疏浚船救助工程技術(shù)分析
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摘要：沉船打撈多使用內(nèi)浮力自浮、浮吊外力吊抬、液壓設(shè)備抬浮、浮筒打撈等工藝。案例難船救助工程中海損船舶高位擱淺，經(jīng)過科學(xué)計(jì)算及合理的施工安排，達(dá)到快速救助效果。案例工程為救助工程中常見案例，實(shí)際操作過程對(duì)類似救助工程有指導(dǎo)意義，可作為類似案例的參考。
關(guān)鍵詞：救助工程；打撈工藝；施工
引言
為適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)航運(yùn)能力快速提升，隨之帶來的船舶海損事故也頻繁發(fā)生，船舶發(fā)生海損后，影響通航、港口作業(yè)等，需要對(duì)海損船舶進(jìn)行快速打撈清障作業(yè)[1]。為恢復(fù)沉沒船舶的浮性和穩(wěn)性“對(duì)其打撈過程進(jìn)行力學(xué)分析”利用軟件進(jìn)行模擬仿真[2-3]，輔助沉船打撈工藝設(shè)計(jì)，達(dá)到快速打撈/救助目的。本文結(jié)合某擱淺船救助作業(yè)，基于軟件模擬計(jì)算其擱坐力及進(jìn)行拖淺分析，與實(shí)際作業(yè)施力對(duì)比，分析設(shè)計(jì)的合理性。
一、工程案例
案例船舶冬季在煙臺(tái)西港工地防抗東北風(fēng)的過程中走錨，擱淺于煙臺(tái)西港在建碼頭，該船基本參數(shù)如下：船長(zhǎng)：56m船寬：22m型深：3.75m設(shè)計(jì)水線：2.15m空船重量：2,160t高位擱坐在碼頭石頭上，艙內(nèi)進(jìn)水，水上部分未發(fā)現(xiàn)船底有破損。左后樁外有礁石，最高點(diǎn)離海底1.5m左右區(qū)域約4m×5m。船體左舷海底地質(zhì)大部分為沙地，從淡水艙向前艙室懸空，左前艙室懸空約1.5m；右舷海底地質(zhì)大部分為石頭，船頭懸空，主要的擱坐力集中在大吊底座位置。高潮左傾13°，低潮右傾14°。
二、計(jì)算分析
沉船打撈多使用內(nèi)浮力自浮、浮吊外力吊抬、液壓設(shè)備抬浮、浮筒打撈等工藝[4]。本次難船救助工程中海損船舶高位擱淺，除難船船底破損外，其它位置完好。由于周圍水深較淺，且港池正在開挖過程中，作業(yè)空間小，大型作業(yè)船無法進(jìn)入。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察，技術(shù)人員決定利用潮汐，使用本船內(nèi)浮力、借助作業(yè)施工船拖拽進(jìn)行拖淺的技術(shù)方案。在傳統(tǒng)打撈工程中，拖淺力的計(jì)算采用經(jīng)驗(yàn)公式及半經(jīng)驗(yàn)公式，所得的結(jié)果往往與實(shí)際結(jié)果偏差較大[5]，為準(zhǔn)確計(jì)算拖淺過程需要的拖拽力，本工程使用軟件進(jìn)行擱坐力分析，從而計(jì)算拖拽力。分析軟件為GHS軟件，多次在沉船打撈救助中使用該軟件進(jìn)行模擬，結(jié)算結(jié)果可靠、準(zhǔn)確。
1．建立模型
基于GHS軟件，結(jié)合圖紙進(jìn)行建模，計(jì)算中忽略風(fēng)力作用，簡(jiǎn)化建模程序，加快建模速度，只考慮難船船體部分，忽略上層建筑及吊機(jī)，模型如下：2．計(jì)算思路救助工藝設(shè)計(jì)利用潮水，對(duì)難船進(jìn)行壓氣排水，充分利用內(nèi)浮力，在高潮時(shí)利用作業(yè)工程船的拖拽力及現(xiàn)場(chǎng)拖輪的協(xié)同，將難船從岸邊拖入水中，再調(diào)整內(nèi)浮力使沉船達(dá)到自浮狀態(tài)。基于以上思路，分析主要船舶狀態(tài)結(jié)果如下：
三、救助工藝
由于難船高位擱淺，因此總的救助思路是：卸載難船左舷的抓斗及三根定位樁，對(duì)左舷的艙室壓氣排水，轉(zhuǎn)動(dòng)難船船尾；對(duì)難船右舷艙室充氣，整體出淺。為了達(dá)到基于軟件進(jìn)行的計(jì)算結(jié)果，需要解決以下幾點(diǎn)問題：
1．難船卸載
難船三根貫穿船體的定位樁及固定在甲板抓斗。因定位樁貫穿船體，與樁孔之間的間隙僅有2cm，且船身傾斜摩擦力大，受作業(yè)環(huán)境限制現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工程船為100t吊力潛水作業(yè)浮吊，吊機(jī)無法直接吊除定位樁。后來經(jīng)過研究，決定用難船自帶的拔樁系統(tǒng)，借助作業(yè)工程船絞盤施加外力的方法拔樁，最終將三根定位樁吊除。固定甲板的抓斗直接由浮吊船吊除，總計(jì)減重270t。
2．內(nèi)浮力
難船發(fā)生事故時(shí)受風(fēng)浪流力作用漂到岸石上，屬救助打撈中高位擱淺工況，船底被岸石抵破。救助打撈作業(yè)中利用內(nèi)浮力一般使用水泵抽水法、壓氣排水法兩種工藝。鑒于本案例個(gè)別艙底破損嚴(yán)重，設(shè)計(jì)使用壓氣排水法進(jìn)行難船內(nèi)浮力的恢復(fù)。本案例難船進(jìn)行內(nèi)浮力恢復(fù)存在以下問題：（1）艙室串氣一般情況下，船舶的艙室都要進(jìn)行水密試驗(yàn)，但是空艙因?yàn)榉N種原因無法達(dá)到水密，即互相串氣。但空艙與有水艙室之間一般不會(huì)串氣，空艙與空艙之間串氣的可能性比較大。在日后的打撈中，壓氣排水試驗(yàn)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)注意。（2）循環(huán)水艙之間串氣針對(duì)有吊機(jī)的船舶，應(yīng)注意主機(jī)是否靠循環(huán)水來冷卻。如需要，應(yīng)注意循環(huán)水艙之間的平衡管是否關(guān)閉，以及通向主機(jī)循環(huán)水箱的水管是否關(guān)閉。難船在關(guān)閉了左右循環(huán)水艙的平衡管之后，仍然漏氣，主要是因?yàn)橥ㄏ蛑鳈C(jī)循環(huán)水箱的水管未封死。（3）測(cè)深孔中間銹腐在壓氣排水的過程中，往往采用測(cè)深孔出水的方式，針對(duì)船齡較長(zhǎng)的船舶，測(cè)深孔有中間銹腐的可能，例如右舷淡水艙、右舷循環(huán)水艙。在壓氣排水過程中，測(cè)深孔冒氣之后，從測(cè)深孔測(cè)量艙室水位，仍有1m多的水，這是測(cè)深孔中間銹腐的典型現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問題，水上艙室采用了封堵原有測(cè)深孔，在艙室的下峰用無縫鋼管（一般采用1.5寸）重新安裝出水管；水下艙室采用了船底低位開洞的方法。
3．拖淺
根據(jù)計(jì)算擱坐力，乘以摩擦系數(shù)及安全系數(shù)，計(jì)算所需拖拽力：其中：G—計(jì)算擱坐力；為此，設(shè)計(jì)作業(yè)工程船利用艉部?jī)膳_(tái)絞車連接到難船艉部?jī)蓚€(gè)生根點(diǎn)，作業(yè)工程船艏部拋兩口定位錨，一口航行錨；拖輪艉部拖纜連接到難船艏部一個(gè)生根點(diǎn)，艏部拋兩口航行錨，就位示意圖如下：結(jié)合當(dāng)?shù)爻毕?，在最高潮位時(shí)進(jìn)行拖淺作業(yè)，首先工程船絞車發(fā)力，將難船船艉拖淺，難船轉(zhuǎn)艉后以工程船為主，拖輪為輔協(xié)助難船最終拖淺。后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，工程船最大絞拖力為45t，拖輪最大絞拖力8t，由此可見軟件計(jì)算結(jié)果基本吻合實(shí)際作業(yè)情況。難船出淺后調(diào)整難船壓載水，按照軟件模擬結(jié)果進(jìn)行艙室壓載水調(diào)整，使沉船達(dá)到設(shè)計(jì)狀態(tài)。調(diào)整拖輪拖纜，回收工程船絞纜，按照業(yè)主要求將難船拖到指定碼頭交船，至此案例船舶救助完成。
三、結(jié)語(yǔ)
案例難船救助工程為救助工程常見案例，實(shí)際操作過程對(duì)類似救助工程有指導(dǎo)意義，可作為類似案例的參考。對(duì)于應(yīng)急搶險(xiǎn)打撈作業(yè)，合理的計(jì)算及施工工藝是工程順利開展的關(guān)鍵，本工程計(jì)算結(jié)果經(jīng)驗(yàn)證與實(shí)際作業(yè)相差不大，兩救助船舶的就位方式實(shí)踐證明是科學(xué)的，且兩船協(xié)助作業(yè)圓滿完成案例船舶的救助作業(yè)。
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作者：張中興 單位：煙臺(tái)打撈局救撈工程船隊(duì)