某工程船舶利用氣囊上排工藝設(shè)計(jì)

郭志剛

（中交四航局第一工程有限公司，廣州 510420）

1 前言

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。

2 船舶氣囊上排工藝

2.1 鋪設(shè)船排

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/㎡。

2.2 預(yù)埋地牛

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。

2.3 安裝絞車(chē)、鋼絲繩繞組

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。

2.4 放置氣囊

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。

2.5 船舶捆綁

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。

2.6 移船就位、牽引繩連接

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

2.7 船舶上排

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

2.8 充氣頂升、支墩布置

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。

3 結(jié)語(yǔ)

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。