半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法(061123修改)

'半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法一．概况在大型深水重力式码头的建设中，大型沉箱的重量往往达到1000多吨乃至数千吨，如此大的重量，采用传统的起重船起吊加驳船运输方式进行施工存在许多困难与弊端，已逐渐不能满足施工要求。目前，进行大型沉箱出运施工主要由半潜驳（含工程浮坞，以下同）来完成，基本过程为：沉箱在预制场地预制好后，利用高压气囊将沉箱顶升后牵引，整体搬移到半潜驳上并支垫好，将半潜驳拖至安装水域合适水深位置下潜，在下潜过程中往沉箱隔舱中加压载水，保持沉箱本身浮游稳定，半潜驳下潜到一定深度后，沉箱利用本身浮力起浮，起浮后将其拖至安装点，往沉箱隔舱中注水下沉安装。 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页沉箱出运施工主要包括沉箱上半潜驳、半潜运载沉箱拖航、半潜驳下潜沉箱出坞三个主要施工过程。在大型沉箱出运施工中，投入的主要船机设备是半潜驳，这种工程施工用半潜驳是一种专为大型沉箱出运而设计建造的可下潜的工程驳船，甲板单位面积承载力比一般驳船大得多，可运载数千吨的砼沉箱航行于近海航区，其基本工作原理是：在涨潮时段合适潮位，半潜驳利用船艏的搭接结构与出运码头搭接，保持半潜驳甲板面与码头面处于同一水平面，船上配有牵引设备，沉箱利用高压气囊顶升脱离地面，气囊在沉箱底面与地面之间滚动大大减少了摩擦力，从而可利用船上牵引设备牵引沉箱上船，至指定位置后用枕木进行支垫，抽出气囊。半潜驳配有多台大排量压载泵，可根据需要进行了舱内压载水的调整，从而控制半潜驳的下潜或上浮，半潜驳上的监控设备可适时采集下潜或上浮的各项数据，根据需要可方便的进行船舶浮态调整，通过控制压载水量与加压载水速度来控制半潜驳的下潜深度与速度，从而保证出运与下潜施工中沉箱顺利地上驳与出坞。工程用半潜驳载重吨位一般在3000~5000吨不等，载重吨位在4000吨左右的半潜驳，以“四航华南”为例，主体尺度及相关参数为；总长：58米；型宽：34米；型深：4.6米；最大下潜深度：16米（甲板面至水面）；从正常吃水下潜到最大深度时间：2小时；压载泵排量：4×960m3/h设计载重量：4200吨；利用半潜驳气囊方式出运大型沉箱的施工工艺，已顺利完成多过大型深水重力式码头的建设，已完成的实例工程如下：工程名称沉箱重量件数沉箱尺寸(m)L*B*H使用半潜驳名称广州南沙港3、4#泊位2212t4217.84*15*18.9四航南沙广州南沙港9、10#泊位2237t4417.84*15*18.9四航南沙深圳大铲岛集装箱码头2327t4717.94*14.1*19.8四航南沙福建江阴电厂码头3161t1029.5*19.7*16四航华南厦门刘五店滚装码头1075t2217.76*10*12.5四航南沙厦门港嵩屿港区1#泊位2015t2516.6*15*20四航南沙汕尾发电厂重件码头2357t2217.65*15*20.3四航华南 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页一．特点利用半潜驳气囊方式出运大型沉箱有如下特点：1.无需大型起重设备就可以进行大型沉箱的搬运上驳及安装作业，大大节省了船机费用；2.与轨道方式上驳比，半潜驳与码头的对接容易，对码头的要求不高，码头的适应性强，从而使临时出运码头的建设容易，投入少；3.普适性强，沉箱的重量从几百吨到4000吨甚至更大，均可采用本工艺进行沉箱的上驳及安装作业；4.由于沉箱无需进行起吊，配筋量可大大减少，节省了钢材，降低了沉箱的制作成本，从而降低了码头的造价。三．适用范围本工法适用于港口重力式码头建设中重量超过现有浮吊设备起吊能力或不便于或不适于起吊的可自浮的大型沉箱的出运安装作业施工，也可用于大型封闭可自浮的涵管出运安装作业施工。四．施工工艺1.半潜驳进行大型沉箱出运沉箱上驳过程施工工艺流程如下： 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页抽气囊，解围捆索并吊上码头备下件使用调整半潜驳浮态至拖航要求状态沉箱上驳过程完成排压载水，解溜尾索，移船使半潜驳脱离搭接状态第一条气囊上驳后半潜驳开始排前舱压载水并适当调整后舱压载水，始终保持船舶水平浮态继续牵引沉箱缓慢移动，并控制牵引速度与排压载水速度相适应沉箱到达装载区后停止牵引，在沉箱底所有气囊间隙尽可能多的支垫枕木气囊放气，使沉箱平稳坐于枕木上半潜驳加压载水进行搭接，保持搭接后搭接结构对码头200t左右的压力，调整船舶浮态至水平在半潜驳搭接结构与码头的缝隙上铺过渡钢板，挂牵引索上沉箱上的围捆索给沉箱底气囊充气顶升沉箱，拆除支垫枕木开动半潜驳上牵引绞车牵引沉箱缓慢移动，同时松溜尾索沉箱从预制点利用气囊牵引至码头前沿3米左右支垫半潜驳抛锚定位，系好岸缆沉箱从预制场地利用陆地卷扬机以气囊方式移至码头前沿3米左右并支垫在半潜驳上铺设气囊，进行沉箱上驳前准备到达搭接水位时，移船进入搭接状态建设出运通道及出运码头并埋设半潜驳带缆用地环制定施工方案，确定工作水位半潜驳进行大型沉箱出运沉箱上驳过程施工工艺流程图 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页1.半潜驳进行大型沉箱出运下潜作业沉箱出坞过程施工工艺流程如下：沉箱出坞后，半潜驳开始排压载水上浮半潜驳起浮后调整船舶浮态至航行要求状态并准备拖航至出运码头进行下一件的出运下潜过程完成工作船开动绞车牵引沉箱出坞，并适时调整四角控制索，保证沉箱顺利出坞往沉箱隔舱中注压载水至沉箱能稳定自浮高度半潜驳继续加压载水下潜至沉箱稳定自浮深度后沉箱起浮，停止下潜调整沉箱各隔舱压载水量使沉箱正浮在下潜至沉箱能自浮前2米左右深度停止下潜在沉箱顶安装工作平台及排水泵，系固可漂浮物件，挂牵引索上工作船，带四角控制索至坞墙顶半潜驳准备下潜开始往半潜驳压载舱加压载水根据监控设备来调整各压载舱的进水量与速度，保持半潜驳平稳下潜，控制横倾不超过2°纵倾不超过3°半潜驳到达指定下潜区域定位在沉箱安装点附近选定下潜区域半潜驳进行大型沉箱出运沉箱下潜过程施工工艺流程图 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页五．施工要点1．作业条件的选择；为保证沉箱出运工作安全顺利进行，必须在涨潮时段进行沉箱上驳作业，且必须满足相应的天气、水文、水域、出运码头要求等条件；1.1天气海况条件：沉箱出运作业要求在6级以下风力，无局部强对流天气的非大雨天气进行，沉箱上驳作业水域波高不大于0.5米，且天气预报3天内不得有影响本地区的台风天气以及强劲季风天气；1.2作业水域条件：沉箱上驳作业水域要求沿岸线方向以出运码头中线计左右边各不小于50米，垂直岸线方向长度不小150米，水深要求不小于半潜驳重载吃水+0.5米；下潜作业要求水域开阔，便于沉箱出坞作业，下潜区深度要求达到可使沉箱稳定起浮所需深度；1.3出运码头条件：出运码头的布置要求水域开阔，便于半潜驳进出，码头前沿为便于与半潜驳搭接，需布置成阶梯状，码头前沿的承载力要求达到100t/m，出运通道两侧各需布置一个地环，可承受拉力需达到20t，供半潜驳移船系缆用；出运码头一般布置如下图： 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页2．沉箱上驳相关数据的计算2.1沉箱上驳作业水位的计算与选取沉箱上驳作业水位的准确计算与选取是直接关系到沉箱是否具备上驳条件的首要工作，由于我国沿海及内河入海附近很长一部分河段均受潮汐影响，而沉箱出运码头一般均布置于上述地区，因此沉箱的上驳不光要克服潮差来的影响，还应合理地利用潮差服务于施工，通过计算选择合适的水位进行作业，从而保证沉箱上驳过程安全顺利进行。水位计算及选择的原则是保证半潜驳重载时能够且有足够时间脱离搭接状态，并且保证从可进入搭接的水位到可脱离搭接的水位所经历的时间足够沉箱上驳过程的完成，计算方法如下：基本数据：H：码头面标高；（测量可得）T：半潜驳重载吃水；（查船舶静水力曲线图可得）t：半潜驳空载吃水；（查船舶静水力曲线图可得）D：半潜驳型深； 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页进入搭接的水位应选择在半潜驳空载吃水与满载吃水之间的中间水位，目的是保证既有充足的上驳时间，又使沉箱上驳过程中半潜驳有足够的压载水可排以抵消沉箱重量对半潜驳的负载。计算图示如：根据图示，搭接时，甲板面与码头面处于同一标高，则进入搭接水位与脱离搭接水位计算如下：h进=H-[D-（T+t）/2]h离=H-（D-T）+0.2m；（0.2m为富余量）潮水涨至h进时，半潜驳需进入搭接，尽快进行沉箱上驳作业；潮水在退至h离之前半潜驳必需脱离搭接状态，否则将被搁在搭接码头上无法脱离而发生安全事故。潮水曲线图如下： 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页图中，t0到t1的时间不得少于3小时，t1到t2的时间不得少于1小时；进行潮水时间限定目的是保证沉箱上驳和半潜驳脱离搭接有足够的作业时间，沉箱上驳与半潜驳脱离搭接必需在t0到t2的时间内完成。2.2牵引力的计算以气囊方式顶升沉箱后进行牵引，摩擦系数一般按0.05来选取，则牵引力为：F=0.05Q；（Q为沉箱重量）3．沉箱上驳所需设备的选择及前期的准备3.1地环的埋设。出运码头上必需埋设供半潜驳带移船缆的地环，埋设位置可参见出运码头布置图；地环与半潜驳移船缆一般使用卸扣连接，为方便操作，可选用重量轻、体积小合金卸扣，卸扣承载力一般25t即可，数量4只，其中2只备用；3.2牵引设备。牵引绞车布置在半潜驳上，一般设置2台，每台拉力15t，绳速10m/min，使用D28~30mm的纤维芯钢丝绳，每台绞车钢丝绳长度为500米；每台牵引绞车通过滑轮组来牵引沉箱，滑轮组一般采用4组滑轮组成，穿7~8匹，理论总拉力可达到210t~240t；牵引索是连接牵引绞车动滑轮组与沉箱围捆钢索的连接索，两端分别用卸扣与动滑轮组和沉箱围捆索连接，方便拆装，牵引索长度一般取8~12m，牵引3200t以下沉箱取规格6*37D65mm纤维芯钢丝绳即可，数量4条，其中2条备用，连接卸扣使用85t合金卸扣，数量6只，其中2只备用。3.3气囊的准备。气囊一般选用直径1m的高压气囊，最大承载压力为0.39MPa，长度根据沉箱宽度来确定，一船总长比沉箱宽度长1m左右即可。所需气囊数量可根据下面计算选取：单个气囊承压面宽度：B=π（D-H）/2 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页气囊承压面积：S=n×B×L=nπL（D-H）/2由公式：Q=PS=PnπL（D-H）/2得：n=2Q/PnπL（D-H）取整+1即为所需顶升起沉箱的气囊数量；式中D：气囊直径；一般使用直径1m的高压气囊；H：气囊顶升工作高度；一般为30~40cm；L：气囊有效承压长度；一般为沉箱宽度；n：气囊个数；Q：沉箱重量；P：气囊允许的安全工作压力；实际工作压力一般取不超过0.25MPa；实际气囊数量的选取，必需在n+1的基础上最少还需4条周转气囊，周转气囊数量越多，沉箱上驳效率将越高。3.4过渡钢板的准备。由半潜驳与码头搭接时，一般均有20~30cm左右的接缝，为保证沉箱底气囊顺利通过，在接缝上需铺一块过渡钢板，钢板总长为20m，为方便操作，可由多块拼成，宽度1m，厚度16mm。3.5枕木的准备。枕木规格为：L*B*D=1.5m*0.2m*0.3m；数量根据沉箱尺寸来确定，以填满沉箱底气囊间间隙为准，并保有一定富余。枕木两端需制作拉环，可用D14~16mm的螺纹钢弯成“U”打入枕木15cm深，“U”型口需能使手掌穿过。3.6枕木系固钢丝绳准备。D18mm钢丝绳100m，两条，两头插扣。3.7供气系统的准备。供气系统采用集中供气，供气系统由2套6m3/min空压机组及各自配套的高压气管、气阀组成，加气时从供气阀用高压软管与气囊连接，打开软管上的气阀即可向气囊充气，软管长度必须覆盖到半潜驳上沉箱就位后最后一根气囊，并留有余量。 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页4．沉箱上驳的操作过程4.1上驳前的准备工作4.1.1沉箱上驳前必须先利用陆上卷扬机牵引至出运码头前沿3m左右的位置，并保证沉箱重心在出运通道中心线上，用枕木作临时支垫，气囊仍保留在沉箱底并放气至枕木受部分力。4.1.2半潜驳抛锚定位，系好岸缆，并移船至码头前沿，船艏正对出运码头，并使船头尽量靠近码头前沿，便于开展上驳前的准备工作。4.1.3检查上驳设备的状况，如牵引卷扬机是否工作正常、卸扣有无变形、滑轮组活动情况、空压机及备用空压机是否正常、气阀是否漏气、钢丝绳磨损情况、气囊是否破损漏气、船舶压排水系统工作是否正常等等。如有异常，需及时处理或更换，确保各设备及用具处于良好工作状态。4.1.4半潜驳上气囊需滚过的通道必需清理干净，不得有突出物或其它杂物影响气囊的通过。4.1.5在半潜驳上铺上气囊，气囊的摆放要均匀，每条气囊的间距控制在0.5~0.6m，先铺气囊的目的是节省沉箱上驳过程中搬运气囊上驳的时间，若周转气囊的数量足够多，则可将气囊一直铺到装载区沉箱就位处，可大大提高沉箱上驳的效率。4.1.6将船上牵引滑轮组用牵引索与沉箱围捆索用卸扣连接。4.1.7潮水上涨至至搭接水位时，移船进入搭接状态，并保持船舶纵向中心线与出运通道中心线对正，加压载水使半潜驳与码头进行搭接，半潜驳搭接结构底面与码头接触后，继续加部分压载水，保持半潜驳对码头有200~300t的压力，以保持半潜驳的稳定，同时调整船舶浮态至正浮状态。4.1.8由于半潜驳搭接结构与码头的对接不可能绝对平，而且一般均有 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页20cm左右的接缝，为保证气囊的顺利通过，应在接缝处铺上过渡钢板，尺寸一般为20m*1m*16mm，且钢板边缘需打磨平整，以保证气囊通过时不被割伤。4.2上驳过程沉箱上驳过程是沉箱出运过程的关键步骤，需充分掌握潮水的变化，选准作业时间，尽快完成，一般要求3个小时内完成整个上驳过程。4.2.1在上驳前的各项准备工作完成后，就可以进行沉箱的上驳作业。沉箱上驳作业必需设一名总指挥，负责上驳过程的总体控制及协调。总指挥需熟悉沉箱上驳作业的各项操作，并熟悉半潜驳相关知识，沉箱上驳的指令由总指挥统一下达，指令的下达通过对讲机的形式进行，各相关人员都需配备对讲机并且大家均处于同一频道，作业前进行通话调试，确保作业过程中通讯畅通。4.2.2上驳指令下达后，开始给沉箱底气囊充气，将沉箱顶升起，充气时各气囊充气要均匀，分多次将气压充至要求值，各气囊气压基本保持一致，顶升高度约为35cm，抽出支垫枕木放置一边，不得阻碍出运通道。 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页4.2.3开动牵引绞车，同时松溜尾绞车，牵引沉箱缓慢前行。溜尾绞车的主要作用是控制沉箱运动速度，防止沉箱运动速度过快而发生危险，同时在紧急状况下，沉箱上驳作业无法进行下去时能将沉箱反拉上去，两台牵引绞车通过滑轮组后拉力需达到沉箱重量的5%左右。4.2.4沉箱在移动过程中，需逐步往进入沉箱底的气囊充气，给后方移出沉箱底的气囊放气，同时要不断调整各气囊气压，使之基本保持一致。4.2.5第一条气囊上驳后，半潜驳需马上开始排压载水，以尽量减少搭接结构对码头的压力。压载水首先从最前面的舱开始排，随着沉箱向中部的移动，依次向后排各舱压载水，同时保持船舶浮态正浮。4.2.6沉箱的运动路线必须是沉箱的重心基本沿着半潜驳甲板纵向中心线前进，在移动的过程中，若发现偏移，则需及时纠偏，纠偏可通过两台牵引绞车和气囊的摆放来实现。为便于观察，一般在沉箱前进方向的侧面上用红色记号标出沉箱重心在左右方向上的位置，沉箱正常移动，红色记号应沿着甲板上标明的甲板纵向中心线移动，若向左偏，则可将气囊在摆放时适当向右偏，牵引时先开动左边牵引绞车，纠正后再同时开动左右两台绞车，若向右偏则反之，最后沉箱到位时，左右偏移量需控制在0.5米以内。4.2.7 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页随着沉箱向半潜驳上的移动，半潜驳搭接结构的受力在不断增加，至沉箱刚刚完全上驳时达到最大，为保证码头载荷不至超过设计承载力，同时保证搭接结构不至受力过大而破坏，在沉箱上驳的过程中，半潜驳需不断往外排压载水，并调整船舶浮态，使之始终保持正浮。若沉箱牵引速度过快，压载水排放速度跟不上，则需暂停牵引，等待压载水排到一定量后再继续牵引。压载水的排放量一般可按沉箱每移动一个气囊位上驳排水约为Q/n（Q为沉箱重量；n为实际顶升沉箱的气囊个数）吨计；压载水也不得排得过快，需始终保持半潜驳处于搭接状态，且有200~300t对码头的压力，以保持半潜驳相对码头的稳定。4.2.8半潜驳甲板上标有沉箱装载区，沉箱牵引到位后，需马上抓紧时间进行沉箱支垫工作，将枕木垫入沉箱底，塞满气囊间的空隙。沉箱支垫示意图如下：4.2.9完成支垫后，将各气囊同时放气，使沉箱平稳地坐于枕木上，若个别气囊放气速度过快，可稍关一下放气阀，使各气囊放气速度基本一致。4.2.10沉箱完全坐于枕木上后，解除溜尾索与牵引索，拆过渡钢板，继续排压载水，随着压载水的排放和潮水的上涨，半潜驳会起浮，这时需尽快移船使船舶脱离搭接。注意，在潮水退至可起浮水位之前，半潜驳必需离开搭接状态，否则半潜驳将被搁在搭接码头上而酿成事故。4.2.11在半潜驳离开搭接状态后，进行抽气囊作业。将气囊从沉箱底抽出，抽气囊时注意不要直接拉气囊头的阀管，可用麻绳套住气囊体后直接拉麻绳，气囊抽出后可用半潜驳上的吊机一条一条吊上岸备下次使用。 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页4.2.12气囊抽出后进行解除沉箱围捆钢丝绳的工作，围捆钢丝解下后需整理好，用吊机吊上岸备下次使用。4.2.13半潜驳最后需进行浮态的调整，通过控制各舱压载水量使半潜驳无横倾，为便于拖航，艏艉应有0.5m左右吃水差，拖航方向吃水少于另一端。5．半潜驳的拖航5.1拖轮的配备。5.1.1拖轮配备的原则。半潜驳一般是非自航的，自身不带动力，需靠拖轮的拖带来实现运输。半潜驳的拖航是沉箱出运在海上的运输过程，配备合适的拖轮将有利于运输过程安全顺利地实现，拖轮配备的原则是拖轮的拖力能使船组在正常情况下能达到预定航速，并且拖轮能满足相关海事规范、法规的要求，安全性、可靠性要高，最好是双机双桨拖轮。5.1.2拖轮拖力的选取。拖轮的配备一般根据船组所需达到的航速条件来计算船组在该航速下的阻力，从而确定拖轮在该航速下所需达到的拖力，再根据拖力来确定所需拖轮的主机功率。一般要求船组静水航速能达到3~5节，太快则会使所需拖轮功率过高造成功率浪费，太慢则会使所需拖轮拖力不足难以处理紧急情况。拖力可根据下式计算选取：半潜驳在航速V下总阻力为：RT=0.7（Rf+RB）+RaKNRT：半潜驳拖航总阻力，KNRf：摩擦阻力，KN；Rf=1.67A1V1.83×10-3；RB：剩余阻力，KN；RB=0.147δA2V1.74+.15V；Ra：风阻力，KN；Ra=0.5ρVw2∑CsAi×10-3； 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页A1：船舶水下湿表面积，m2；A2：浸水部分的中横剖面面积，m2；V：拖航速度，m/s；δ：半潜驳方形系数；ρ：空气密度，按ρ=1.22Kg/m3计算；Vw：风速，m/s；Ai：受风面积，按顶风计算，m2；Cs：受风面积的形状系数。根据所计算出的阻力，查拖轮拖力曲线，在该航速下，拖轮拖力必需大于RT，船组才能达到预定航速。根据经验及统计值，拖轮每100马力可产生1.1~1.3吨拖力，可根据此来估算所需拖轮功率。5.2拖航方式半潜驳重载拖航属于工程施工中的大型拖带，一般由一艘主拖轮在前方拖带，一艘小拖轮在后方护航，在紧急情况下可进行帮拖，配合拖轮功率可选取600HP~900HP。拖航方式有两种，第一种是主拖轮由拖缆机出拖缆，半潜驳出龙须缆与三角板，拖缆通过三角板与龙须缆连接进行拖航；第二种是半潜驳直接出八字拖缆挂拖轮拖钩进行拖航。两种拖航方式见下图： 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页第一种拖航方式适合长距离海上拖带，可根据需要利用拖缆机放长或收短拖缆，一般在出港与到港以及经过狭窄复杂水道时收短拖缆，在宽阔水域则放长拖缆。使用该方式接拖、解拖较麻烦，需用到三角板及大型卸扣，解拖时需要收回三角板后才能解拖，短距离拖带该方式不适合。第二种拖航方式适合短距离拖带及内河航道拖带，使用该方式优点是接拖及解拖容易，转向灵活，但拖缆长度固定，一般为80米左右，不能调节，距离长、海况差时，该方式不适合。 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页5.3拖航应注意事项5.3.1拖轮应处于适航状态（包括各项机械、电器、助航仪器、航海资料与设备、电台与应急通信设备、救生、消防、堵漏设备与器材、锚泊设备、舵机其属具与配件应按照我国船检局有关规定及正常的需要配足，并定期进行检查，更新）。5.3.2 拖带设备，包括拖缆机、拖钩、拖桩、主拖缆、副拖缆、备用钢丝绳、尼龙拖缆等绳索、卸扣、三角板、钢丝夹头、琵琶头衬圈、龙须链（缆）等 ，必须符合检验要求与足够的数量，并且具有合格证书及标明安全负荷的钢印或标志。5.3.3拖轮尾部应配有良好的保护拖缆的防磨装置，并经常进行检查和更换。5.3.4半潜驳的拖力眼板、龙须缆（链）的安全负荷，应与拖轮系柱拖力相适应。5.3.5半潜驳需有应急的锚设备，并在起拖前经过试验可用。5.3.6半潜驳需调整合理的首尾吃水差，约0.5米左右，便于拖航。5.3.7备足航次需用的燃油、润滑油、淡水、主副食、物料、备件、医药品、风浪中防止滑动的加固器具、途中断缆的应急设备等。5.3.8航次需用的海图、书、表等资料，应改正至最新一期的航海通告。5.3.9拟定安全的拖航方案及途中遇险抢救的应急措施。5.3.10开航前要制定安全稳妥的拖航计划，并报主管单位批准，由拖轮船长主持召船舶开航前会议，宣布航次任务与注意事项，分部门制定措施，并负起全面责任，一般拖航最好安排在白天启航，白天到港。要对人员进行安全技术交底，不违章作业。5.3.11拖轮船长负责 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页根据拖航船队的航海性能和当地的操作条件，结合当时的风、浪、流、潮汐、水深等因素，运用优良的操纵技术来指挥船队。5.3.12收集分析与航行有关的气象和预报，把握拖航有利天气，一般规定风速≤６级，波高≤1.5m天气才允许开航。5.3.13拖航中，拖轮和半潜驳均需安排人员日夜值班，随时保持正常联系，发现异常现象，应立即查明原因，采取有效措施；5.3.14船舶在拖航期间，拖轮应指定人员日夜守望被拖半潜驳及拖缆的情况，在拖缆的摩擦点经常润滑，检查防磨装置，拖缆的受力处应注意经常调整； 5.3.15航行中要准确执行航行避碰规则，按正确的航线航行，不违章驾驶。5.3.16若遇到恶劣海况要及时进入避风地点，不冒险航行。5.3.17若遇到危险要及时与就近海事局联系，以及时取得帮助。5.3.18出港与到港时，由配合拖轮协助调整半潜驳航向。5.3.19航行中配合拖轮需在船组附近伴航，时刻准备处理紧急情况；5.3.20到港后，由配合拖轮负责协助半潜驳进行入下潜区抛锚定位。6．半潜驳下潜作业6.1下潜区域的选择6.1.1下潜区域必需选择在水域较宽阔、方便半潜驳进出及抛锚作业的合适水深的水域，若由于水域水深不够则需设置下潜坑，下潜坑的布置需沿着水流方向，长、宽与半潜驳的长宽相比均应有20m的余量。6.1.2 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页下潜区域水深必需满足半潜驳下潜后有足够的水深使沉箱稳定起浮出坞，沉箱可利用高平潮时段出坞，够水深的潮值持续时间不得小于3小时，同时下潜区域的水深亦不能太深，在半潜驳下潜坐底后，高潮时水位不得淹没半潜驳坞顶甲板。下潜区域底标高可按下式计算：以当地平均最低潮时的潮值水位为±0标高，以每天均有作业潮水为标准，取持续时间大于3小时的高潮水位为h（h值可查潮汐表取得）则h-H≥h0+D+0.8m即必需H≤h-(h0+D+0.8m)H：下潜区域底标高；h0：沉箱稳定起浮时的吃水，通过沉箱浮游稳性计算求得；D：半潜驳型深；0.8m：支垫枕木高度0.3m，加上0.5m富余水深；沉箱的浮游稳性可按下式计算：规范规定：沉箱浮游定倾高度a=I/V+Zc-Zg≥0.2m（1）沉箱水线面惯性矩I=LB3/12-n×lb3/12沉箱排水体积V=(G+W)/ρ沉箱浮心高度Zc=(G+W)/2LBρ(忽略前趾影响) 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页沉箱压载后综合重心高度Zg=(G×Zg0+W×Zg1)/(G+W)L：沉箱闭合断面长度；B：沉箱闭合断面宽度；n：沉箱加压载水隔舱数；l：沉箱隔舱长度；b：沉箱隔舱宽度；G：沉箱重量；W：沉箱所需压载水重量，未知需求出；ρ：水密度；Zg0：沉箱本身重心高度；Zg1：压载水重心高度；将各值代入（1）式中，可求出所需压载水量W，同时可求出沉箱稳定起浮时吃水h0；6.2下潜前的准备6.2.1半潜驳进入下潜区前需对整个下潜区进行详细的测量，可使用交通船安装测深仪进行来回扫海，以确保下潜施工区域的水深满足施工要求，若有浅点或孤石，必需在半潜驳进入之前清除；6.2.2半潜驳利用GPS引导进入下潜区，利用辅助拖轮进行抛锚定位，确保半潜驳位于下潜区域；6.2.3工作驳船在沉箱出坞方向100m左右位置进行抛锚定位，船位垂直于半潜驳纵向，驳船上配备2台5t卷扬机，φ28mm钢丝绳容绳量不小于200m，并配备1台10t吊机、1台120KW发电机组供沉箱出坞用。6.2.4 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页机动工作船就位，可先靠在半潜驳旁，下潜过程中再调整靠泊位置。机动工作船配备120KW发电机组1台，为下潜过程中潜水泵及夜间施工照明提供电力，同时，施工用工作平台、潜水泵、材料、工具均可放置在该船。6.2.5安放好半潜驳至沉箱顶的栈桥，利用半潜驳上吊机将存放于机动工作船上的工作平台、潜水泵、照明设施、电箱等安装至沉箱顶；工作平台的作用是方便人员在沉箱顶的作业，潜水泵的作用是进行沉箱隔舱排水及调整沉箱起浮后的平衡，一般配置4~6台，排量约为80m3/h；6.2.6接通机动工作船至沉箱顶的电缆，并将电输送到沉箱顶的电箱；6.2.7系固甲板面的可漂浮物，枕木用φ14mm钢丝绳串起后系固在甲板面的缆桩上或其它固定地方；6.2.8沉箱隔舱加压载水一般通过沉箱上预埋放水阀来实现，阀门通径可取D100mm，下潜前必需检查阀门工作是否正常，若有问题必需及时处理，未处理好不得下潜；6.2.9沉箱顶四角预埋有拉环，下潜前用φ60mm尼龙缆分别带上半潜驳四角塔楼的缆桩上，尼龙缆长度100m左右，以作沉箱出坞时溜尾及控制方向用；6.2.10将工作驳船上2台5t卷扬机的钢丝绳分别带上沉箱，用10t卸扣与沉箱上预埋的拉环连接，在沉箱起浮后牵引沉箱出坞。 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页6.3下潜施工过程6.3.1下潜作业的时间选择在涨潮时段进行，开始时间选择在沉箱可稳定起浮出坞的水位到来前5小时左右；6.3.2下潜前所有准备工作完成后，根据潮汐表确定开始下潜的时间，并由统一指挥人员下达开始下潜作业的指令；6.3.3在下潜的指令下达后，半潜驳开始开启注水阀，往压载舱内加压载水，随着压载水的增加，半潜驳将逐渐下潜；6.3.4 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页半潜驳各压载舱加压载水不是同时进行的，必需分先后顺序，遵循的原则是：（1）尽量减少自由液面对船舶稳性的影响；（2）加压载水时考虑半潜驳纵、横向的载荷尽可能均匀；一般为先加装载区周围的压载舱，加满后再加装载区的压载舱，最后加四角压载舱（含塔楼），在整个加压载水的过程中，由于四角压载舱压载水的变化对船舶浮态变化灵敏，可通过对该四个舱加压载水来调整下潜过程中的船舶浮态，使船舶在整个下潜过程中始终将纵倾控制在1°以内，横倾控制在2°以内；6.3.5指挥人员要密切注意半潜驳下潜情况，在半潜驳下潜至沉箱吃水距沉箱可自浮水位还有约2m时，暂停下潜，需开始往沉箱隔舱中加压载水；6.3.6人员通过半潜驳与沉箱连接的栈桥上到沉箱顶，开启沉箱侧壁上的水阀，往沉箱隔舱中加压载水。由于沉箱的重心与形心不在同一垂线上，因此为保证沉箱起浮后处于正浮，必需计算出各隔舱中的压载水量，一般前后舱压载水量不同。当压载水达到计算值后，关闭注水阀。沉箱隔舱内需事先划上水位标记线，以方便观察、控制隔内的压载水量；6.3.7半潜驳继续下潜，直至临近沉箱可稳定起浮的水位后暂停下潜；6.3.8检查沉箱各隔舱的水位是否有变化，若有异常必需马上处理。四角塔楼控制溜尾尼龙缆的人员以及牵引绞车控制人员需到位待命；6.3.9半潜驳继续下潜至沉箱稳定起浮水位，正常情况下沉箱将稳定起浮，若沉箱有倾斜，马上通过事先安放好的潜水泵适当调整部分隔舱中的压载水，将沉箱调至正浮；6.3.10在确定沉箱已稳定正浮后，缓慢开动工作驳船上牵引卷扬机牵引沉箱出坞，根据沉箱移动的速度，控制好四角溜尾尼龙缆的松紧，使沉箱沿着半潜驳纵向缓慢离开半潜驳，并确保沉箱不碰到半潜驳坞墙；6.3.11沉箱离开半潜驳2m以上后，解掉尾部溜尾尼龙缆，进一步观察沉箱漂浮状态，若未达到稳定，则可继续加部分压载水直至沉箱稳定漂浮。6.3.12沉箱出坞后，半潜驳开始排压载水起浮，起浮后，将船舶浮态调整至拖航状态，准备下一件的运输。 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页六．船机设备配置沉箱出运过程船机设备配置如下；序号设备名称单位数量备注1半潜驳艘1运载沉箱2主拖轮艘1拖航3辅助拖轮艘1进出港配合、护航4工作驳船艘1沉箱出坞工作母船5机动工作船艘1供电、运载用具6交通船条2交通7超高压气囊条16沉箱上驳8卷扬机台4牵引沉箱出坞及溜尾9潜水泵台6沉箱隔舱抽排水10发电机组台2提供电力11照明灯具盏若干夜间施工照明12GPS定位系统套1半潜驳定位13空压机组台2气囊供气14对讲机台8 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页七．劳动力组织1．上驳过程的劳动力组织如下：序号人员数量职责分工1半潜驳船员10半潜驳及船上牵引绞车、吊机的操作2总指挥1负责指挥整个沉箱上驳过程3副总指挥1协助总指挥4起重工2负责起重作业5卷扬机操作手2操作溜尾绞车6杂工16搬运气囊、支垫枕木、解围捆钢丝绳7电工1电器设备运作保障8安全员1安全监督2．半潜驳下潜过程的劳动力组织如下：序号人员数量职责分工1半潜驳船员10半潜驳及船上吊机的操作2总指挥1负责指挥整个半潜驳下潜过程3副总指挥1协助总指挥4起重工2负责起重作业5卷扬机操作手2操作牵引绞车6杂工12溜尾绳控制、开关水阀、用具搬运等7电工1电器设备运作保障8安全员1安全监督 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页八．执行的规范标准及要求整个沉箱出运过程均为船舶施工作业过程，在整个过程中必需严格执行相应的海事法规及规范、规则，严格按船检部门的要求来操作船舶，同时还要遵循如下要求：1.半潜驳只允许在核定载荷范围内进行沉箱出运作业，不得超载运输；2.半潜驳每次只运输一件沉箱；3.沉箱上半潜驳后的就位，必需将就位精度控制在横向偏移中线不超过0.5m，纵向偏移不超过1m；4.半潜驳的拖航作业只允许在规定范围内的天气、海况条件下进行，不得超越天气、海况条件拖航；5.拖航过程中，必需严格遵守船舶海上避碰规则，严格执行规范规定的航行信号；6.海上拖带必需满足海上拖带法定检验规则相应要求；7.下潜作业不得在航道上进行，必需在施工许可证划定的区域内进行；8.半潜驳下潜深度不得超越半潜驳性能，必需将半潜驳下潜深度控制在设计范围内；九．安全保障措施1．出运时气囊排列要整齐，互相平行，防止沉箱走偏。当发现沉箱走偏时，通过调整两侧牵引系统拉力以及调整前面放入气囊的角度进行纠偏，注意不能过急，以防走“之”字形。2．沉箱由码头前沿到整体上坞过程中，半潜驳操作人员一定要跟踪调节压载水确保半潜驳纵、横向平衡，并保持船头与码头面持平。 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页3．严格控制沉箱的牵引速度，尤其是沉箱上半潜驳后的牵引速度。4．沉箱出运过程统一指挥，统一号令，牵引系统的开启由专人负责，一切动作都必须按指令进行，严禁越位指挥或操作。5．施工前要对所有参与人员进行详细的施工技术和安全交底。6．气囊长期不用时应放气展开，平放在阴凉干燥处，不得层层堆放，防止暴晒或长期淋雨浸水。7．加强对气囊的定期检查，气囊使用前应先进行现场充气检验，符合要求后方可使用。8．气囊应按要求安装限压阀。9．出运前要彻底清扫出运通道，并用高压水冲洗。认真请除沉箱底部的尖锐的硬物，以防割伤气囊。10．在充气与出运过程中，其他无关人员要远离气囊3m以上。11．沉箱上半潜驳（浮船坞）过程必须连续进行，同时启用出运码头前沿两套（前进方向、留尾）的牵引系统，一旦前进方向牵引系统出现故障，在满足不要时，立即采用留尾牵引系统，牵引上码头，确保出运过程安全。12．开航前要全面检查船机设备状况，不带故障出航。13．开航前要全面检查系固情况及拖航设备，不牢靠的地方要加固。14．开航前要及时收听天气预报和海事部门紧密联系，了解航行区域的海况，只在允许的海况条件下开航。15．开航前要对人员进行安全技术交底，不违章作业。16．航行中要准确执行航行避碰规则，按正确的航线航行，不违章驾驶。17．若遇到恶劣海况要及时进入避风地点，不冒险航行。18．若遇到危险要及与就近海事局联系，以及时取得帮助。 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页19．下潜前要确保下潜区域平整、无浅点、无孤石且有够的下潜水深。20．下潜深度要严格控制在设计范围内，不超深度下潜。21．下潜过程中，主甲板上水后，人员无特殊情况不得下泵舱。22．下潜过程中，所有临水作业人员都必需穿救生衣。十．经济效益分析目前，利用半潜驳进行沉箱出运作业有两种方式，一种是利用气囊方式上驳，半潜驳利用搭接结构与码头搭接，不坐底；另一种是利用轨道方式上驳，需在码头前沿半潜驳作业区域安装水下轨道梁供半潜驳坐底用。半潜驳在拖航运输及下潜作业阶段这两种方式基本一样，现就这两上驳方式在经济性方面进行分析：1.气囊方式上驳投入及运作费用如下：出运码头及通道建设费220万元，气囊购置费16条×4万/条=64万元，气囊出运100件沉箱更新一次，其它费用与轨道方式相同；2.轨道方式上驳投入及运作费用如下：出运码头及通道建设费2200万元，轨道台车购置费150万元，台车每年维护费10万元，其它费用与气囊方式相同；以10年期限计，由于两种方式效率基本一致，每年出运沉箱均按100件计，费用列表如下：出运方式码头及通道建设费设备投入及维护费用总计气囊方式220万元64万元284万元轨道方式2200万元250万元2450万元由表中可见，两种方式对比，用气囊方式可节省大量投入费用，值得推荐。 半潜驳气囊方式出运大型沉箱施工工法共30页第30页沉箱上驳半潜驳下潜'