干流整治工程模袋沉放攤鋪板方案分析

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摘要:針對大體積、大重量的沉放攤鋪板在有限作業(yè)空間進(jìn)行涉水吊裝作業(yè)安全隱患大、作業(yè)成本高的難題,以西江干流治理工程為例,通過方案比選與分析論證,確定采用水浮運輸法進(jìn)行沉放攤鋪板的運輸與安裝,即在沉放攤鋪板底部安裝一定數(shù)量的浮桶,采用雙機(jī)抬吊將其吊運至水中,利用其自身浮箱和浮桶的浮力漂浮于水面之上,再通過牽引船將沉放攤鋪板牽引頂推至兩船之間的設(shè)計位置,最后利用船舶起重系統(tǒng)將其吊離水面至設(shè)計高程并進(jìn)行安裝。水浮運輸法工藝簡單,安全風(fēng)險低,大大節(jié)省了吊裝作業(yè)成本,可供類似涉水吊裝作業(yè)工程借鑒和參考。

關(guān)鍵詞:水浮運輸法;雙機(jī)抬吊;方案比選

1工程概況

廣東省西江干流治理工程———高要區(qū)標(biāo)段水下護(hù)岸長度為4.53km,采用水下拋石+300mm厚碎石墊層+200mm厚模袋混凝土+1000mm厚雙層格賓石籠壓腳的結(jié)構(gòu)形式(如圖1所示),大部分枯水期施工水深超過15m,最大施工水深達(dá)33.58m,單幅模袋混凝土最長達(dá)127.95m,且部分護(hù)岸施工無陸路運輸?shù)缆?。由于護(hù)岸工程量大,施工條件復(fù)雜,工期緊張,部分護(hù)岸需跨汛期施工,施工期河道水流流速達(dá)到2m/s,施工難度極大。目前,國內(nèi)水下護(hù)岸模袋混凝土一般采用潛灌法等常規(guī)工藝,通常只能應(yīng)用于水深小于15m的情況。對于超深動水環(huán)境下模袋混凝土施工,采用常規(guī)的潛灌法難以保證施工質(zhì)量和施工安全。為解決上述技術(shù)難題,通過分析探索,成功研發(fā)了一種用于深水護(hù)岸的專業(yè)化施工設(shè)備———深水護(hù)岸攤鋪船(如圖2所示),該設(shè)備由2艘700t散貨船(44m×9m)通過3條橫梁連接形成的“雙體船”(以下稱為攤鋪船)及1塊沉放攤鋪板(40m×6m,重63t,以下簡稱攤鋪板)組成,其縱剖面與橫剖面如圖3、圖4所示。

2主要技術(shù)難點及解決方案

在制造安裝階段,采用何種方式將攤鋪板安裝到攤鋪船上成為一大難題,主要存在以下問題:1)攤鋪板制造碼頭場地狹窄,吊機(jī)站位空間受限;2)碼頭平面距水平面平均落差4~5m,影響吊機(jī)水平方向的伸臂長度;3)攤鋪板尺寸大,重量大,吊裝過程中安全隱患多。

2.1方案比選為解決攤鋪板運輸問題,提出了以下2種方案。1)方案1:臨時橫梁牽拉法[1-3]在攤鋪船兩船之間設(shè)置2組臨時橫梁(經(jīng)計算,選用36c雙拼工字鋼作為臨時橫梁材料[4]),其位置和間距根據(jù)工程經(jīng)驗確定,臨時橫梁上焊接4個滾軸,間距2m,作為4條縱向下弦桿的滑軌(如圖5所示)?，F(xiàn)場吊裝時將臨時吊點(見圖6)位置處的面板切割一個比吊繩直徑稍大的圓孔,吊繩穿過該孔捆綁在縱向下弦桿上(即縱梁上,縱梁為200×200×12方鋼)。吊裝前需平整場地至甲板面高程(向下開挖約2m),以便于吊裝?？紤]到攤鋪板尺寸,為便于其各種吊裝移位操作,決定采用兩臺吊機(jī)配合作業(yè)(經(jīng)設(shè)備選型,選用450t主吊和220t次吊)。吊裝作業(yè)時,先用主吊機(jī)將臨時吊點1稍稍吊起,鉸座端與固定在操作平臺上臨時牽拉卷揚機(jī)纜繩相連,通過卷揚機(jī)向鉸座方向進(jìn)行牽拉,同時臨時吊點2處的次吊機(jī)稍稍吊起攤鋪板,但不必將板吊離地面,以避免攤鋪板晃動過大,起到減少攤鋪板與地面之間的部分摩擦力即可。當(dāng)攤鋪板牽拉至船尾連接鉸軸處時,然后利用船舶起重系統(tǒng)(2臺30kW卷揚機(jī))將攤鋪板吊起,確認(rèn)起重機(jī)起吊正常后,吊機(jī)松鉤撤場,然后拆除臨時橫梁,最后下放攤鋪板至連接鉸軸高程進(jìn)行安裝。臨時橫梁牽拉安裝法如圖7所示。2)方案2:水浮運輸法[5-6]在攤鋪板底部安裝一定數(shù)量的浮桶(直徑約0.6m,高度約0.9m,自重約10kg),浮桶布置應(yīng)大致均勻?qū)ΨQ,浮桶數(shù)量根據(jù)攤鋪板重力與浮力平衡確定,同時著重考慮施工安全,本方案選用120個浮桶。采用水浮運輸法作業(yè)時,首先采用雙機(jī)抬吊[7-8](450t主吊和220t次吊)將攤鋪板吊運至水中,利用其自身浮箱和浮桶的浮力漂浮于水面之上(如圖8所示),再通過牽引船將攤鋪板牽拉頂推至兩船之間的設(shè)計位置[9],最后利用船舶起重系統(tǒng)(2臺30kW卷揚機(jī))將攤鋪板吊離水面至連接鉸軸高程處并進(jìn)行安裝(見圖9)。

2.2方案對比分析2種方案從現(xiàn)場實操與成本兩個方面進(jìn)行對比分析(見表1~表2),經(jīng)過方案對比分析,決定采用水浮運輸法進(jìn)行攤鋪板的運輸。①現(xiàn)狀碼頭與攤鋪船頭甲板存在約2m高差,為保持?jǐn)備伆宓着c臨時橫梁頂高程一致,便于攤鋪板吊入就位,現(xiàn)狀碼頭場地局部需下挖2m,對碼頭岸邊擋墻和下坡路擋墻墻腳安全不利,同時還要拆除部分現(xiàn)狀地面混凝土①無需下挖及平整場地、拆除現(xiàn)狀砼地面,保留碼頭現(xiàn)狀②場地下挖前,還需將攤鋪板吊至其他位置臨時擺放,騰出開挖面以便挖掘機(jī)進(jìn)場開挖,待場地開挖平整后,再將攤鋪板吊至開挖平整后的位置,多次吊運攤鋪板,吊機(jī)使用時間較長;場地開挖過過程中,吊機(jī)窩工②在碼頭上無需倒運攤鋪板③采用雙機(jī)抬吊,當(dāng)攤鋪板放置在臨時橫梁上時,吊機(jī)需全程配合牽拉,且主吊機(jī)吊鉤遇連接橫梁需松鉤并重新綁鉤,作業(yè)時間長;攤鋪板下弦桿有偏出臨時橫梁滾軸的風(fēng)險③采用雙機(jī)抬吊,攤鋪板入水漂浮后,兩臺吊機(jī)即可脫鉤撤離,使用時間短④吊裝攤鋪板時,攤鋪船需靠近岸邊,攤鋪板吊運上船后重量增加,船身下沉可能導(dǎo)致擱淺,攤鋪船拖運難度較大④攤鋪船?？课恢眠x擇較多,無擱淺風(fēng)險⑤雙拼工字鋼需與船體甲板焊接⑤無焊接作業(yè),不會對船體造成損害⑥需安裝臨時卷揚機(jī)進(jìn)行牽拉⑥攤鋪板入水漂浮后,采用牽引船牽拉就位,并利用攤鋪船已安裝好起重系統(tǒng)起吊安裝,無需另行安裝臨時卷揚機(jī)⑦牽拉頂推過程中安全隱患較多⑦水浮運輸過程中安全隱患少⑧水位變化對吊裝攤鋪板影響較大⑧不受水位變化影響3方案實施與應(yīng)用3.1工藝流程水浮運輸法工藝流程[11]如圖10所示。

3.2實施要點1)浮桶安裝將符合密封性要求的浮桶大致均勻?qū)ΨQ地安裝在攤鋪板面板下表面,采用細(xì)鐵絲對浮桶進(jìn)行固定,確保浮桶不會脫落(如圖11所示)。2)攤鋪船就位攤鋪船順?biāo)鞣较蛲？吭跀備伆迦胨恢梅秶?船頭朝向下游。3)浮箱密封性試驗首先,在浮箱各表面上均涂刷肥皂液,然后在浮箱上安裝氣閥[12],采用空壓機(jī)向浮箱中充入壓縮空氣,停止充氣后觀察壓力表指針是否偏轉(zhuǎn)及各表面是否有連續(xù)氣泡。若存在漏點,則進(jìn)行修補并再次試驗,直至修補處無氣泡,則證明修補合格。4)攤鋪板試吊開始起吊時,先將攤鋪板吊離地面200~300mm后暫停,檢查吊機(jī)的穩(wěn)定性、制動裝置的可靠性、攤鋪板的平衡性和穩(wěn)定性以及綁扎的牢固性[13]等,確認(rèn)無誤后,方可繼續(xù)起吊。5)攤鋪板吊裝入水采用雙機(jī)抬吊方式將攤鋪板吊至水中。由于碼頭場地狹小,吊裝需分為兩步,一是將攤鋪板吊運至其一半長度伸出碼頭邊緣,次吊機(jī)松鉤并移位,主吊機(jī)不松鉤繼續(xù)吊住攤鋪板以保持其臨空平衡狀態(tài);二是次吊機(jī)移位就位后再次起吊攤鋪板并緩緩將其吊運至水中,待確定攤鋪板可平穩(wěn)漂浮于水面上后吊機(jī)松鉤,從而完成吊裝作業(yè)(如圖12所示)。6)攤鋪板牽引頂推就位攤鋪板入水后,其鉸座端與牽引船用牽引繩連接,板前端也設(shè)置1艘牽引船但不必連接,然后將攤鋪板緩緩牽拉頂推至2船之間的設(shè)計位置,此過程應(yīng)緩慢進(jìn)行,從而避免因速度過快導(dǎo)致攤鋪板在水中難以制動。牽拉頂推過程如圖13所示。2)攤鋪船就位攤鋪船順?biāo)鞣较蛲？吭跀備伆迦胨恢梅秶?船頭朝向下游。3)浮箱密封性試驗首先,在浮箱各表面上均涂刷肥皂液,然后在浮箱上安裝氣閥[12],采用空壓機(jī)向浮箱中充入壓縮空氣,停止充氣后觀察壓力表指針是否偏轉(zhuǎn)及各表面是否有連續(xù)氣泡。若存在漏點,則進(jìn)行修補并再次試驗,直至修補處無氣泡,則證明修補合格。4)攤鋪板試吊開始起吊時,先將攤鋪板吊離地面200~300mm后暫停,檢查吊機(jī)的穩(wěn)定性、制動裝置的可靠性、攤鋪板的平衡性和穩(wěn)定性以及綁扎的牢固性[13]等,確認(rèn)無誤后,方可繼續(xù)起吊。5)攤鋪板吊裝入水采用雙機(jī)抬吊方式將攤鋪板吊至水中。由于碼頭場地狹小,吊裝需分為兩步,一是將攤鋪板吊運至其一半長度伸出碼頭邊緣,次吊機(jī)松鉤并移位,主吊機(jī)不松鉤繼續(xù)吊住攤鋪板以保持其臨空平衡狀態(tài);二是次吊機(jī)移位就位后再次起吊攤鋪板并緩緩將其吊運至水中,待確定攤鋪板可平穩(wěn)漂浮于水面上后吊機(jī)松鉤,從而完成吊裝作業(yè)(如圖12所示)。6)攤鋪板牽引頂推就位攤鋪板入水后,其鉸座端與牽引船用牽引繩連接,板前端也設(shè)置1艘牽引船但不必連接,然后將攤鋪板緩緩牽拉頂推至2船之間的設(shè)計位置,此過程應(yīng)緩慢進(jìn)行,從而避免因速度過快導(dǎo)致攤鋪板在水中難以制動。牽拉頂推過程如圖13所示。7)攤鋪板起吊就位利用攤鋪船起重系統(tǒng),通過鋼絲繩連接橫梁與攤鋪板滑輪組,將攤鋪板緩緩起吊至鉸座高程處并完成安裝(如圖14所示)。

3.3應(yīng)用情況采用水浮運輸法成功將大尺寸、大重量的攤鋪板從空間狹小的碼頭運輸至船舶設(shè)計位置處進(jìn)行安裝,操作簡易高效,僅用半個工作日即完成全部吊裝運輸任務(wù),且運輸過程中未發(fā)生任何安全事故,施工人員和機(jī)械設(shè)備得到有效安全保障。

4結(jié)語

相比于臨時橫梁牽拉法,水浮運輸法無需對現(xiàn)狀碼頭進(jìn)行修整,無需多次倒運攤鋪板,可忽略水位變化的影響,最大限度地降低了外部環(huán)境對吊裝作業(yè)的不利影響,而且,該方法操作難度低,用時少,既顯著降低作業(yè)成本,又大大減少安全隱患,可供類似涉水運輸及安裝工程借鑒和參考。

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作者:陳先義 楊鵬 單位:廣東省水利水電第三工程局有限公司