PDF《钢浮箱助浮法安装沉管施工技术》

图1排水沉管 CG2 断面图 Fig.

1 Cross-section of immersed tube CG2 for water discharge

14 400

14 000

200 300

800 4

000 400

4 000

400 4

000 800

200 中国港湾建设 China Harbour Engineering 第36 卷第5期2016 年5月Technology for installation of immersed tubes with steel buoyancy tanks to assist floating WANG Fei (CCCC Third Harbor Engineering Co.,Ltd., Shanghai 200032, China) Abstract:Taking as an example the installation of immersed tubes for the water intake and discharge for the 2伊1000 MW generating unit at CITIC Putian Second Power Plant, the construction technology for offshore installation of immersed tubes is presented. Steel buoyancy tanks were used to assist the installation and issues with the installation of bulky and heavy immersed tubes with a great quantity and high precision were solved, having obtained good results. Key words:steel buoyancy tank;

immersed tube;

installation 摘要:以莆田国投湄洲湾第二发电厂

2 伊1000 MW 机组工程取排水沉管安装为工程实例,介绍了海上沉管安装施 工技术.通过钢浮箱助浮方式解决了体积大、重量重、数量多、安装精度高的大型沉管的安装问题,取得了很好的 效果. 关键词:钢浮箱 ;

沉管 ;

安装 中图分类号:U655.4 文献标志码:B 文章编号:2095-7874 (2016) 05-0065-04 doi: 10.7640/zggwjs201605016 收稿日期:2015-11-27 修回日期:2016-04-12 作者简介:汪飞 (1983 ― ) , 男, 湖北荆门人,硕士,工程师,港口航 道与海岸工程专业,主要从事港口航道与海岸工程施工技术与 管理相关工作.E-mail:[email protected] 钢浮箱助浮法安装沉管施工技术 汪飞 (中交第三航务工程局有限公司,上海 200032) Vol.

36 No.5 May.

2016 1 工程概况 国投湄洲湾第二发电厂

2 伊1000 MW 机组工 程位于福建莆田市忠门半岛,北纬 25毅09忆21义,东经119毅01忆49义,地处湄洲湾北岸经济开发区东埔 镇塔林村,距莆田市区约

40 km,利用福建太平 洋电力有限公司福建湄洲湾电厂一期工程预留的 扩建场地和部分灰场场地作为本期工程施工场地.

2 水文条件 本海区为规则半日潮流,潮流为典型的往复 流,流向较稳定,主流向为偏 S-N 向,基本与岸 线平行.涨潮流方向一般为由湾外向湾内,落潮 流方向一般由湾内向湾外.测区潮流最大流速在 51.6耀171.1 cm/s 之间.

3 沉管结构及工程量 沉管最大长宽高为

30 m 伊13.8 m 伊5m,最 大单件重量达

1 657 t,且沉管本身不具备封闭空 间,自身提供浮力较小,安装工程难度大. 本工程包括取排水沉管

89 段,单孔过水断面 为4.0 m 伊4.0 m.包括 CG1-CG9 等9种形式, 下文以典型的 CG2 型排水沉管为例介绍,见图 1.

2016 年第

5 期 中国港湾建设

4 施工部署 沉管装船、出运采用 建港平海

8 000 t 半潜 驳,每次装

1 节沉管,由拖轮拖带至下潜坑下潜, 半潜驳就位后与

700 t 起重船成一字形布置. 半潜驳注水下潜,当沉管下沉到其顶板的下 表面高于浮箱顶面约 0.3 m 时,用工作艇将浮箱 逐个推入沉管内.半潜驳继续下潜,当沉管顶板 上表面潜入水下

1 m 时,起重船起吊沉管,并保 持沉管完全没水状态,由拖轮拖带起重船至安装 位置抛锚就位[1-2] .随后半潜驳排水上浮,进行下 节沉管上驳、运输,重复循环进行. 起重船就位后开始安装,沉管安装采用 GPS 测量定位,在测量人员的指引下和潜水员水下指 导下,起重船将沉管安装到位,完成初步对接. 潜水员安装拉合装置,启动拉合千斤顶将沉管拉 合,止水带压缩,直到对接缝符合设计要求为止. 最后进行沉管基础灌砂施工,灌砂施工完成后, 解除吊索,浮箱注水拉出,安装完成.

5 沉管安装方案 5.1 沉管安装顺序 总体安装方向由岸侧往海侧进行,取、排水 沉管交替安装,依据预制生产单元以每

17 件为

1 个安装单元.首先进行跨围堤段取、排水沉管安 装,之后逐件向海侧推进. 5.2 船机选择

1 ) 半潜驳选择 半潜驳每次装

1 节沉管,通过计算,构件中 最重的沉管单件远小于

8 000 t,沉管装船、出运 采用 建港平海

8 000 t 半潜驳可满足要求.

2 ) 起重船选择 采用钢浮箱助浮的方法安装沉管,通过对每 件沉管的没水自重及所需吊力进行计算,所有构 件中需提供最大吊力为

518 t,在吊装过程中,当 起重船将构件吊离半潜驳时,需将扒杆伸入船体 约船长 1/2 处 (半潜驳型长

70 m) [3] ,此时扒杆仰角 最小为 56毅,此时

700 t 起重船主钩核定载荷为

579 t,因此,选用

700 t 起重船进行吊装. 5.3 沉管安装 5.3.1 上驳、运输 沉管在东吴预制场上驳,用气囊移运工艺, 采用

8 000 t 半潜驳配合

2 984 kW (4

000 HP) 拖 轮进行运输,海上运输距离约

5 n mile. 设计低水位为-2.10 m,考虑半潜驳的最小吃 水深度为 2.9 m[3] ,满足沉管上驳的最低潮位为 +0.80 m.根据当地潮水表分析,每个潮水涨潮时 段,平潮前满足沉管上驳条件水位的时间大约为 2耀3 h,半潜驳在前一个潮水进行靠泊作业,可不 占用本潮水段时间,沉管上驳时间考虑

2 h,时间 区间基本可满足要求. 5.3.2 钢浮箱安装 因考虑到沉管自重较重,且自浮力较小,沉 管安装采用钢浮箱助浮.因在基础灌砂过程中, 钢箱无法及时拆除回收,灌砂施工时间 (20耀30 h) 长,为保证沉管安装施工进度不受影响,应配备

2 组钢浮箱交替使用,见表

1、图2. 浮箱浮于水面,用起重船小钩吊住钢箱前部 吊点以控制钢箱方向,当沉管下沉到其顶板的下 表面高于浮箱顶面约 0.3 m 时,用工作艇将浮箱 逐个推入沉管内,居中放置.所有钢浮箱进入沉 管就位后,采用钢丝绳将端头浮箱与底板预埋件 连接固定. 5.3.3 半潜驳下潜作业

1 ) 排水沉管下潜所需水深计算 沉管下潜深度

1 m,沉管高度 5.6 m,垫木厚 度0.35 m,半潜驳型深 5.8 m,考虑

1 m 富余水 深,则下潜后沉管起吊所需水深为

1 + 5.6 + 0.35 + 5.8+1=13.75 m.

2 ) 下潜前的准备工作 扫海:首节沉管安装前,安排测量船配置多 波束测深仪对下潜坑区域及吊运路线进行扫海, 绘制精确的等深线图. 下潜、吊运安装时段选择:收集历年潮位、 气象资料,结合沉管吃水、下潜坑、吊运路线上 水深,找出满足下潜、吊运水深要求的潮位时段, 选择下潜、吊运、安装作业时间. 下潜、吊运、安装作业时间分析:根据当地 潮汐规律,涨落潮过程中满足+0.0 m 以上水位要 求的时间区间大约为 6耀7 h,半潜驳下潜深度约 表1钢浮箱参数表 Table

1 Parameters for steel buoyancy tanks 钢浮箱尺寸 数量/个 单个钢浮箱浮力/t 净浮力/t 3.5 m伊3.35 m伊9.5 m

6 (单组 3) 110.3 85.3 3.5 m伊3.35 m伊19.5 m

6 (单组 3) 226.4 179.0 合计

12 66 窑窑2016 年第

5 期14 m 左右,下潜及上浮移船时长约

3 h,起重船 自航吊运沉管至最远安装位置需要时长约

1 h,由 于起重船进入基槽后的安装作业基本不受潮水限 制,因此,选择在涨潮时段水位达到+0.0 m 时开 始进行下潜作业可留有充分施工时间. 测量定位仪器安装:当半潜驳及起重船就位 后,将GPS 的移动站安放到测量塔的顶端,通过 无线信号与起重船的电脑连接好.再利用起重船 的小吊钩将测量塔吊放到预埋件上,通过法兰螺 栓固定在预埋件上.测量塔设置于沉管中轴线头 尾两端,通过两点成直线进行定位控制.

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