淺談1335t取水頭浮運安裝

永泰長榮

工程簡述
在LNG碼頭中，取水口作為后期液化天然氣汽化加工的重要結構設施，在整個LNG項目的建設中，都占有十分重要的作用。由于取水口通常需位于最低潮位以下，因此，取水口的施工自始至終均屬于水下施工，同時，由于取水口位于海陸交接之處，通常后方陸側需進行深基坑開挖，其施工區(qū)域較為狹窄，取水管涵的結構形式也十分復雜，因此取水口的管涵結構施工成為整個取水口的施工關鍵。
在進行取水管涵安裝前，需先行完成陸域深基坑支護及岸坡開挖，待完成設計要求岸坡角度開挖后，起吊半圓體防波堤，使得該區(qū)域同海域聯(lián)通，采用挖泥船進駐開挖，在整體基槽開挖至-8.5m后，進行混凝土樁基施工，樁基完成后，對管涵安裝基礎進行碎石整平、土工格柵鋪設、模袋混凝土的施工，然后進行取水管涵的安裝。
天津某浮式LNG碼頭取水口工程，取水管涵由1節(jié)取水頭和9節(jié)標準節(jié)管涵構成，管涵總長度為77.58m。取水頭重1335t，單件標準節(jié)管涵重335t，均為空心薄壁結構。管涵軸線同半圓體軸線夾角為68°，管涵高度為3.7m，安裝的底標高為-7.6m，頂標高為3.9m。
2 安裝工藝比選
取水頭重1335t，上底板及下頂板厚度均為0.6m，底面積為334m2，內部空心面積為280m2，空心墻壁高2.5m，墻壁為厚度為0.6m，根據(jù)設計院的詳細核算，由于墻壁太薄，此薄壁能設計的最大噸位吊點為350t，無法在取水頭上設計此噸位的吊點，因此，無法直接進行取水頭的起吊安裝，需要采取助浮的方式進行安裝。
助浮安裝的方式有兩種，一種是氣囊充填助浮，另一種是密封助浮。氣囊助浮時，由于取水頭的尺寸不規(guī)則，氣囊難以全部填充，內部氣囊助浮能力有限，根據(jù)詳細核算，內部空心體積為280*2.5=700m3，內部氣囊助浮的最大浮力為450t，氣囊自重30t，取水頭在水中自重1335-534=801t，起吊801-450+30=381t>350t，內部充填氣囊助浮難以滿足取水頭的起吊能力，需要輔助外掛氣囊形式安裝，但內部充填氣囊輔助外掛氣囊布置形式十分復雜，況且費用較高，施工操作較難，根據(jù)比選決定采用鋼結構堵頭板密封助浮的方式進行起吊安裝。密封后，取水頭在水中自重為1335-334*3.7=99t，考慮密封進水不利因素，起吊按照350t考慮，既能滿足取水頭的起吊要求又大大節(jié)約了施工成本。故取水頭安裝采用鋼結構堵頭板進行密封助浮，然后進行起吊安裝。
3 安裝施工工藝及過程
3.1 施工工藝流程圖
構件預制—取水頭封堵—取水頭密封試潛—安裝吊索具—浮塢下潛—起重船移至現(xiàn)場駐位—定位安裝
3.2 施工工藝
3.2.1 取水頭密封
取水頭在浮塢103上預制完成后，采用鋼結構堵頭板進行端頭的密封進行助浮下潛起吊安裝。傳統(tǒng)的堵頭板密封結構形式采用的是圓型止水條的方法，而本工程取水頭封堵的兩端頭為平面的墻壁結構，鋼結構堵頭板無法直接擠壓止水條達到密封的效果，根據(jù)實際取水頭的實際情況，決定采用堵頭板結合膠皮的形式進行密封，在水下下潛后通過水壓力擠壓堵頭板及膠皮，達到密封的效果。
密封前，為了消除預制產生的墻壁不平情況，先將墻壁打磨平整，然后在墻壁上貼上2層硬度為20、厚度為3cm的膠皮，在鋼結構堵頭板上貼一層硬度為20、厚度為3cm的膠皮，然后通過取水頭上的螺栓與堵頭板上的圍囹固定達到密封的效果。
3.2.2 取水頭密封試潛
取水頭堵頭板安裝完成后，為了確保安裝時的絕對安裝，在安裝前需進行試潛檢查其密封性。下潛前，需要提前將起重船掛好鉤，以便在下潛后通過起重船起吊的噸位檢查取水頭密封效果。密封完成后，取水頭同浮塢103一起下潛，在同等水深工況下下潛8小時（根據(jù)現(xiàn)場情況計算的安裝時間）， 在下潛的過程中，起重船通過起吊取水頭的噸位顯示為125t，表明取水頭達到了密封的效果，可以進行正式的安裝。
由于取水頭在密封安裝完成后，還需要拆除陸側3空的堵頭板，繼續(xù)進行標準節(jié)管涵的連接安裝，而在取水頭密封安裝完成后，堵頭板處于水下10m處，水壓力為1MPa，無法起吊拆除，故需要設置進出水閘閥待取水頭進滿水后拆除堵頭板。由于取水頭分為3個獨立的倉，在每個倉設置一個進水閘閥和一個出水閘閥，進水閘閥直徑為200mm，壓力為1.6MPa，安裝在陸側3個孔側的底部距底板1m處；出水閘閥直徑為150mm，壓力為1.6MPa，安裝在海側對應的每個倉的上部，距頂板1m處。
3.2.3 取水頭下潛掛鉤
下潛前，提前將鎖具與吊點連接好，然后進行下潛。下潛時，為了達到安裝時的工況，下潛深度與安裝時深度保持一致，設計安裝頂標高為-3.9m，將浮塢拖至取水口外側同等水深的區(qū)域進行下潛起吊安裝。
3.2.4定位安裝
在下潛并掛鉤完成后，將浮塢103拖離起重船，然后起重船吊住取水頭，移至取水口區(qū)域進行取水頭安裝。在起重20吊住取水頭移位時，保證取水頭始終不露出水面。
起重船吊住取水頭移至取水頭安裝區(qū)域時進行測量定位。定位陸側設兩組測量儀器進行定位。取水頭預制時在取水頭中心軸線上前后預留兩個直徑 100mm、距端頭邊30cm、深400mm的預留孔。下潛起吊前用直徑90mm的鋼管插入預留孔里，并用鋼管做斜撐保證定位鋼管的垂直度。鋼管長9m，保證最高潮時鋼管露出水面，安裝時陸側采用兩組經緯儀對引至水面以上的鋼管進行交匯定位，直至設計位置然后下放。取水頭下放后，潛水配合測量利用垂球對取水頭安裝位置進行復核，定位安裝成后潛水下潛解開鎖具，取水頭安裝完成。
取水頭安裝完成后，需要拆除取水頭陸側（與標準節(jié)取水管涵連接接縫側）的堵頭板，潛水配合起重船拆除堵頭板后再進行標準節(jié)取水管涵的安裝。由于取水頭處于密封狀態(tài)，故在拆除堵頭板時先讓取水頭里面進滿水保證里外平衡，安裝完成后，先打開陸側3個孔側的直徑200mm的進水閘閥，然后再打開6孔側的直徑150mm的出氣閘閥，放水12小時后取水頭進滿水后，潛水掛好堵頭板吊點的鋼絲繩進行拆除。
4 結束語
通過密封的形式進行取水頭的起吊安裝，滿足了現(xiàn)場的施工要求，取得了較好的經濟效果，總結出了一套新的安裝工藝，為類似大型構件的安裝提供了借鑒和參考。





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