某工程船舶利用气囊上排工艺设计

2022-02-07郭志刚

广东造船 2022年6期

郭志刚

（中交四航局第一工程有限公司，广州 510420）

1 前言

港口在非洲国家的经济发展中扮演着重要的角色，非洲各国正积极对港口进行改造和加大港口建设力度。我司在建的拉姆港1～3 号泊位码头工程是肯尼亚“2030远景规划”的重点起步工程，也是“一带一路”倡议在非洲落地的标志性项目，建成后将为南苏丹、埃塞俄比亚、乌干达以及刚果东部提供新的出海通道。我司在海外承接的水工项目越来越多，但在非洲一些欠发达国家无法提供船舶的修理基地，因此结合现场施工进度，利用现场资源，因地制宜，船舶采用气囊上排进行全面维修。

拉姆港1～3 号泊位码头工程项目，位于非洲肯尼亚北部曼达湾畔，该区域船舶大多修造年代久远，为了保证船舶正常运营、施工安全及保持船级，决定对一批船舶进行气囊上排全面维修。本文以某船成功上排维修为例，介绍如何基于工程所在地的简易场地，利用气囊对船舶进行上排。

2 船舶气囊上排工艺

2.1 铺设船排

船舶利用气囊上排维修，船排的尺寸建议按以下区域设置:绞车安装、滑轮组绕组所需区域，为绞车、滑轮组布置区；船舶停放、维修设备存放、维修材料存放、办公场所、施工车辆通道等所需场地，为船舶修理施工区；船舶最先进入气囊上方直至牵引拉出水面所需场地，为船舶上排区。

某船主要尺度为：总长81.00 m，型宽15.00 m，型深7.80 m，空船吃水1.60 m，空船重量1 600 t。

根据船舶外形尺寸，船舶空船吃水应保证有富裕水深，并使船舶进入上排通道与在水中靠船尾方向最后一个气囊受力接近船舯；绞车拉力及卷筒容绳量、滑轮组绕组圈数直接影响船排尺寸。

某船按现场实际条件进行场地设计，利用滑轮AutoCAD 放样，船排布置图见图1。从0 轴至1 轴为绞车、组布置区域，长35 m、宽50 m，在该区域预埋2 个60 t 地牛，用于安装2 台20 t 绞车；1～4 轴为船舶修理施工区域，长103.5 m、宽50 m，在该区域设置船舶停放区、办公区、设备存放区、材料存放区、车辆通道等；4～8 轴为船舶上排区域，长100 m、宽30 m，在该区域两侧设置临时护岸用于水上通道整平及水上气囊摆放，在临时护岸上靠近4 轴设置10 t 地牛用于船舶进入通道前的牵引。

图1 船排布置示意图

绞车、滑轮组布置区地面稍作平整即可，船舶修理施工区和船舶上排区在4 轴两侧，陆侧为船舶修理施工区，海侧为船舶上排区，并设4 轴为最高潮水陆交界线，用挖掘机、铲车等施工工具将地面修整为向海侧倾斜约1.8°并压实地面，然后在其表面放置一层沙袋，再用细砂覆盖压实，其承载力≥20 t/㎡。

2.2 预埋地牛

船舶牵引地牛的大小，取决于船舶重量、船排坡度等。按现场实际条件，布置两个60 t 地牛，地牛预埋位置为0 轴+3 240 mm、B 轴-4 650 mm，两个地牛以C 轴对称预埋，地牛外形尺寸为长4 500 mm×宽4 500 mm×高3 400 ～3 520 mm。

在地牛中竖向打入4 至6 根工字钢，并在其顶部根据绞车公共底座尺寸焊接钢板（基础底座），然后在地牛和工字钢四周植入主钢筋（Φ16 HRB335）和加劲箍筋（Φ12 HRB335）；钢筋绑扎完成后浇灌C30 混凝土；在地牛中埋入两条Φ42 mm 二级有档电焊锚链，用于定滑轮的固定。

2.3 安装绞车、钢丝绳绕组

绞车、滑轮组由于采购周期长，应尽量采用现场已有设备。该项目现有20 t 绞车和5 饼100 t 滑轮组，绞车安装是将绞车公共底座与地牛基础底座焊接或栓接。

钢丝绳绕组是将定滑轮用卸扣固定于Φ42 mm 锚链上，Φ34 mm 钢丝绳一端固定于绞车卷筒上，另一端钢丝绳通过动滑轮组穿绕5 圈、定滑轮4 圈，然后将钢丝绳端部连接到定滑轮底部拉环上，使用铲车将动滑轮拉出至最大行程，卷筒容绳量250 m，通过滑轮组绕组后最大行程约24 m。

2.4 放置气囊

根据船舶满足富裕水深要求及保证船舶在离开水面后有足够的气囊承受力，按计算需同时有14 个气囊受力，具体布置用AutoCAD 放样，1#气囊布置于距8轴-3 m，1#～9#气囊之间间距为5 m，10#～23#之间间距为10 m，在低潮时按上述要求摆放好气囊，气囊充气口朝向E 轴，每个气囊对应的位置应放置水尺，便于随时观察该位置的水深。

上排通道上的气囊的两端打入带环钢筋，用麻绳固将气囊固定在此装置上，防止充气过程中移位；上排通道水上的气囊，还需用厚度为10 cm-15 cm 的沙袋压住，防止上浮，船舶上排气囊布置图见图2。

2.5 船舶捆绑

船舶捆绑前，先在船舶舷侧及尾封板上焊接牵引钢丝绳托架，防止钢丝绳在牵引过程中跑偏；在尾封板与舷侧板转角处，焊接枕木槽放置枕木或焊接半圆钢管保护钢丝绳，防止捆船钢丝绳被磨伤或割伤。

船舶捆绑采用1 根Φ56 mm、长度220 m 的钢丝绳对折，以船尾的船舯为中心对称布置，放到钢丝绳托架上并绕过尾封板和舷侧板转角处枕木或半圆管，托架以外部分钢丝绳摆放在甲板上，并接Φ40 mm 尼龙绳引缆，方便后期岸上牵引钢丝绳的连接；为了防止在船舶牵引过程中钢丝绳跑偏，在捆绑钢丝绳上套Φ30 mm 尼龙绳，另一端固定于甲板舷墙上。

2.6 移船就位、牵引绳连接

上排选择在潮高水位不小于4 轴位置标高h 且在涨潮时段：

移船进入上排通道，船尾抛锚，船首绞车钢丝绳连接至临时护岸10 t 地牛上，牵引辅助船舶进入上排通道；在上排前在船首A 点处作标记，直至船舶A 点标记靠近9#气囊，船舶停止移动；利用岸上绞车用Φ40 mm 尼龙绳引缆，将捆绑钢丝绳往陆侧方向拉，连接牵引钢丝绳，牵引钢丝绳的长度需根据绞车钢丝绳绕组后最大行程要求选取，方便在船舶牵引过程中牵引钢丝绳的更换；牵引钢丝绳连接顺序为：动滑轮端头拉钩上连接牵引绳01（长度24 m、Φ56 mm 钢丝绳）一端的琵琶扣，另一端用100 t 卸扣连接牵引绳02（长度24 m、Φ56 mm 钢丝绳），牵引钢丝绳02 后面接牵引绳03（长度48 m、Φ56 mm 钢丝绳），再接牵引绳04（长度48 m、Φ56 mm 钢丝绳），然后连接至捆绑绳05 上；两侧牵引绳以C 轴对称连接，船舶上排牵引绳连接示意图，见图2 所示。

图2 船舶上排牵引钢丝绳连接、气囊布置示意图

2.7 船舶上排

现场绞车拉力为20 t、卷筒容绳量250 m，通过滑轮组绕组后，最大行程约24 m，船舶移动速度约1.3 m/min。根据某船主尺度及现场设备，用AutoCAD 放样，船舶牵引至船舶修理施工区指定位置为144 m，共需进行6 次牵引：

（1）第1 次牵引，为用空压机对1#～6#气囊充气至与船底板接触受力，7#～23#气囊顶升高度为0.7 m；停止充气，关闭气阀，同步启动2 台牵引绞车；当船舶移动使A 点(初始接触点FR147）到达12#气囊并完成船舶24 m 牵引；

（2）第2 次牵引，主要工序：靠船首气囊放气，靠船尾气囊从第1 条气囊依次往前充气，利用气囊将船舶略调平（气囊尾高首低）；把船首左右绞车的钢丝绳连接至60 t 地牛上并拉紧受力，确认船舶不会后溜后松开绞车钢丝绳，用装载机或铲车拉出绞车钢丝绳使动滑轮组钢丝绳拉出，使绞车钢丝绳达到最大行程；

（3）后续几次船舶牵引工序，与第2 次牵引类似。

上排过程中，钢丝绳更换、拆除按如下顺序：

（1）船舶上排第2 次牵引，为拆除牵引绳01，然后将牵引绳02 琵琶扣连接至动滑轮端头拉钩上；对船首气囊充气，船尾气囊调压，使1#～12#气囊顶升高度调至0.7 m 时进行船舶上排第二行程牵引，直至使船舶牵引至14#气囊并完成船舶24 m 牵引；

（2）船舶上排第3 次牵引，为牵引绳02 后面用卸扣连接牵引绳01，拆除牵引绳03，牵引绳01 后面再接牵引绳04；对船首气囊充气，船尾气囊调压，使1#～14#气囊顶升高度约为0.7 m 时进行船舶上排第3 次牵引，直至使船舶牵引至16#气囊并完成船舶24 m 牵引；

（3）船舶上排第4 次牵引，为拆除牵引绳02，重新将动滑轮组钢丝绳拉出，牵引绳01 琵琶扣连接至动滑轮端头拉钩上；对船首气囊充气，船尾气囊调压，使2#～16#气囊顶升高度约为0.7 m 时进行船舶上排第4 次牵引，直至使船舶牵引至19#气囊并完成船舶24 m 牵引；

（4）船舶上排第5 次牵引，为牵引绳01 后面用卸扣连接牵引绳02，拆除牵引绳04，牵引绳02 后面再接捆绑绳；对船首气囊充气，船尾气囊调压，使5#～19#气囊顶升高度约为0.7 m 时进行船舶上排第5 次牵引，直至使船舶牵引至21#气囊并完成船舶24 m 牵引；

（5）船舶上排第6 次牵引，为拆除牵引绳01，然后将牵引绳02 琵琶扣连接至动滑轮端头拉钩上；对船首气囊充气，船尾气囊调压，使7#～21#气囊顶升高度约为0.7 m 时进行船舶上排第6 次牵引，直至使船舶牵引至23#气囊并完成船舶24 m 牵引。船舶上排牵引过程示意图，如图3 所示。

图3 船舶上排牵引过程示意图

2.8 充气顶升、支墩布置

当船舶上排第6 次牵引完成到达指定位置后，停止牵引，前后牵引绳索均保持受力，船体不动,用空压机依次向船底的14 条气囊充气顶升至1.2 m 高，停止充气，关闭气阀；用枕木作支墩支撑船体，从外往里按进坞图布置；枕木尺寸为长700 mm×宽250 mm×高250 mm，布置4 层，最上面一层枕木长度方向需沿船宽方向摆放，其数量、位置按进坞图布置，由于船舶首尾线型变化大，上排后，船首尾可增加钢质临时支撑；布墩完成后，气囊缓慢放气，使船舶平稳落在木墩上，逐个检查布墩与船底接触情况，使用木尖、木方等紧实；最后抽出气囊，完成上排。