趙國權(quán) 高 靈
(上海交通建設(shè)總承包有限公司,上海 200136)
在青草沙水庫工程主龍口結(jié)構(gòu)構(gòu)筑中,網(wǎng)兜石吊裝的工程量大,工藝復(fù)雜,受影響因素多,決定著主龍口能否順利合龍。中交上海航道局有限公司在對大量其他工程做調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,針對網(wǎng)兜石吊裝工藝的關(guān)鍵技術(shù)問題,結(jié)合長江口南支北港河段水域的水文條件,先后編制了多個(gè)施工方案,進(jìn)行了多項(xiàng)試驗(yàn)研究,成功地運(yùn)用了網(wǎng)兜石吊裝工藝。
網(wǎng)兜石依次按灌裝、出運(yùn)、轉(zhuǎn)駁、吊安等幾個(gè)過程進(jìn)行施工。因?yàn)榫W(wǎng)兜石需求量大、需要的場地大等因素,所以網(wǎng)兜石的灌裝安排在石料場進(jìn)行,灌好后再通過水運(yùn)到施工現(xiàn)場。考慮到運(yùn)輸船的噸位大、吃水深,在低潮位時(shí)施工區(qū)域的水深有限,所以網(wǎng)兜石運(yùn)到現(xiàn)場后轉(zhuǎn)駁到小型平板駁上,再轉(zhuǎn)運(yùn)到施工地點(diǎn)進(jìn)行吊安。
2.1.1 網(wǎng)兜石組裝
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,網(wǎng)兜石需60 t壓重才能滿足現(xiàn)場抗流的要求,但由于單個(gè)承載60 t網(wǎng)兜對網(wǎng)兜材料的要求很高,且每個(gè)環(huán)節(jié)均需要大型的起吊設(shè)備,因此采用單個(gè)10 t重6個(gè)拼裝的組合方式進(jìn)行施工。即在網(wǎng)兜的灌裝、出運(yùn)、轉(zhuǎn)運(yùn)3個(gè)過程所起吊的單個(gè)網(wǎng)兜重量均為10 t,在水下吊裝前才將6個(gè)10 t重的網(wǎng)兜組裝成一組,一起進(jìn)行水下安放。組裝的方式為:相鄰兩個(gè)10 t重的網(wǎng)兜之間用尼龍繩打結(jié)連接,最后用一根φ16 mm的尼龍繩將6個(gè)網(wǎng)兜串聯(lián)形成一個(gè)整體(見圖1)。
2.1.2 網(wǎng)兜石起吊
為了保證每組網(wǎng)兜石起吊中的形狀和安放后的形狀及大小基本一致,特制了長方形的鋼構(gòu)吊具,每個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)兜與吊具上的吊鉤相連能自動(dòng)脫鉤,吊具再與吊機(jī)上的吊鉤相連,這樣的吊裝方式保證了網(wǎng)兜石的形狀,同時(shí)也提高了施工效率(見圖2)。
2.1.3 網(wǎng)兜石安放
網(wǎng)兜石安放時(shí)根據(jù)網(wǎng)格劃定的位置進(jìn)行安放施工,先進(jìn)行GPS定位,然后進(jìn)行“碰放”;安放選在流速較小的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行作業(yè),吊具上牽引兩根尼龍繩,進(jìn)行輔助定位;擺放時(shí)錯(cuò)位排列,安放2層時(shí)上下位置也錯(cuò)位排列擺放,以確保網(wǎng)兜石安放的緊密性(見圖3),船位布置見圖4。
網(wǎng)兜石施工工藝流程如圖5所示。
網(wǎng)兜石的安放采用水下定點(diǎn)的方式進(jìn)行,為了確保吊安在水下位置的準(zhǔn)確性,特別為此設(shè)計(jì)一套專用的DTPS定位系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)由3臺(tái)GPS,2臺(tái)電腦,2套無線傳輸系統(tǒng)組成。其中2臺(tái)GPS(控制船位)和1臺(tái)電腦顯示器安放在浮吊船的控制室內(nèi),便于船體移動(dòng)時(shí)的控制;另1臺(tái)GPS(控制安放點(diǎn))和1臺(tái)顯示器安放在吊機(jī)操作室,便于吊機(jī)手控制安放點(diǎn)(見圖6)。
這套DTPS系統(tǒng)有兩大優(yōu)點(diǎn):
1)安放時(shí)吊機(jī)及擬安放網(wǎng)兜的運(yùn)行軌跡均能在顯示器上清楚地顯示出來,能動(dòng)態(tài)反映安放的誤差,能根據(jù)電腦顯示的預(yù)定位置進(jìn)行安放。為了確保網(wǎng)兜石水下安放的緊密性,根據(jù)每組網(wǎng)兜石在陸上被吊起之后所占的面積(近似長方形,測定其長和寬)來確定安放預(yù)定位置的面積。
2)3臺(tái)GPS相互串聯(lián),2臺(tái)顯示器采用無線連接,在任一顯示器上既可以看到船位,又可以看到吊機(jī)的位置及安放點(diǎn)。
4.1.1 網(wǎng)兜
網(wǎng)兜采用φ16 mm,φ22 mm兩種規(guī)格的尼龍繩,單個(gè)網(wǎng)兜用料約為130 m,網(wǎng)格采用φ16 mm尼龍繩編織,結(jié)點(diǎn)間距為35 cm;底部和吊點(diǎn)位置采用φ22 mm尼龍繩串聯(lián)打結(jié)形成一個(gè)整體。經(jīng)多次試驗(yàn),該網(wǎng)兜能承受10 t的塊石重量,滿足多次轉(zhuǎn)運(yùn)后不斷裂的設(shè)計(jì)要求,其生產(chǎn)效率能保證現(xiàn)場安放進(jìn)度的要求。
4.1.2 塊石
塊石產(chǎn)地為舟山,工程中選用單塊粒徑大于網(wǎng)格間距,凈重大于60 kg的塊石。為滿足單個(gè)網(wǎng)兜為10 t的要求,采用40 m3的灌桶,用自卸車進(jìn)行灌裝,經(jīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)測量,單個(gè)重量符合設(shè)計(jì)要求。單個(gè)網(wǎng)兜的灌裝成型后,為確定方格尺寸,將6個(gè)單重為10 t的網(wǎng)兜合成一組網(wǎng)兜,經(jīng)起吊再落地后測量其成型面積,多次試驗(yàn)取其均值為4.6 m×7 m,為施工圖設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。
4.2.1 船舶
施工船舶系統(tǒng)由運(yùn)輸船、轉(zhuǎn)駁吊機(jī)船、甲板駁船、浮吊船組成。根據(jù)進(jìn)度要求,考慮到天氣和潮汛等因素影響,配備了運(yùn)輸船10艘,甲板駁船8條,轉(zhuǎn)駁吊機(jī)船2條,浮吊船3條,使施工現(xiàn)場能順利運(yùn)轉(zhuǎn),不至出現(xiàn)斷檔情況。
船舶使用情況見圖7。
4.2.2 吊具
為保證網(wǎng)兜在起吊和安放能夠緊密,根據(jù)單組網(wǎng)兜石的落地成型面積,將吊具設(shè)計(jì)為長6 m,寬2 m的長方形,用鋼構(gòu)制作,自重為5 t。吊具上端采用4根φ40 mm鋼絲與吊機(jī)主鉤相連,下端采用6根 φ26 mm鋼絲與吊鉤連接,吊鉤彎鉤處焊接楔扣用φ16 mm鋼絲與副鉤相連起自動(dòng)脫鉤作用。吊具兩側(cè)再分別用2根φ22 mm的尼龍繩連接作為牽引繩,由人工操作可輔助調(diào)整網(wǎng)兜石入水的位置。這樣的吊具系統(tǒng)確保了網(wǎng)兜石入水安裝后的形狀(見圖8)。
在網(wǎng)兜石吊安過程中,對進(jìn)度影響較大的主要因素有:大風(fēng)天氣停工,材料供應(yīng)不足,大潮汛;次要因素有:施工過程中正常的動(dòng)錨和移位;偶然因素有:船舶機(jī)械故障等。
針對這些因素,須在施工開始前安排好施工順序,避免發(fā)生船舶擠到一起沒有工作面;加強(qiáng)機(jī)械的維護(hù);根據(jù)工程進(jìn)度情況,科學(xué)合理的配備各種施工船舶,由專人進(jìn)行調(diào)度;調(diào)整石礦數(shù)量,提高產(chǎn)量,避免出現(xiàn)材料供應(yīng)不足等。
在網(wǎng)兜石的施工中,網(wǎng)兜石的重量和定點(diǎn)安放的位置是施工控制的關(guān)鍵。網(wǎng)兜在使用過程中經(jīng)多次轉(zhuǎn)駁,要選用合格廠家的材料,網(wǎng)包制作結(jié)實(shí);選配大粒徑石塊,在現(xiàn)場灌裝時(shí)要達(dá)到規(guī)定方量;在甲板駁轉(zhuǎn)駁時(shí),避免疊放,在起吊時(shí)有可能受力不均,造成尼龍繩磨斷或拉壞吊點(diǎn);網(wǎng)兜組裝時(shí)要用尼龍繩綁扎緊密,形成一個(gè)整體;在DTPS可視系統(tǒng)的操作下,吊點(diǎn)要對齊施工點(diǎn),入水時(shí)用牽引繩調(diào)整好網(wǎng)兜的形狀;現(xiàn)場操作人員要認(rèn)真負(fù)責(zé),做好記錄,不得出現(xiàn)錯(cuò)放、漏放、疊放的情況;施工結(jié)束后,及時(shí)對施工完成的區(qū)域用水深儀測量,比較施工前后水深,得出參考數(shù)據(jù)以指導(dǎo)下步施工。
流水操作過程對比見表1。
表1 流水操作過程對比
該技術(shù)是由“材料產(chǎn)出→運(yùn)輸線→現(xiàn)場施工”三部分構(gòu)成的有機(jī)整理。三個(gè)環(huán)節(jié)流水操作,環(huán)環(huán)相扣,具有可視化、操作簡單、安放準(zhǔn)確的特點(diǎn),在青草沙水庫工程中成功的對網(wǎng)兜石、混凝土方塊、框籠進(jìn)行了定點(diǎn)安放,效果佳。本技術(shù)和軟件適合于水上精確定位安放大型構(gòu)件,可在其他工程中得到運(yùn)用和擴(kuò)展。