專利名稱：陸域預制沉箱的下水方法
技術領域：
本發(fā)明所屬技術領域為沉箱的沉放，特別涉及一種陸域預制沉箱的下水方法。
現(xiàn)有技術中，陸域預制沉箱通常采用以下三種方法下水1.斜坡滑道溜放下水首先將沉箱拖上臺面水平的斜架車，然后通過卷揚機釋放牽引鋼絲繩，沉箱隨同斜架車在重力作用下沿水下滑道徐徐入水，達到一定吃水深度后沉箱起浮下水。這種方法需要預先建造長達一百余米的水下滑道和購置斜架車等專用設備，投資高、施工準備期長。
2.浮塢運載下水首先將沉箱拖到與岸壁連接的坐底浮塢上，浮塢排水起浮，連同沉箱一起拖至深水區(qū)域駐位，然后浮塢注水下沉，沉至一定吃水深度，沉箱起浮下水。該方法需要購置價格高昂的浮塢，設備投資高而利用率很低。
3.起重船吊運下水起重船將沉箱從岸壁上吊起后放入水中，該方法需購置大型起重船和建造深水港地，設備和港地的投資費很高且利用率很低。
本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術的不足，而提供一種不需要大型專用設備、投資低、施工準備期短且適宜流動施工的陸域預制沉箱的下水方法。
本發(fā)明的構思是利用半潛式甲板駁將沉箱運載下水。其方案一為半潛式甲板駁搭岸法即選用具有可搭岸船艏的半潛式甲板駁，并在岸壁設有與艏型相應的可供其停靠的階形承臺，在承臺階面上設有支座。承臺可由混凝土或鋼筋混凝土構成并與岸壁筑為一體。支座可用鋼軌等型鋼、或鑄鋼、或硬質(zhì)橡膠等材料制作并固定在承臺階面上。其下水步驟如下
(1)半潛式甲板駁靠岸駁船近岸，初步就位；(2)船艏支承于岸壁支座駁船注水調(diào)整艏艉吃水，當船艏高于支座面時，移船定位，當船艏與支座接觸后，艏艙注水，使船艏承坐在岸壁承臺的支座上，同時將駁船調(diào)平；(3)沉箱上船可采用兩種方法，其一，陸、船均設由型鋼構成的滑道，兩者接通成直線，待出運沉箱坐于滑撬或多輪臺車后，用卷揚機牽引滑拖或滾拖上船；其二，沉箱借水墊或氣墊浮托，用卷揚機直接拖上船甲板，沉箱上船后，將其固定。
(4)駁船起浮離岸，拖至選定水域舯前艙排水使船起浮艏部離岸，然后將駁船拖至選定水域，該水域要求海底較平整，水深H須符合下式要求h＋h′＋h″＜H≤Lsinαmax＋(d－c·tgαmax)cosαmax……(1)式中h-沉箱吃水(米)h′-沉箱起浮時沉箱底至船艏端垂直距離(米)h′＝(a＋t)sinα-lcosα＋f………………(2)式中a-沉箱前沿至船艏端距離(米)b-沉箱沿船縱向長度(米)l-沉箱未起浮時沉箱底板與船甲板的垂直距離(米)f-余量(米)α-半潛式甲板駁潛水傾角，控制在20°以內(nèi)，利用下式計算足夠精確α=sin-1(h+lL+(a+b))…………(3)]]>L-半潛式甲板駁甲板入水長度(米)αmax-半潛式甲板駁所允許的最大潛水傾角(度)d-半潛式甲板駁型深(米)
c-船底折角延至船艏的縱向距離(米)h″-船艏端至水底垂直距離(米)h″＝(d－c·tgα)cosα………………………(4)(5)沉浮下水按駁船半潛程序要求向壓載艙注水，船體傾斜入水，其傾角不得大于αmax，船箱分離，沉箱浮于水中，用拖輪拖走，沉箱下水完成；(5)駁船起浮返航駁船排水起浮，拖帶返航進行下一輪作業(yè)。
本發(fā)明的另一方案為半潛式甲板駁坐底法。當沉箱用量大，沿岸地基持力層較高時，船與岸壁的連接方式采用坐底式，選用強度滿足在其坐底時可承載沉箱的半潛式甲板駁。在沿岸海底設置基礎梁，半潛式甲板駁坐于其上?；A梁的長度大于沉箱支承長度，位置與沉箱牽引軌道、船體縱隔板位置相對應。沉箱下水步驟為(1)半潛式甲板駁靠岸駁船近岸，初步就位；(2)半潛式甲板駁坐底駁船準確對位，注水下沉，坐于水底基礎梁；(3)沉箱上船同半潛式甲板駁搭岸法；(4)駁船起浮離岸，拖至選定水域壓載艙排水使船水平起浮，拖至選定水域，該水域的技術要求同半潛式甲板駁搭岸法；(5)沉箱下水同半潛式甲板駁搭岸法；(6)駁船起浮返航同半潛式甲板駁搭岸法。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點，所采用的半潛式甲板駁，除具有可搭岸的船艏或可坐底承載沉箱外，其余功能與普通半潛式甲板駁一樣，可兼作普通甲板駁使用，因而設備利用率高而攤銷費用低。施工期短、投資低，現(xiàn)場臨時將予制場岸壁作簡易處理，拖去半潛式甲板駁即能形成沉箱下水能力。尤其在遠離現(xiàn)成沉箱予測場的地區(qū)，一次性建造沉箱結(jié)構式水工工程，經(jīng)濟效益尤為顯著。


圖1為矩形船艏搭岸示意圖。
圖2為矩形船艏結(jié)構示意圖。
圖3為圖2的A-A剖視圖。
圖4為鋼軌支座結(jié)構示意圖。
圖5為沉箱上船示意圖。
圖6為鐵楔固定臺車示意圖。
圖7為沉箱沉浮分離下水工作示意圖。
圖8為半潛式甲板駁坐底示意圖。
圖9為圖8的B-B剖視圖。
圖10為圖6的C部放大圖。
其中1-矩形船艏；2-支座3-內(nèi)立板；4-頂板；5-前端板；6-支撐隔板；7-底板；8-加強板；9-鋼軌；10-地腳螺栓；11-壓板；12-墊板；13-沉箱；14-帶有搭岸船艏的半潛式甲板駁；15-牽引鋼絲繩；16-滑輪組；17-卷揚鋼絲繩；18-卷揚機；19-岸壁承臺；20-船甲板；21-軌道；22-多輪臺車；23-鐵楔；24-螺栓；25-止動器；26-墊木；27-基礎梁；28-聯(lián)系梁；29-塊石維護；30-拋石基床；31-岸壁；32-多孔螺母；33-半潛式甲板駁。
下面結(jié)合附圖給出
具體實施例方式為滿足1200噸以下沉箱下水要求，將原1500噸甲板駁加寬，載貨量由1800噸提高到3000噸。將船艏改造為可搭岸的矩形船艏，如圖2、圖3所示，搭岸矩形船艏為由前端板5、頂板4、內(nèi)立板3、底板7及兩側(cè)板焊接而成的箱體，內(nèi)設有縱向的支撐隔板6，底板7下面即船艏底部支撐處還焊有加強板8，與原船艏連為一體。整船船體各部位均需按各種最不利受力狀態(tài)進行驗算，驗算方法按鋼質(zhì)海船建造規(guī)范進行。并根據(jù)下潛程序和強度要求，改造壓載艙，增設了注排水控制和監(jiān)視系統(tǒng)。在岸壁設有與船艏相匹配的岸壁承臺19和支座2，如圖1所示。岸壁承臺19可由混凝土或鋼筋混凝土構成并與岸壁筑為一體，支座2可用鋼軌等型鋼、或鑄鋼、或硬質(zhì)橡膠等材料制作，并固定在岸壁承臺的階面上。例如圖4所示，將鋼軌9通過地角螺栓10、壓板11、墊板12固定在岸壁承臺19的階面上即構成鋼軌支座。當采用硬質(zhì)橡膠支座時，應首先核定其壓縮變形量，保證不影響沉箱上船且操作平穩(wěn)。在船艏部甲板上焊有長18m，中心距7.2m，由二組40×200mm扁鋼構成的多輪臺車軌道21，陸域設有可與其相接的軌道，如圖5所示。
沉箱下水作業(yè)工況為起浮拖航風速≤13m/s 波高≤1m駁船半潛、沉箱入水作業(yè)風速≤13m/s流速≤1m/s波高≤1m沉箱下水具體步驟如下(1)半潛式甲板駁垂直靠岸駁船垂直近岸初步就位。
(2)船艏支承于岸壁支座(如圖1所示)駁船注水調(diào)整艏艉吃水，當船艏高于岸壁支座20cm左右時，移船定位，然后再注水，使艏端支承于岸壁承臺支座，其間壓力維持在100～200噸，并將駁船調(diào)平。
(3)沉箱上船如圖5所示，沉箱13坐于多輪臺車22上，隨臺車坐于軌道21上，通過牽引鋼絲繩15、滑輪組16、卷揚鋼絲繩17被船上10t卷揚機18牽引上船，如圖6所示，將沉箱13運至固定在船甲板軌道兩側(cè)的止動器25的位置，止動器25為Π形，上端面為斜面，其上開有二個以上的固定孔，止動器25內(nèi)置有多孔螺母32，用其上開長孔的鐵楔23沿止動器上端斜面打進，再用二個以上的螺栓24穿入多孔螺母32、止動器固定孔、鐵楔長孔及多輪臺車上相應的固定孔內(nèi)，將沉箱13固定，如圖10所示。艏部離岸。然后將駁船拖至予先選定的海底較平整的水域，下錨駐位。該水域水深按公式(1)和公式(3)計算確定，其中，a＝0.4m，f＝0.2，αmax＝12°，代入公式(1)可得h＋(0.4＋b)sinα＋l＋0.2＋(d－c·tgα)cosα≤H≤Lsin12°＋(d－c·tg12°)cos12°………………(5)(5)沉浮下水按駁船半潛程序要求向壓載艙注水，船體傾斜入水，如圖7所示，其傾角α不得大于12°，船箱分離，沉箱浮于水中，用拖輪拖走，沉箱下水完成。
(6)駁船起浮返航駁船排水起浮，當干舷達到0.5m以上時，即可拖帶返航進行下一輪作業(yè)。
當沉箱用量大，沿岸地基持力層較高時，船與岸壁的連接方式采用坐底式。選用強度滿足在其坐底時可承載沉箱的半潛式甲板駁，如圖8所示，在沿岸海底設置基礎梁27，半潛式甲板駁坐于其上。基礎梁的設計視梁底基礎情況而定。如圖8、圖9所示，按彈性基礎設計基礎梁，梁底為拋石基床30，碎石整平后，其上敷設在陸上預制的鋼筋混凝土基礎梁27，并用塊石維護29將其固定，每道基礎梁之間還設有連系梁28，基礎梁上設有墊木26?；A梁27的長度大于沉箱13的支承長度，位置與沉箱牽引軌道、船體縱隔板位置相對應。為節(jié)約計，可將在基礎梁以外部分的基床，視船體強度及結(jié)構強度作簡易處理，滿足船體坐底要求即可。若沿岸海底地基為基巖，整平后，直接敷設基礎梁，用水下混凝土將梁下間隙灌滿，可按其承壓強度進行設計。沉箱下水步驟如上述半潛式甲板駁坐底法。
權利要求
1.一種陸域預制沉箱的下水方法，其特征是采用半潛式甲板駁將沉箱運載下水，下水步驟為將半潛式甲板駁靠岸并與岸壁相接保持甲板與陸地平齊，將沉箱運至半潛式甲板駁上并將其固定，然后將甲板駁拖至選定的具有平整海底的水域，且該水域水深H須符合下式要求h＋h′＋h″＜H≤Lsinαmax＋(d－c·tgαmax)cosαmax式中h-沉箱吃水(米)h′-沉箱起浮時沉箱底至船艏端垂直距離(米)h′＝(a＋b)sinα＋lcosα＋f式中a-沉箱前沿至船艏端距離(米)b-沉箱沿船縱向長度(米)l-沉箱未起浮時沉箱底板與船甲板的垂直距離(米)f-余量(米)α-半潛式甲板駁潛水傾角(度)α=sin-1(h+lL-(a+b))]]>L-半潛式甲板駁甲板入水長度(米)αmax-半潛式甲板駁所允許的最大潛水傾角(度)d-半潛式甲板駁型深(米)c-船底折角延至船艏的縱向距離(米)h″-船艏端至水底垂直距離(米)h″＝(d－c·tgα)cosα按半潛式甲板駁半潛程序的要求向壓載艙注水，船體傾斜入水，船箱分離，沉箱浮于水中，用拖輪拖走，即完成沉箱下水。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種陸域預制沉箱的下水方法，其特征在于其沉箱上船方法為在陸、船均設由型鋼構成的滑道，兩者接通成直線，待出運沉箱坐于滑撬或多輪臺車后，用卷揚機牽引滑拖或滾拖上船并將其固定。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種陸域預制沉箱的下水方法，其特征在于，沉箱的固定方式是將沉箱運至固定在船甲板軌道兩側(cè)的止動器的位置，止動器為Π形，上端面為斜面，其上開有二個以上的固定孔，止動器內(nèi)置有多孔螺母，用其上開長孔的鐵楔沿止動器上端斜面打進，用二個以上的螺栓穿入多孔螺母、止動器固定孔、鐵楔長孔及多輪臺車22上相應的固定孔內(nèi)，將沉箱固定。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種陸域預制沉箱的下水方法，其特征在于其沉箱上船方法是，沉箱借水墊或氣墊浮托，用卷揚機直接拖上船甲板。
5.根據(jù)權利要求1或2或4所述的一種陸域預制沉箱的下水方法，其特征在于半潛式甲板駁與岸壁的連接方式采用半潛式甲板駁搭岸法，即選用具有搭岸船艏的半潛式甲板駁，并在岸壁設有與艏型相應的可供其停靠的階形承臺，在承臺階面上設有支座，工作時，甲板駁垂直靠岸后，注水調(diào)整艏艉吃水，當船艏高于支座面時，移船定位，當船艏與支座接觸后，艏艙注水，使搭岸船艏承坐在岸壁承臺的支座上，同時將駁船調(diào)平。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種陸域預制沉箱的下水方法，其特征在于岸壁承臺由混凝土或鋼筋混凝土構成并與岸壁筑為一體，支座用型鋼、如鋼軌，或鑄鋼，或硬質(zhì)橡膠制作并固定在承臺階面上。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種陸域預制沉箱的下水方法，其特征在于搭岸船艏的縱剖面為矩形，其結(jié)構為箱形鋼板結(jié)構，由前端板(5)、頂板(4)、內(nèi)立板(3)、底板(7)及兩側(cè)板焊接而成，內(nèi)設有縱向的支撐隔板(6)，底板(7)下面即船艏底部支撐處還焊有加強板(8)。
8.根據(jù)權利要求1或2或4所述的一種陸域預制沉箱的下水方法，其特征在于船與岸壁的連接方式采用坐底式，即選用強度滿足在其坐底時可承載沉箱的半潛式甲板駁，并在沿岸海底設置基礎梁，半潛式甲板駁坐于其上，工作時，甲板駁準確對位，注水下沉，坐于水底基礎梁上。
全文摘要
本發(fā)明采用半潛式甲板駁將陸域預制沉箱運載下水。選用具有搭岸船艏的半潛式甲板駁并在岸壁設有與艏型相應的承臺與支座，或選用強度滿足在其坐底時可承載沉箱的半潛式甲板駁，并在沿岸海底設置基礎梁。將甲板駁靠岸，使搭岸船艏承坐在岸壁承臺的支座上，或使駁船坐于水底基礎梁上，將沉箱拖至駁船上并將其固定，再將駁船拖至選定水域，按半潛式甲板駁半潛程序向壓載艙注水，船體傾斜入水，船箱分離，沉箱浮起，用拖輪拖走，完成沉箱下水。
文檔編號E02D23/08GK1143138SQ9610674
公開日1997年2月19日 申請日期1996年7月1日 優(yōu)先權日1996年7月1日
發(fā)明者趙子平, 呂以同 申請人:交通部第一航務工程局