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雙駁抬吊沉船浮裝半潛船工藝介紹

牛康寧 金桐君 蔣 巖 王偉平

“世越號”沉船打撈采用托底鋼梁雙駁船抬吊整體起浮方法，當(dāng)“世越號”被提升到吃水9米時(shí)將和兩條抬浮駁“招商重工1號”和“招商重工3號”一起轉(zhuǎn)移進(jìn)半潛船，由半潛船進(jìn)行整體起浮出水。在整個(gè)過程中，“世越號”將與兩條抬浮駁組成超大型結(jié)構(gòu)，操作起來非常困難。以“世越號”打撈工程為例對雙駁抬吊沉船浮裝半潛船工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹，內(nèi)容包括拖航移位、沉船進(jìn)檔和重量轉(zhuǎn)移三個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，此工藝尤其適合大噸位沉船的整體打撈。

“世越號”打撈；雙駁抬吊；浮裝半潛船；拖航移位；重量轉(zhuǎn)移

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和航運(yùn)的興旺，造船技術(shù)和能力不斷提高，海上運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展迅速，導(dǎo)致船舶事故頻繁發(fā)生。船舶發(fā)生海損之后，若影響到通航、港口作業(yè)及涉及遇險(xiǎn)人員尋找往往需要對沉船進(jìn)行打撈。

目前傳統(tǒng)打撈鋼質(zhì)沉船的方法主要有封艙抽水打撈、封艙充氣抽水打撈、壓氣排水打撈、浮筒抬浮打撈、浮吊打撈以及解體打撈。但是對于一些具有特殊要求（保持難船原貌、整體打撈）的大型沉船來說，上述打撈方法無法滿足要求。托底鋼梁雙駁船抬吊打撈法在“世越號”打撈中首次使用，在抬吊過程中沉船受力均勻，能夠很好地防止沉船遭到破壞，特別適合大型沉船的整體打撈。當(dāng)難船被提升到一定吃水時(shí)，將其和兩條抬浮駁一起轉(zhuǎn)移進(jìn)半潛船，由半潛船進(jìn)行整體起浮出水。

兩條抬浮駁抬吊沉船浮裝半潛船的過程主要有拖航移位、沉船進(jìn)檔和重量轉(zhuǎn)移三個(gè)環(huán)節(jié)。在整個(gè)過程中，沉船將同兩條抬浮駁“招商重工1號”（ZSZG1）和“招商重工3號”（ZSZG3）組成超大型結(jié)構(gòu)，使得施工過程非常困難。在拖航移位環(huán)節(jié)，由于整個(gè)拖航系統(tǒng)尺寸非常龐大，周圍環(huán)境因素對拖航安全影響較大。在進(jìn)檔環(huán)節(jié)，由于駁船和半潛船之間間隙較小，操作起來非常困難。如何保證拖航過程中整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使抬浮駁和沉船所組成的大型結(jié)構(gòu)順利地進(jìn)半潛船，安全地將沉船重量轉(zhuǎn)移給半潛船，這是之前打撈工程中所不涉及的。本文以“世越號”打撈工程為例，深入分析雙駁抬吊沉船浮裝半潛船工藝。

一、沉船的拖航移位

雙駁抬吊沉船浮裝半潛船的第一個(gè)環(huán)節(jié)為拖航移位。沉船和兩條抬浮駁（ZSZG1和ZSZG3）組成一個(gè)龐大的整體，在拖航過程中受水流的影響較大。為了保證拖航過程中系統(tǒng)的安全性以及正確有效地布置拖航船舶，在設(shè)計(jì)之初需要對整個(gè)系統(tǒng)在拖航過程中所受到的阻力進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)沉船被提升到一定吃水后，需要在沉船和ZSZG1、ZSZG3之間通過帶纜固定沉船，進(jìn)而保證沉船在拖航過程中的安全性。

1. 拖航阻力計(jì)算

圖1為抬吊系統(tǒng)示意圖，包括ZSZG1、ZSZG3和“世越號”，相應(yīng)的主尺度及參數(shù)如表1所示。

表1 船舶主尺度及參數(shù)

在拖航作業(yè)過程中要求風(fēng)速不超過8米/秒，有義波高不超過1米，流速不超過0.8米/秒。盡管整個(gè)系統(tǒng)可能處于橫流的環(huán)境當(dāng)中，但是只有流速在1節(jié)以下時(shí)系統(tǒng)才進(jìn)行轉(zhuǎn)向。

整個(gè)拖航系統(tǒng)在風(fēng)、浪、流同向時(shí)受力最大，在計(jì)算過程中假定風(fēng)、浪、流同向。經(jīng)過計(jì)算，拖航系統(tǒng)縱向所受最大合力為56.75噸，橫向所受最大合力為59.98噸。在拖航過程中，“華銘”作為主拖輪，其他4艘4 000馬力全回轉(zhuǎn)拖輪在4個(gè)角處輔助，船舶布置見圖2，校核結(jié)果見表2。

圖2 “世越號”拖航設(shè)計(jì)圖

2. 沉船的綁扎固定

在“世越號”出水至與ZSZG1甲板相平的時(shí)候，在“世越號”和抬浮駁之間、抬浮駁和抬浮駁之間開始帶纜，完成帶纜后繼續(xù)提升?！笆涝教枴鄙系膸Ю|點(diǎn)利用了之前施工中為安裝橡皮浮筒開的孔。這次抬浮作業(yè)前，潛水員已經(jīng)在這些孔上連接了系固的短千斤。此次帶纜共用24根纜繩和8根鋼絲繩，每條抬浮駁和“世越號”之間帶纜13根，其中5根負(fù)責(zé)橫向力，全部為纜繩，8根負(fù)責(zé)縱向力，纜繩和鋼絲繩各4根。為了保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定，兩條抬浮駁首部和尾部分別帶3根纜繩，避免在拖航過程中系統(tǒng)發(fā)生橫向晃動(dòng)，詳細(xì)的帶纜圖見圖3。

表2 校核結(jié)果

圖3 抬吊系統(tǒng)帶纜圖

3. 船舶布置及拖航方法

當(dāng)“世越號”被提升到吃水9米時(shí)，調(diào)整ZSZG1和ZSZG3兩條抬浮駁的壓載使“世越號”保持水平。接下來抬浮駁起錨，兩條駁船的布置圖見圖4，僅保留ZSZG1的8#錨，即圖4中的8。等待合適的流速和流向。

當(dāng)流速和流向滿足要求后，起最后一個(gè)錨準(zhǔn)備拖航。整個(gè)船隊(duì)由9 000千瓦的大馬力遠(yuǎn)洋拖輪“華銘”輪領(lǐng)拖，出3根主拖纜分別帶到ZSZG1、ZSZG3和“世越號”尾軸上，同時(shí)4條全回轉(zhuǎn)港作拖輪輔助帶拖，將整個(gè)船隊(duì)從“世越號”抬浮現(xiàn)場拖帶到1.7海里之外的半潛船White Marlin沉放點(diǎn)。此時(shí)，半潛船已經(jīng)按照預(yù)先設(shè)計(jì)沉放到吃水26米位置?！笆涝教枴蓖虾绞┕D見圖5。

圖4 抬浮系統(tǒng)拋錨圖

圖5 “世越號”拖航施工圖

二、沉船進(jìn)檔

半潛船White Marlin尾浮箱和首樓之間的距離為158米，ZSZG3總長152.5米，ZSZG3首尾和半潛船之間的最小距離之和只有5.5米，對于操作整個(gè)抬吊系統(tǒng)這樣龐大的結(jié)構(gòu)進(jìn)入如此狹小的空間非常困難。而為了能夠把“世越號”安全放置到位，在進(jìn)檔過程中拖航船隊(duì)通過周圍拖輪的輔助以及利用半潛船上的絞車收緊抬吊系統(tǒng)的纜繩來慢慢移動(dòng)。

在拖航船隊(duì)起錨前，半潛船開始壓載下潛。半潛船處于逆流環(huán)境當(dāng)中，為了提高半潛船的穩(wěn)定性，船首需要拋錨并且需一拖輪頂流拖帶，半潛船布場圖見圖6。

圖6 半潛船布場圖

半潛船上共布置錨機(jī)14臺，船首8臺，船尾6臺，防撞梁緊貼首樓，詳細(xì)位置及編號見圖7。

圖7 半潛船錨機(jī)和防撞梁布置圖

當(dāng)拖航船隊(duì)到達(dá)半潛船附近后，半潛船首3#錨機(jī)帶纜到ZSZG3船尾，7#錨機(jī)帶纜到ZSZG3船首，2#、3#錨機(jī)帶纜到ZSZG1船尾，10#錨機(jī)帶纜到ZSZG1船首，4#、6#錨機(jī)交叉帶纜到ZSZG1右舷，保持ZSZG1首尾和半潛船之間的間隙。1#、2#拖輪在ZSZG3左舷帶纜，3#、4#拖輪在兩艘抬浮駁船尾帶纜，5#拖輪在半潛船船尾帶纜，作為應(yīng)急之用。6#、7#大馬力拖輪分別在半潛船、抬浮駁船首帶纜，輔助船隊(duì)控制相對位置，見圖8。

通過收緊半潛船與抬浮駁之間的纜繩，拖輪協(xié)助船隊(duì)沿防撞導(dǎo)向樁向半潛船船中位置平移。1#和5#纜繩分別帶到ZSZG1船首和船尾用于穩(wěn)定船位。4#拖輪與ZSZG1解纜，與ZSZG3船尾帶纜，見圖9。

圖8 步驟一

圖9 步驟二

船隊(duì)橫向進(jìn)檔20米左右，沉船即將進(jìn)入半潛船。首1#錨機(jī)帶纜到ZSZG3船首，解除4#、6#錨機(jī)交叉纜，4#錨機(jī)帶纜到ZSZG1船尾，6#錨機(jī)帶纜到ZSZG1船首。4#拖輪與ZSZG3解綁，移船到半潛船左后方待命，見圖10。

圖10 步驟三

ZSZG1繼續(xù)平移至半潛船左舷，調(diào)整1#、2#錨機(jī)纜繩位置，5#、3#錨機(jī)分別帶纜到ZSZG3首尾，解除10#錨機(jī)纜繩將9#錨機(jī)纜繩帶到ZSZG1船首。為避免半潛船船首3#橫纜和半潛船船體相碰，需在相碰之前進(jìn)行解除。此時(shí)ZSZG3即將進(jìn)入半潛船，注意調(diào)整船位避免與半潛船相撞。4#拖輪與ZSZG1船尾帶纜，控制ZSZG1姿態(tài)，見圖11。

船隊(duì)繼續(xù)平移直至將沉船轉(zhuǎn)移到半潛船載貨區(qū)域，1#錨機(jī)帶纜到ZSZG3船尾，分別增加8#和首2#纜繩到ZSZG1首尾固定船隊(duì)位置。半潛船船尾浮箱上鋼絲纜連接到沉船上，固定沉船。最終沉船和抬浮駁相對于半潛船的位置見圖12。

圖11 步驟四

圖12 沉船和抬浮駁相對于半潛船的位置

三、重量轉(zhuǎn)移

船隊(duì)在完成進(jìn)檔之后，半潛船開始排載起浮作業(yè)。此時(shí)半潛船甲板上的支撐軌道距離托底鋼梁還有平均2米多的間隙。在半潛船吃水達(dá)到23.6米時(shí)，兩條抬浮駁ZSZG1和ZSZG3鋼絞線受力有所減小，表明半潛船軌道已開始接觸托底鋼梁。停止起浮。

由于“世越號”不同于一般的海上浮運(yùn)貨物，船體內(nèi)已經(jīng)進(jìn)水，基本沒有浮力，同時(shí)貨物的準(zhǔn)確重量重心位置根本無法準(zhǔn)確確定。這給起浮過程中的穩(wěn)性帶來了極為不利的影響。

根據(jù)設(shè)計(jì)程序，轉(zhuǎn)移重量的過程需要抬浮駁壓載和半潛船排載交替進(jìn)行。首先在半潛船吃水23.6米時(shí)，兩條抬浮駁分別壓載增加吃水，轉(zhuǎn)移部分重量至半潛船，使半潛船吃水繼續(xù)增加至24.3米；之后半潛船開始排水繼續(xù)起浮至24.0米吃水停止；抬浮駁繼續(xù)壓載，半潛船吃水到達(dá)24.3米后繼續(xù)起浮至24.0米……，如此程序反復(fù)進(jìn)行，“世越號”重量逐漸全部轉(zhuǎn)移到半潛船上。

最終，抬浮駁繼續(xù)壓載時(shí)，半潛船吃水保持在24.0米不變，則可認(rèn)為“世越號”重量已完全轉(zhuǎn)移至半潛船。此時(shí)抬浮駁上的鋼絞線大部分已經(jīng)呈松弛狀態(tài)，可以逐步拆除鋼絞線錨頭與起吊鋼絲的連接，然后兩條抬浮駁遠(yuǎn)離半潛船，見圖13。最后由 “大力號”回收半潛船鋼絞線，見圖14。

圖13 鋼絞線拆除示意圖

圖14 鋼絞線回收示意圖

四、總結(jié)

本文通過“世越號”打撈工程對雙駁抬吊沉船浮裝半潛船工藝進(jìn)行了詳細(xì)介紹，內(nèi)容包括：拖航之前的綁扎固定、阻力計(jì)算，拖航過程中船舶配置；進(jìn)檔過程中纜繩的布置以及變換，輔助拖輪的布置；重量轉(zhuǎn)移以及兩條抬浮駁解纜的過程。此工藝解決了無自浮力或自浮力不足的大型結(jié)構(gòu)物海上裝載運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)難題，同時(shí)克服了大型船組進(jìn)入半潛船時(shí)容易發(fā)生碰撞等實(shí)際操作的難點(diǎn)，給一些特殊海洋結(jié)構(gòu)物裝載運(yùn)輸提供了一種可靠的方法。

10.16176/j.cnki.21-1284.2017.09.004

?？祵帲?989—），男，交通運(yùn)輸部上海打撈局，工程師，碩士。

金桐君（1983—），男，交通運(yùn)輸部上海打撈局，工程師。

蔣巖（1962—），男，交通運(yùn)輸部上海打撈局，副局長/總工程師，碩士。

王偉平（1960—），男，交通運(yùn)輸部上海打撈局工程船隊(duì)，黨委書記/高級工程師。