中交海洋建设开发有限公司 天津 300457
摘要:本文介绍了万宁月岛外海堤部分严重破损沉箱,无法使用《破损沉箱拆除施工工艺和方法》,需进行水下破碎拆除的全过程,详细描述了机械配置情况及施工工艺和方法。经过施工准备、平板驳到位、挖掘机就位、剪切钢筋作业、凿除破损沉箱及清理沉箱碎料,完成对破损沉箱水下破碎的拆除。进行了加固计算,证明满足船舶稳定性要求。
关键词:破损沉箱 水下破碎 拆除
1.工程简介
万宁月岛外海堤部分沉箱壁破损较为严重,这些沉箱大部分已无水上部分,无法使用《破损沉箱拆除施工工艺和方法》中水下打孔后进行沉箱吊除的工艺。经项目部研究,采用破碎锤水下凿除的工艺进行施工作业。
经现场确认,破损严重的沉箱有16个,沉箱型号均为CX3型沉箱
2.机械设备配置情况
具体机械设备配置表如下:
表1 机械设备配置表
名称 | 规格 | 数量/单位 | 备注 |
自航平板驳 | 4000t | 1艘 | 装载长臂挖掘机、破碎锤 |
锚艇 | 660kW | 1艘 | 起抛锚,辅助施工船挪位 |
交通船 | 640KW | 1艘 | 运送施工人员 |
长臂挖掘机700 | 臂长22m | 1台 | 挖除沉箱碎料 |
破碎锤 | 力马特185 | 1台 | 自重6t |
长臂挖掘机950 | 臂长22m | 1台 | 自重110t,斗容3.5m³ |
液压剪切钳 | 3.8t | 1台 | 剪切钢筋 |
长臂挖掘机550 | 臂长22m | 1台 | 安装液压剪切钳 |
3.施工工艺和方法
3.1主要施工工艺流程
3.2主要工序施工方法
3.2.1施工准备
破碎锤到达现场后,将破碎锤安装到950挖掘机上,950型挖掘机臂长22m,可以完成-8m标高的施工作业,满足施工需求。将液压剪切钳安装至550型挖掘机上。安装完成的950型挖掘机开到自航平板驳的船舷中部。
3.2.2平板驳就位
自航平板驳根据坐标移船至破损沉箱内侧,抛锚艇辅助自航平板驳进行抛锚定位,自航平板驳通过绞锚挪船使左舷贴近沉箱内侧,调整船位直到左舷距沉箱4m处,此时950挖掘机可以覆盖沉箱全部位置从而进行沉箱凿除作
3.2.3挖掘机就位
自航平板驳进行压载来加强船舶整体稳性。
左舷挖掘机总重:55t+95t+70t=220t,固需在右压载舱压载220t。
待自航平板驳就位完成后,三台挖掘机依次就位于平板驳左舷,从船艏到船艉依次为550型挖掘机、950型挖掘机和700型挖掘机。
3.2.4剪切钢筋作业
现场指挥人员指挥550挖掘机对沉箱外侧钢筋进行剪除。
3.2.5凿除破损沉箱
使用安装有破碎锤额950型挖掘机对沉箱外壁和内壁进行破碎,在现场指挥和挖掘机的共同配合下,将沉箱凿除到-4m以下。
3.2.6清理沉箱碎料
完成沉箱破碎后,使用长臂挖掘机700将沉箱碎料和钢筋全部挖除到运输船舶后,由运输船运输至指定地点。使用水坨测量各沉箱凿除和掏挖后的深度,如果符合施工要求,达到-4m,平板驳移位到下一个沉箱处;如果未满足施工要求,使用长臂挖掘机进行复掏挖,直至达到施工要求。
3.3加固计算
左舷挖掘机总重:
55t+95t+70t=220t,
即本次设备重量为140t,在运输过程中为了安全可靠,加强货物的安全,故本航次采用焊接加固及倒链加固运输。
固需在右压载舱压载220t。
船舶航速8节,作用在货物上的纵向力Fx,横向拉Fy,垂向力Fz
K1=0.345v/L1/2+(58.62L-1034.5)/L2=0.26+0.43=0.67
Fx=MAxK1K2+SxQ=220×2.9×0.67×1.21+41×5.7×1=329.1442+233.7=1796.54kN
Fy=MAyK1K2+SyQ=220×6.1×0.67×1.21+41×5.7×1=692.3378+233.7=1226.04kN
Fz=MAzK1=220×5×0.67=737kN
式中:
M----货物重量,t;
Ax----纵向基本加速度,m/s2;
Ay----横向基本加速度,m/s2;
Az----垂向基本加速度,m/s2;
K1----船长L不等于100m且营运航速不等于15KM的基本加速度修正系数;
L----垂线间长;
K2----B/GM<13时横向加速度值修正系数
B----船宽,m
GM0----初稳性高度,m
Sx----纵向受风投影面积,m2;
Sy----横向受风投影面积,m2;
Q----风压,kN/m2;
为了货物安全到达,必须使作用在货物上的作用力小于系固装置作用在货物上的力,暂且不考虑绑扎拉力(阻止下滑),只考虑货物鞍座与甲板的焊接强度,取焊缝需用剪切应力:[T]=9.31kN/cm2;
焊接承剪力:F=5×f×[T]=5×32×9.31=1490kN;
式中:f为焊肉面积。焊接高度取8mm,每个鞍座总焊缝长100mm
为了货物安全到达,必须使作用在货物上的作用力小于系固装置作用在货物上的力,即Fy小于倒链对货物的横向拉力。
Fy<(u×m×g+cs1×f1+cs2×f2+····+csn×fn)
式中:
n----纳入计算的钢丝绳数量
Fy----由外力假设而得到的横向里,KN;
u----摩擦系数
(u=0.3 钢,木或钢,橡胶)
(u=0.1 干燥的钢,钢)
(u=0.0 潮湿的钢,钢)
m----货物的重量,t;
g----重力加速度,取9.81m/s2;
cs----系固设备的计算强度,kN;
f----和垂向系固角的函数
所:(u×m×g+cs1×f1+cs2×f2+····+csn×fn)
=0.1×220×9.81+4×167×80%/1.5×0.83
=216+296=512kN
Fy=1226.04kN<1490kN+512kN,所以此方案安全可行。
结论:
1、校核计算结果表明稳定性满足国内航行海船法定检验规则(2011)对沿海航区船舶稳定性要求。
2、船舶吃水差根据设备实际装载位置,对压载舱进行相应的调整,确保合适的吃水差。
3、检验计算表明,绑扎系固方案满足船舶正常航行状态下安全可靠,可满足船舶航行横摇15度,纵摇5度的安全航行要求。
综上论述和计算,采用本系固方案,船舶正常航行状态下运输安全。
4. 结语
本文介绍破严重损沉箱水下破碎拆除的施工工艺和方法,无水上部分的破损沉箱的拆除是填海造地复原的特殊难处,必须严格按照施工工艺和方法进行,并做好船舶整体稳定性,控制好每个施工步骤,才能保证施工的安全和质量,达到预期的目标。
参考文献:
[1] 邹大庆,沉箱工法[J],佳木斯大学学报,2003(2):201-203.
[2] 张宇,刘鹏飞.特大型沉箱预制施工工艺研究[J].中国水运,2007(3):142-143.
作者简介:闫盼,1988年9月生,男,汉族,天津人,本科学历,工程师,研究方向:港航施工,