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“世越号”打捞尾部钢梁的开沟安装方法

2019-07-26 20:13:56 来源:交通运输部上海打捞局技术开发中心

本文主要介绍“世越号”打捞工程中船艉钢梁的开沟及安装施工方法,阐述了施工难点和应对措施,尤其是海底泥石十分坚硬的情况下开沟清泥方法,为今后泥质坚硬的沉船打捞项目提供了宝贵的借鉴经验。

关键词:托底钢梁;开沟犁;整体打捞;吸泥管

中图分类号:U671 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2017)07-0021-03

1 背景介绍

韩国“世越号”轮船于2014年4月16日发生下沉,遇难人数达304人。沉船地点在韩国西南海岸,当地水深44m左右,难船下沉时发生90度倾斜,最终左舷着泥。韩国海洋水产部于对全球招标,明确要求不破坏船体前提下整体打捞“世越号”。交通运输部上海打捞局于2016年7月中标,8月中旬开始对“世越号”进行整体打捞作业。

由于船舷钢板较薄,用传统扳正起浮打捞方法很容易对难船造成损坏,为此,上海打捞局设计了船底安装托底钢梁,双抬浮驳整体抬浮起吊的安装方法,即首先安装船底33根钢梁,再在难船两端安装起吊钢丝,起吊钢丝两端分别连接船底钢梁端头和双抬浮驳上的钢绞线端头,利用钢绞线液压提升原理将难船整体抬浮出水。这种方法可使难船按原姿态整体起浮,且船体不受破坏。安装托底钢梁是本次打捞工程的重点和难点,尤其是船艉钢梁的成功安装,为本次打捞工程的顺利推进奠定了坚实的基础。

2 船艉开沟方法介绍

本次打捞工程托底钢梁安装分为船艏和船艉安装两个阶段。船艏安装钢梁采用浮吊船大力号起吊船艏后,由施工船深潜号与联合正力配合将18根钢梁作为一整体拖拉至难船船底设计位置;船艉安装钢梁则需要先利用除泥工具对船底钢梁安装区域排泥,再将钢梁拖拉至船艉底部设计区域。由于沉船海域水流很快,故一次性除泥范围不能太大,否则在水流影响下除泥区域会有较多淤泥回填,影响工程进度。现场每次清除单根或两根钢梁安装区域泥石后立即安装钢梁至船底设计位置,再进行下一根钢梁(或两根钢梁组合体)除泥和安装作业。

本次工程设计在船艉安装10根钢梁,安装前需要对船艉钢梁安装区域除泥。刚开始清泥时尝试了许多水下除泥工具,如非接触式开沟机、大口径吸泥管、水下爬行式吸泥设备等,由于沉船区域海底地质基本是粘土与石块混合物,即使用大功率大流量非接触式开沟机(最大功率1300kw,最大流量30000m3/h),也只能清除海底表层松泥,现场实验时最大挖沟深度0.7-0.8m,无法再继续挖深;用大口径吸泥管清泥时管口容易被较大的石块卡住,清泥效果也不佳。

1#开沟犁长4m,宽2m,高0.5m,本体重6.3吨,本体前、后压载框中分别放置压铁配重3.6t、2.6t,拖拉清泥时利用本体前端的犁齿先将硬泥刮松,再利用犁头将松泥排向两侧。1#开沟犁的拖拉清泥实验由施工船大力号与深潜号完成,大力号与深潜号分别位于难船甲板侧和船底侧(如图3所示),深潜号140T深沉补偿吊将1#开沟犁吊放至难船船底外侧,开沟犁两端拖拉钢丝分别连接大力号和深潜号绞车,进行来回拖拉排泥作业。试拉结果1#开沟犁前方泥石堆积越来越多,开沟犁拖拉的松泥很难排出船底,拖拉阻力越来越大,以至于经常卡顿,清泥效果较差。

由于沉船船艉底部与海底间隙很小,以上改造的开沟犁拖拉作业时松泥仍很难排出船底,影响作业效率。为了在开沟的同时将松泥排出船底,现场对开沟犁继续改造成对称簸箕型7#开沟犁,该开沟犁长3.5m,宽2m,高0.45m,前后对称,两边有挡板,中间是隔离板,犁头沿宽度方向由一排尖齿构成,可以铲起粘土石块混合物,铲起的泥石混合物被铲到开沟犁的斗(由挡板和隔离板围成)里面后,由施工船将开沟犁拖拉出船底一定距离,在船外将铲出的泥石混合物倒掉。7#开沟犁图片如下:
该7#开沟犁进行拖拉排泥效果良好,在开沟的同时又可以将松泥排出船底,大大加快了船底清泥效率。后来现场又将7#开沟犁加宽,由原来的2m加宽至4m,这样可以来回拖拉出两根钢梁的沟宽(单根钢梁宽度1.8m),清泥效率更高。

图6 9#开沟犁图片

3 船艉钢梁安装

船艉钢梁安装思路:利用开沟犁将钢梁安装区域沟形挖好后,由施工船大力号将钢梁吊装下水,下放到难船船底外侧,钢梁两侧拖拉钢丝分别连接至大力号和深潜号的拖拉绞车,再由大力号与深潜号配合将其拖拉至设计位置。

船艉钢梁共10根,编号为:19#~28#(船艏钢梁编号为1#-18#)。其中19#、20#、27#、28#为单独的四根钢梁,其余6根分为3组,每2根钢梁拼接为一组,即共3个钢梁组和4根单独的钢梁。

随着开沟犁的不断改进,特别是7#开沟犁制造出来后,开沟犁挖沟效率明显提高。为了再次提高现场钢梁安装进度,现场提出了加宽开沟犁宽度(9#开沟犁),同时两根钢梁连接为一个整体进行安装的方法。将船艉剩余的六根钢梁分为三组,每两根焊接为一整体。对于两根钢梁拼接,施工现场采用连接板将两根钢梁焊接为一个整体,然后整体吊装下水,并拖拉至设计位置。下图是21#-22#钢梁拼接示意图:

单根或两根钢梁组合体安装步骤为:

(1)钢梁上安装好拖拉钢丝、起吊钢丝、定位信标等;

(2)潜水探摸确认钢梁安装区域沟宽、沟深已达安装需求;大力号起吊单根钢梁(或两根钢梁组合体),旋转吊机,将钢梁吊至船艉;

(3)深潜号靠近钢梁端头,连接钢梁船底侧拖拉钢丝至深潜号主拖缆;

(4)大力号将钢梁下放到难船船底外侧海底;

(5)潜水员水下连接钢梁甲板侧拖拉钢丝至大力号船艉绞车拖拉钢丝,并解脱钢梁起吊钢丝;

(6)大力号与深潜号配合拖拉钢梁到设计位置;

(7)潜水员解脱拖拉钢丝;

(8)潜水员水下对钢梁进行临时固定。

4 钢梁水下临时固定

由于沉船海域水流很快,船艉安装的钢梁很容易受水流影响发生滑移,需要对钢梁进行临时固定。钢梁下水前需在钢梁指定位置焊接绑扎固定用眼板,钢梁拖拉到位后,潜水员水下通过钢丝和手板葫芦将钢梁与沉船连接到一起,从而完成钢梁的临时绑扎固定。沉船连接点一般选择强结构物或在沉船开孔,开孔位置一般选在横向肋骨两端,钢丝穿过横向肋骨,再和固定用手扳葫芦或钢丝连接。连接好钢丝和葫芦后,收紧手板葫芦,完成钢梁的临时绑扎固定。

图11 下水前钢梁上表面及侧面焊接绑扎固定用眼板

5 总结

本次“世越号”打捞工程难度之大前所未有,尤其是船艉安装钢梁,现场历时5个月才将船艉10根钢梁安全顺利安装至设计位置。由于难船周边泥质太硬,大石块较多,期间尝试了许多清泥方法,包括大功率非接触式开沟机、爬行式吸泥设备、大口径吸泥管以及多种现场改造的开沟犁,通过大量现场实验及改造,终于改造出船底清泥效果较好的开沟犁,并顺利将钢梁安装至设计位置。本次船艉钢梁的成功安装,为本次打捞的顺利完成奠定了坚实的基础,也为以后类似泥质条件下的打捞提供了宝贵的经验。

参考文献:

[1] 张国光.海底管道开沟犁及其设计分析.油气储运,1989,8(2).

[2] 徐嘉梁.抛土开沟犁设计方案探讨.江苏理工大学学报,1998,19(4).


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