為船舶修理施工區(qū),海側(cè)為船舶上排區(qū),并設(shè)4 軸為最高潮水陸交界線,用挖掘機(jī)、鏟車(chē)等施工工具將地面修整為向海側(cè)傾斜約1.8°并壓實(shí)地面,然后在其表面放置一層沙袋,再用細(xì)砂覆蓋壓實(shí),其承載力≥20 t/㎡。
船舶牽引地牛的大小,取決于船舶重量、船排坡度等。按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件,布置兩個(gè)60 t 地牛,地牛預(yù)埋位置為0 軸+3 240 mm、B 軸-4 650 mm,兩個(gè)地牛以C 軸對(duì)稱(chēng)預(yù)埋,地牛外形尺寸為長(zhǎng)4 500 mm×寬4 500 mm×高3 400 ~3 520 mm。
在地牛中豎向打入4 至6 根工字鋼,并在其頂部根據(jù)絞車(chē)公共底座尺寸焊接鋼板(基礎(chǔ)底座),然后在地牛和工字鋼四周植入主鋼筋(Φ16 HRB335)和加勁箍筋(Φ12 HRB335);鋼筋綁扎完成后澆灌C30 混凝土;在地牛中埋入兩條Φ42 mm 二級(jí)有檔電焊錨鏈,用于定滑輪的固定。
絞車(chē)、滑輪組由于采購(gòu)周期長(zhǎng),應(yīng)盡量采用現(xiàn)場(chǎng)已有設(shè)備。該項(xiàng)目現(xiàn)有20 t 絞車(chē)和5 餅100 t 滑輪組,絞車(chē)安裝是將絞車(chē)公共底座與地?;A(chǔ)底座焊接或栓接。
鋼絲繩繞組是將定滑輪用卸扣固定于Φ42 mm 錨鏈上,Φ34 mm 鋼絲繩一端固定于絞車(chē)卷筒上,另一端鋼絲繩通過(guò)動(dòng)滑輪組穿繞5 圈、定滑輪4 圈,然后將鋼絲繩端部連接到定滑輪底部拉環(huán)上,使用鏟車(chē)將動(dòng)滑輪拉出至最大行程,卷筒容繩量250 m,通過(guò)滑輪組繞組后最大行程約24 m。
根據(jù)船舶滿足富裕水深要求及保證船舶在離開(kāi)水面后有足夠的氣囊承受力,按計(jì)算需同時(shí)有14 個(gè)氣囊受力,具體布置用AutoCAD 放樣,1#氣囊布置于距8軸-3 m,1#~9#氣囊之間間距為5 m,10#~23#之間間距為10 m,在低潮時(shí)按上述要求擺放好氣囊,氣囊充氣口朝向E 軸,每個(gè)氣囊對(duì)應(yīng)的位置應(yīng)放置水尺,便于隨時(shí)觀察該位置的水深。
上排通道上的氣囊的兩端打入帶環(huán)鋼筋,用麻繩固將氣囊固定在此裝置上,防止充氣過(guò)程中移位;上排通道水上的氣囊,還需用厚度為10 cm-15 cm 的沙袋壓住,防止上浮,船舶上排氣囊布置圖見(jiàn)圖2。
船舶捆綁前,先在船舶舷側(cè)及尾封板上焊接牽引鋼絲繩托架,防止鋼絲繩在牽引過(guò)程中跑偏;在尾封板與舷側(cè)板轉(zhuǎn)角處,焊接枕木槽放置枕木或焊接半圓鋼管保護(hù)鋼絲繩,防止捆船鋼絲繩被磨傷或割傷。
船舶捆綁采用1 根Φ56 mm、長(zhǎng)度220 m 的鋼絲繩對(duì)折,以船尾的船舯為中心對(duì)稱(chēng)布置,放到鋼絲繩托架上并繞過(guò)尾封板和舷側(cè)板轉(zhuǎn)角處枕木或半圓管,托架以外部分鋼絲繩擺放在甲板上,并接Φ40 mm 尼龍繩引纜,方便后期岸上牽引鋼絲繩的連接;為了防止在船舶牽引過(guò)程中鋼絲繩跑偏,在捆綁鋼絲繩上套Φ30 mm 尼龍繩,另一端固定于甲板舷墻上。
上排選擇在潮高水位不小于4 軸位置標(biāo)高h(yuǎn) 且在漲潮時(shí)段:
移船進(jìn)入上排通道,船尾拋錨,船首絞車(chē)鋼絲繩連接至臨時(shí)護(hù)岸10 t 地牛上,牽引輔助船舶進(jìn)入上排通道;在上排前在船首A 點(diǎn)處作標(biāo)記,直至船舶A 點(diǎn)標(biāo)記靠近9#氣囊,船舶停止移動(dòng);利用岸上絞車(chē)用Φ40 mm 尼龍繩引纜,將捆綁鋼絲繩往陸側(cè)方向拉,連接牽引鋼絲繩,牽引鋼絲繩的長(zhǎng)度需根據(jù)絞車(chē)鋼絲繩繞組后最大行程要求選取,方便在船舶牽引過(guò)程中牽引鋼絲繩的更換;牽引鋼絲繩連接順序?yàn)椋簞?dòng)滑輪端頭拉鉤上連接牽引繩01(長(zhǎng)度24 m、Φ56 mm 鋼絲繩)一端的琵琶扣,另一端用100 t 卸扣連接牽引繩02(長(zhǎng)度24 m、Φ56 mm 鋼絲繩),牽引鋼絲繩02 后面接牽引繩03(長(zhǎng)度48 m、Φ56 mm 鋼絲繩),再接牽引繩04(長(zhǎng)度48 m、Φ56 mm 鋼絲繩),然后連接至捆綁繩05 上;兩側(cè)牽引繩以C 軸對(duì)稱(chēng)連接,船舶上排牽引繩連接示意圖,見(jiàn)圖2 所示。
圖2 船舶上排牽引鋼絲繩連接、氣囊布置示意圖
現(xiàn)場(chǎng)絞車(chē)?yán)?0 t、卷筒容繩量250 m,通過(guò)滑輪組繞組后,最大行程約24 m,船舶移動(dòng)速度約1.3 m/min。根據(jù)某船主尺度及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,用AutoCAD 放樣,船舶牽引至船舶修理施工區(qū)指定位置為144 m,共需進(jìn)行6 次牽引:
(1)第1 次牽引,為用空壓機(jī)對(duì)1#~6#氣囊充氣至與船底板接觸受力,7#~23#氣囊頂升高度為0.7 m;停止充氣,關(guān)閉氣閥,同步啟動(dòng)2 臺(tái)牽引絞車(chē);當(dāng)船舶移動(dòng)使A 點(diǎn)(初始接觸點(diǎn)FR147)到達(dá)12#氣囊并完成船舶24 m 牽引;
(2)第2 次牽引,主要工序:靠船首氣囊放氣,靠船尾氣囊從第1 條氣囊依次往前充氣,利用氣囊將船舶略調(diào)平(氣囊尾高首低);把船首左右絞車(chē)的鋼絲繩連接至60 t 地牛上并拉緊受力,確認(rèn)船舶不會(huì)后溜后松開(kāi)絞車(chē)鋼絲繩,用裝載機(jī)或鏟車(chē)?yán)鼋g車(chē)鋼絲繩使動(dòng)滑輪組鋼絲繩拉出,使絞車(chē)鋼絲繩達(dá)到最大行程;
(3)后續(xù)幾次船舶牽引工序,與第2 次牽引類(lèi)似。
上排過(guò)程中,鋼絲繩更換、拆除按如下順序:
(1)船舶上排第2 次牽引,為拆除牽引繩01,然后將牽引繩02 琵琶扣連接至動(dòng)滑輪端頭拉鉤上;對(duì)船首氣囊充氣,船尾氣囊調(diào)壓,使1#~12#氣囊頂升高度調(diào)至0.7 m 時(shí)進(jìn)行船舶上排第二行程牽引,直至使船舶牽引至14#氣囊并完成船舶24 m 牽引;
(2)船舶上排第3 次牽引,為牽引繩02 后面用卸扣連接牽引繩01,拆除牽引繩03,牽引繩01 后面再接牽引繩04;對(duì)船首氣囊充氣,船尾氣囊調(diào)壓,使1#~14#氣囊頂升高度約為0.7 m 時(shí)進(jìn)行船舶上排第3 次牽引,直至使船舶牽引至16#氣囊并完成船舶24 m 牽引;
(3)船舶上排第4 次牽引,為拆除牽引繩02,重新將動(dòng)滑輪組鋼絲繩拉出,牽引繩01 琵琶扣連接至動(dòng)滑輪端頭拉鉤上;對(duì)船首氣囊充氣,船尾氣囊調(diào)壓,使2#~16#氣囊頂升高度約為0.7 m 時(shí)進(jìn)行船舶上排第4 次牽引,直至使船舶牽引至19#氣囊并完成船舶24 m 牽引;
(4)船舶上排第5 次牽引,為牽引繩01 后面用卸扣連接牽引繩02,拆除牽引繩04,牽引繩02 后面再接捆綁繩;對(duì)船首氣囊充氣,船尾氣囊調(diào)壓,使5#~19#氣囊頂升高度約為0.7 m 時(shí)進(jìn)行船舶上排第5 次牽引,直至使船舶牽引至21#氣囊并完成船舶24 m 牽引;
(5)船舶上排第6 次牽引,為拆除牽引繩01,然后將牽引繩02 琵琶扣連接至動(dòng)滑輪端頭拉鉤上;對(duì)船首氣囊充氣,船尾氣囊調(diào)壓,使7#~21#氣囊頂升高度約為0.7 m 時(shí)進(jìn)行船舶上排第6 次牽引,直至使船舶牽引至23#氣囊并完成船舶24 m 牽引。船舶上排牽引過(guò)程示意圖,如圖3 所示。
圖3 船舶上排牽引過(guò)程示意圖
當(dāng)船舶上排第6 次牽引完成到達(dá)指定位置后,停止?fàn)恳?,前后牽引繩索均保持受力,船體不動(dòng),用空壓機(jī)依次向船底的14 條氣囊充氣頂升至1.2 m 高,停止充氣,關(guān)閉氣閥;用枕木作支墩支撐船體,從外往里按進(jìn)塢圖布置;枕木尺寸為長(zhǎng)700 mm×寬250 mm×高250 mm,布置4 層,最上面一層枕木長(zhǎng)度方向需沿船寬方向擺放,其數(shù)量、位置按進(jìn)塢圖布置,由于船舶首尾線型變化大,上排后,船首尾可增加鋼質(zhì)臨時(shí)支撐;布墩完成后,氣囊緩慢放氣,使船舶平穩(wěn)落在木墩上,逐個(gè)檢查布墩與船底接觸情況,使用木尖、木方等緊實(shí);最后抽出氣囊,完成上排。
某船利用氣囊上排技術(shù)在國(guó)外簡(jiǎn)易工地的成功實(shí)施,證明船舶利用氣囊上排是一種可靠的簡(jiǎn)易上排技術(shù)。該技術(shù)不需要傳統(tǒng)技術(shù)的滑道或者浮船塢,不需要復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備,能夠?yàn)榭蛻?hù)節(jié)約大量投資和時(shí)間,尤其適用在非洲一些欠發(fā)達(dá)無(wú)法提供船舶修理基地的偏遠(yuǎn)地區(qū)船舶的上岸修理等項(xiàng)目。