一种在强潮涌海域上的水路运输架设钢箱梁的方法.pdf

本发明涉及大型钢结构桥梁的运输吊装施工领域，具体涉及一种在强潮涌海域上的水路运输架设钢箱梁的方法。它包括如下步骤：预先设定出连续的第一时间段、第二时间段和第三时间段；强潮涌海域在第一时间段内的水位深度大于4.5m，强潮涌海域在第二时间段内的水流速度小于0.8m/s，强潮涌海域在第三时间段内的水流速度小于4.4m/s；在第一时间段内，将装有钢箱梁的船舶从锚地航行至强潮涌海域中的指定位置；在第二时间段内，对船舶进行定位，将船舶上的钢箱梁进行吊装作业；在第三时间段内，将船舶从指定位置航行至安全海域。本发明所需的人力资源和物力资源均较少，不仅运输成本和施工成本较低，而且缩短了航道桥的施工周期。

权利要求书

一种在强潮涌海域上的水路运输架设钢箱梁的方法
技术领域
本发明涉及大型钢结构桥梁的运输吊装施工领域，具体涉及一种在强潮涌海域上的水路运输架设钢箱梁的方法。
背景技术
强潮涌海域所建的公路桥梁，其主航道桥多采用的钢箱梁结构形式，单个节段重量一般多达数百吨，钢箱梁分段的数量可达数百个。桥梁进行施工时，由于钢箱梁分段无法通过公路运输的方式进行架设，因此强潮涌海域的钢箱梁分段在架设时一般采用顶推架设施工方案；钢箱梁分段架设时，需搭设长度数公里的顶推施工平台，配备大量的顶推施工设备。搭设施工平台和配备顶推施工设备需要大量的人力资源和物力资源，不仅耗费了巨额的资金，施工成本较高，而且延长了桥梁的施工周期。
基于上述原因，人们想到了通过船舶运输钢箱梁分段来完成钢箱梁的架设；但是，强潮涌海域的河床宽浅，潮涌较急，强潮涌海域受潮汐作用的影响，涨潮和落潮时水流的流路会发生分歧。一直以来，仅有小吨位的渔船在强潮涌海域中进行作业，装载有钢箱梁的大型运输船舶难以强潮涌海域中航行和定位。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种在强潮涌海域上的水路运输架设钢箱梁的方法，本发明所需的人力资源和物力资源均较少，不仅运输成本和施工成本较低，而且缩短了桥梁的施工周期。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种在强潮涌海域上的水路运输架设钢箱梁的方法，包括以下步骤：A、根据强潮涌海域每个时间段不同的水流速度和水位深度，预先设定出连续的第一时间段、第二时间段和第三时间段；所述强潮涌海域在第一时间段以内的水位深度大于4.5m，所述强潮涌海域在第二时间段以内的水流速度小于0.8m/s，所述强潮涌海域在第三时间段以内的水流速度小于4.4m/s；B、在所述第一时间段以内，将装有钢箱梁的船舶从锚地航行至强潮涌海域中的指定位置；C、在所述第二时间段以内，对所述船舶进行定位，将所述船舶上的钢箱梁进行吊装作业；D、在所述第三时间段以内，将所述船舶从指定位置航行至安全海域。
在上述技术方案的基础上，步骤A中的第一时间段在120分钟以内。
在上述技术方案的基础上，步骤A中的第二时间段为45分钟～120分钟。
在上述技术方案的基础上，步骤A中的第三时间段在120分钟以内。
在上述技术方案的基础上，步骤B之前还包括以下步骤：在第一时间段以内，将测量艇从锚地航行至步骤B中的指定位置进行定位，测量艇在航行和定位的过程中测量强潮涌海域的水位深度、水流速度和水流方向；在第一时间段以内，将测量艇和空载的船舶从锚地航行至步骤B中的指定位置进行定位，测量艇在航行和定位的过程中测量强潮涌海域的水位深度和水流速度；在第一时间段以内，将配载有600t至700t载荷的船舶从锚地航行至步骤B中的指定位置进行定位。
在上述技术方案的基础上，所述测量艇的型深小于3m、吃水深度小于1.5m。
在上述技术方案的基础上，所述将测量艇从锚地航行至步骤B中的指定位置进行定位的定位时间至少为50分钟。
在上述技术方案的基础上，将测量艇和空载的船舶从锚地航行至步骤B中的指定位置进行定位的定位时间至少为60分钟。
在上述技术方案的基础上，将配载有600t至700t载荷的船舶从锚地航行至步骤B中的指定位置的航次至少为六次。
在上述技术方案的基础上，步骤B中所述的船舶配备有绞锚艇和拖轮，步骤B中的船舶采用甲板驳船，其有效载货长度大于60m、宽度大于13m、型深小于4m、满载吃水深度小于3m、载重量大于800t；所述绞锚艇的型深小于3m、吃水深度小于1.5m；所述拖轮的型深小于4m、吃水深度小于3m、输出功率大于1000kw。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明能够在强潮涌海域中将装有钢箱梁的船舶运输至航道桥施工时所需的位置，钢箱梁在船舶上进行吊装架设，与现有技术中顶推架设的钢箱梁相比，本发明在运输和吊装钢箱梁的过程中，所需的人力资源和物力资源均较少，运输钢箱梁的运输成本较低，吊装架设钢箱梁所需的施工成本较低。
本发明能够通过多艘船舶同时运输和吊装钢箱梁，钢箱梁的架设时间较快，进而缩短了航道桥的施工周期。
附图标记
图1为本发明实施例中方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中的在强潮涌海域上的水路运输架设钢箱梁的方法，包括以下步骤：
S1：对需建设航道桥的强潮涌海域的水文变化规律进行研究，根据强潮涌海域每个时间段不同的水流速度和水位深度，预先设定出连续的第一时间段、第二时间段和第三时间段。强潮涌海域在第一时间段以内的平均水流速度为2.5m/s，水位深度大于4.5m；强潮涌海域在第二时间段以内的水流速度小于0.8m/s，强潮涌海域在第三时间段以内的水流速度小于4.4m/s。
强潮涌海域在第一时间段以内的水流速度为2.5m/s，水位深度大于4.5m，满足船舶航行的要求，为了保证船舶航行至强潮涌海域中的指定位置具有足够的时间，第一时间段的时间在120分钟以内。
强潮涌海域在第二时间段以内的水流速度小于0.8m/s，满足船舶定位的要求，为了保证船舶上的钢箱梁具有足够的吊装作业时间，第二时间段的时间为45分钟～120分钟。
强潮涌海域在第三时间段以内的水流速度最大为4.4m/s，满足船舶航行（撤离）的要求。为了保证船舶能够安全的撤离至安全海域，第三时间段的时间在120分钟以内。
S2：进行适航试验，保证船舶在强潮涌海域中能够顺利的运输钢箱梁。
适航试验时，在第一时间段以内，将测量艇从锚地航行至指定位置进行定位，测量艇在航行和定位的过程中，测量强潮涌海域的水位深度、水流速度和水流方向。为了提高测量艇测得强潮涌海域的水位深度的精确度，测量艇从锚地航行至指定位置进行定位的定位时间至少为50分钟。测量艇的型深小于3m、吃水深度小于1.5m，比较安全。
在第一时间段以内，将测量艇和空载的船舶从锚地航行至指定位置进行定位，测量艇在航行和定位的过程中再次测量强潮涌海域的水位深度和水流速度，进一步确定强潮涌海域的水位深度和水流速度。为了提高测量艇测得的强潮涌海域的水位深度和水流速度的精确度，测量艇和空载的船舶从锚地航行至指定位置进行定位的定位时间至少为60分钟。
在第一时间段以内，将配载有600t至700t载荷的船舶从锚地航行至指定位置进行定位，确认船舶航行的安全。为了最大化的保证船舶的安全，配载有600t至700t载荷的船舶从锚地航行至指定位置的航次至少为六次。
S3：在第一时间段以内，将装有钢箱梁的船舶从锚地航行至强潮涌海域中的指定位置；
S4：在第二时间段以内，对装有钢箱梁的船舶进行定位，将所述船舶上的钢箱梁进行吊装作业；
S5：在第三时间段以内，将钢箱梁吊装后的船舶从指定位置航行（撤离）至安全海域。
船舶优选为甲板驳船，其航行范围满足内河运输与近海运输的基本条件；船舶的有效载货长度大于60m、宽度大于13m、型深小于4m、满载吃水深度小于3m、载重量大于800t，船舶能够一次性运输重量较重的钢箱梁。
船舶在整个航行过程中均配备有绞锚艇和拖轮，绞锚艇能够在水文条件较差时，辅助船舶在指定位置进行定位，为了保证绞锚艇使用的安全，绞锚艇的型深小于3m、吃水深度小于1.5m。拖轮能够在船舶发生突发故障（例如船舶出现机械故障失去动力、水位下降使得致船舶搁浅、定位吊装钢箱梁时发生走锚失控）时将船舶拖出危险海域。为了保证拖轮使用的安全，并且能够顺利拖走船舶，拖轮的型深小于4m、吃水深度小于3m，输出功率大于1000kw。
船舶在整个航行过程中，如果风力超过蒲氏6级、并且强潮涌海域中的浪高达到2.5m以上，船舶应立即返回锚地，以保证安全。船舶定位至撤离期间，全程处于备车状态，防止出现走锚现象，避免安全事故的发生。船舶发生主机故障导致操作失灵时，应调动拖轮将船舶拖至安全海域检修。
下面，通过一个实施例进行具体说明。
对浙江省钱塘江尖山河口段海域（强潮涌海域）的水文变化规律进行研究，得出河口段海域在非潮汐时期，平均水深为1m～2m、并且局部区域有露滩现象，此时间段以内的水文条件无法满足船舶的航行要求，船舶无法航行至指定位置。
河口段海域涨潮时，最大涨潮流速可达6.65m/s，最大潮差可达8.59m，涨潮持续的时间为208分钟～296分钟，涨潮120分钟以后，海域水深为4.5m，平均水流流速为2.5m/s，满足船舶的航行要求。由于河口段海域涨潮至高平潮之间的时间为240分钟，船舶由锚地航行至指定位置所需的时间一般为100分钟，因此，船舶能够在涨潮120分钟以后、高平潮来临之前从锚地航行至指定位置。
河口段海域高平潮持续时间一般为45分钟～120分钟，期间平均水流流速小于0.8 m/s，满足船舶的定位要求，因此，此时间段以内，船舶能够进行定位，船舶上的钢箱梁能够进行吊装作业。
河口段海域落潮时间为449分钟～519分钟，期间水流流速逐渐增大，最大水流流速为4.40m/s，满足船舶的撤离要求，因此，船舶能够在落潮时间段以内从河口段海域内撤离。由于落潮的时间越长，水位深度越前，因此船舶撤离至安全区域的时间越早越好。
根据河口段海域的水文变化规律，得出第一次时间段为100分钟，第二时间段为45分钟～120分钟，第三时间段为120分钟。
根据得出的时间段进行适航试验，在第一时间段以内，将测量艇从锚地航行至桥址区域（指定位置）进行定位，定位时间为50分钟。测量艇在航行和定位的过程中测量河口段海域的水位深度、水流速度和水流方向。测量艇的型深为2m、吃水深度为1.2m。
在第一时间段以内，将测量艇和空载的船舶从锚地航行至桥址区域进行定位，定位时间为60分钟。测量艇在航行和定位的过程中再次测量强潮涌海域的水位深度和水流速度，进一步确定强潮涌海域的水位深度和水流速度。船舶为甲板驳船，其有效载货长度为70m、宽度为16m、型深为3m、满载吃水深度为2m、载重量为900t。
在第一时间段以内，将配载有600t至700t载荷的船舶，分六个航次，从锚地航行至桥址区域不同的定位吊装点进行定位，确认船舶航行的安全。
适航试验完成后，在第一时间段以内，将装有钢箱梁的船舶从锚地航行至河口段海域中的桥址区域：在第二时间段以内，对装有钢箱梁的船舶进行定位，将船舶上的钢箱梁进行吊装作业；在第三时间段以内，将钢箱梁吊装后的船舶从桥址区域撤离至安全海域。
船舶在整个航行过程中均配备有绞锚艇和拖轮，绞锚艇的型深为2m、吃水深度为1.3m。拖轮的型深为3m、吃水深度为2m，输出功率为1200kw。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。