打捞浮筒(案例分析——大型客滚船“世越号”沉没后整体打捞案例)

Posted 2023-05-27

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打捞浮筒(案例分析——大型客滚船“世越号”沉没后整体打捞案例)

一、概述

1.地点

韩国近海

2.工程概述

2014年4月16日，世越号在韩国近海发生沉船事故，造成304人遇难、142人受伤，9人下落不明。2015年5月22日，韩国政府决定通过公开招标方式，要求将沉船原始状态整体打捞出水并放置到岸上。同年8月4日，韩国海洋水产部和上海打捞局企业联合体签署关于打捞“世越号”沉船的合同。2017年3月25日 “世越”号船体整体出水。

难船船长145米，宽22米，型深14米，空船重量6113吨，载重量3794吨，排水量9907吨。沉船以左倾90度的姿态在45米的深海中，业主要求必须不破坏船体结构，保持难船下沉的原始状态整体打捞。经勘测和探摸，作业人员发现难船沉没海域海底地质坚硬，都是岩石。沉船位置最大水流4节(2m/s)，春夏季受冷暖气流影响，风大浪高，打捞难度大。

二、项目运行情况

现场投入作业船舶近20艘、作业人员近400名，包括主力施工船舶2艘、5艘工程支持船、8艘远洋救助拖轮、2艘大型抬浮驳和1艘大型半潜船等资源。在600多天的打捞作业中，累计投入船舶3000余艘天，海上施工2170人次，潜水作业6000多人次，水下作业时问近 13000小时，消耗钢材 5000余吨，铁丝网2400平方，动用钢丝绳600余吨、缆绳49000余米。难船原始状态整体打捞工程规模大、难点多、标准高，并且受海况、潮汐等不确定因素的影响非常大。为了高效组织施工并通过科学开展施工设计，按照施工先后将整个工程划分为四个阶段分步推进。

第一阶段：主要任务是完成现场预调查、残油回收和 200 多个门窗、开口安装格栅钢防护网等准备工作；

第二阶段：主要任务是在船底安放33根（长28.5米、宽1.8米、高0.9 米）的托底钢梁；

第三阶段：主要任务是要完成两艘大型抬浮驳上 66组液压钢提升装置与33根托底钢梁的连接，并通过同步液压提升，实现事故船整体起浮；二艘甲板驳抬浮着沉船移位1.6海里、移位至半潜驳甲板上，半潜驳将沉船重量转移，沉船起浮出水;

第四阶段：主要任务是由半潜驳将难船运至木浦新港码头，开展舱内清淤，然后利用自行式模块运输车，将难船整体滚卸上岸。

三、工程项目施工及分析

1. 安装防护网和处理残油

本次工程为了防止沉船内可能存在的9名遇难者遗体在打捞过程中流失，需要对沉船及打捞区域采取严格的防护措施。本次工程防流失安全网的设计和施工，是韩方最为关注和极为敏感的事项。项目组克服沉船舱内外重重障碍、挑战潜水作业极限，针对沉船300多个门窗、开口及破损部位安装安全网进行封堵，全面防止遇难者遗体流失。封堵的方法应当根据不同的门窗、开口类型和位置选用不同的封堵方案，以提高工作效率以及安装的可靠性。

安装到事故船门窗上的安全网

项目组精心设计出了一种可模块化安装的安全围网，围绕在难船沉船周围作为进一步的防护措施。经过对遗骨水中掉落流失进行模拟计算，确定围网高度为3米，尽可能减小了对现场作业船舶拋锚布场的影响。整个一圈安全网由26个安全网模块组成，每个安全网模块主要由水泥墩块底座、钢架结构和钢丝网组成，可抵抗打捞现场4节流速冲击。双层防护安全网提供了双层保障，如此严密的人性化的防流失措施，在整个世界打捞史尚属首次，得到了韩国政府和遇难者家属的充分肯定和高度认可。

实施残油回收时，大部分残油己从油舱渗漏转移，并吸附到了货舱和机舱的天花板上，形成了大面积油层。如果采取传统设备和工艺，由潜水员携抽油管进入舱室回收，不仅十分困难，而且效率低下。为了解决这一难题，工程现场试制了新的抽油吸头，成功解决了舱室天花板顶部的油层回收难题，回收沉船残油水900多立方，为实现清洁打捞奠定了坚实基础。

利用新设备进行残油处理

2.托底钢梁安装

第二阶段，把托举沉船的33根钢梁放入沉船正下方。33根钢梁被分成两部分，第一部分为偏船首的18根钢梁，第二部分为剩余的15根。

首先介绍18根钢梁的安放。用钢结构件将18根钢梁按照设计间距连接成一个整体，用浮吊船将事故船头提升一定高度后，将18根钢梁组放入沉船下方。根据重量计算分析，事故船沉船水下总重量约为8000吨。为了减小船艏起吊吊力及船体载荷效应，需要为沉船增加足够浮力。技术难点就是如何解决内浮力的建立难题。由于沉船大部分舱室密闭性差，21个舱室充气后仅有10个舱室可保持稳定浮力，浮力缺口近3000吨。为弥补浮力缺口，工程大胆利用防磨、防刺穿的防弹材料，研制了适用于高压环境下提供内浮力的内置气囊和橡胶浮简，通过在沉船舱内布设27只内置气爽、船外布设7只橡胶浮筒，外加1对500吨钢制浮筒，借助浮吊船的吊力，成功解决了浮力不足的难题。最终成功完成船头起吊，并将18根钢梁组整体放置到设计位置。

到了穿引后15根钢梁时，船底发现大面积礁石，虽然可以采取小剂量爆破炸开岩石，但出于对遇难者的尊重，宁可牺牲工期，也要采用人性化方式攻克难题。

事故船下方海床表面岩石

施工现场最终从农耕型地设备中受到启发，认定开沟犁正是击碎岩石的金钥匙。通过反复改造、大胆试验和13次技术升级，研制成了多套、适用于击碎不同硬度海底岩石的水下开沟犁，扫平了影响钢梁过底的碎石障碍，完成了最后15根钢梁的穿引任务。

钢梁全部就位于沉船下方的状态（出水后）

3. 抬浮出水

托底钢梁全部到位后，下一步就是如何把事故船抬浮出水。事故船的起浮采用了双驳船钢绞线液压同步提升系统抬撬方案。33组66套钢绞线液压提升系统协同将难船从水下44m的海底提升到出水 13.5m。66 套提升系统对称布置在两条抬浮驳船上，且每套提升系统的位置均与对应的海底托底钢梁保持一致。每一套提升系统由 1个提升油缸、2个缓冲油缸、1套600L-800L 不等的蓄能器、油缸反力支撑架、31股钢绞线、锚头、导向滚轮架等组成。每套提升系统和预先安装到33根钢梁上的起吊钢丝对接，从而组成了整个事故船的起吊系统。

事故船提升用钢绞线系统

目前钢绞线提升装置和应用技术在陆域上使用较为广泛，而在海洋工程领域使用不多，在打捞中应用更是屈指可数，最著名的当属库尔斯克号潜艇的打捞，但在这次难船打捞过程中，新增加了缓冲功能的应用，是对这项技术在应用领域的新突破。在提升系统内加入缓冲系统使提升作业能够适应更大的海况条件。在同样的海况条件下，动态分析发现缓冲油缸的存在可以降低峰值吊力30%，解决海上提升作业中的动态平衡难题。对托底钢梁和起吊钢丝的强度起到了保护作用，同时为难船平稳起浮和顺利落在半潜船上发挥了关键作用。

沉船起浮后移位至半潜船

抬浮驳和事故船船组移位至半潜船上方

由于半潜驳艏楼和尾浮箱之间距离只有158.4米，而抬浮驳长152.5米，这意味着前后的间隙只有2.7米，这对进档的控制是十分严格的，要求现场团队配合要紧密一致。

沉船起浮

4. 滚卸上岸

在采用半潜船将事故船整体起浮后，半潜船靠码头，SPMT小车安装到托底钢梁下方。用安装到位的SPMT将事故船滚卸上岸。此次难船的上岸创造了世界SPNT运输的最新记录：一次使用最多小车（600轴），运输重量最大（16700吨）。

利用SPMT小车将事故船从半潜水船转移至陆地

事故船最终被运输至指定位置

四、项目难点及解决措施

本次打捞工程的最大挑战主要有两个方面，一是工程规模大、难点多、深度大、海洋环境复杂多变；二是难船在水下浸泡2年左右，结构强度弱，韩方又提出了十分苛刻的“三不” 要求，即不得改变沉没姿态、不得破坏船体结构和不得让船内遗体流失，技术和施工难度呈几何级增加。主要难点和解决措施概述如下：

1.如何实施沉船清洁打捞

这是一次举世瞩目的国际商业打捞，防止残油污染、保护海洋环境是工程首要责任。实施残油回收时，遇到了从未处理过的难题，大部分残油已从油舱渗漏转移，并吸附到了货舱和机舱的天花板上，形成了大面积油层。采用创新型的抽油吸头，成功解决了舱室天花板顶部的油层回收难题；

2. 如何解决内浮力的建立

在穿引船体中前部的18根托底钢梁时，需要利用外部吊力和沉船内浮力，将船艏起吊到规定高度，以便钢梁插入。由于沉船大部分舱室密闭性差，21个舱室充气后仅有10个舱室可保持稳定浮力，浮力缺口近3000吨。为弥补浮力缺口，利用内置气囊和橡胶浮筒，通过在沉船舱内布设27只内置气囊、船外布设7只橡胶浮筒，外加1对钢制浮筒，成功解决了浮力不足的难题；

3. 如何解决托底钢梁的安放

抬浮事故船需要安放33根大型托底钢梁，前18根钢梁的安放工作相对顺利。但到了穿引后15根钢梁时，由于船底发现大面积礁石，与韩方提供的资料存在重大差异，钢梁穿引举步为艰，数周过去毫无进展。通过反复改造、大胆试验和13次技术升级，研制成了多套、适用于击碎不同硬度海底岩石的水下开沟犁扫平了影响钢梁过底的碎石障碍；

4. 现场多变

由于钢梁穿引工期的延长，原本制订的单浮吊整体起吊方案，因错过了良好季节的作业窗口期，而孕育了一定的起浮风险。针对当地流急、涌大的水文特点，本着科学精神和实事求是的态度，即刻组织技术人员，在开展大量精密计算和水池模型反复试验、推演的基础上，决定采用“双驳船钢绞线液压同步提升系统整体抬浮沉船的方案〞替代原先设计的“单浮吊整体起吊沉船的方案”。将用于陆地的液压钢绞线提升系统，改造成适应海上作业的液压同步提升系统，并增加升沉补偿设备，以解决海上提升作业中的动态平衡难题，为难船平稳起浮发挥了关键作用。

五、项目亮点

1. 根据沉船油污情况，因地制宜地革新抽油设备；

2. 首创安装沉船安全网及防流失围网；

3. 首创使用内置气囊、外置橡胶浮筒配置内浮力，外加500吨打捞钢制浮筒；

4. 首创33根托底钢梁进行沉船整体打捞技术；

5. 首创双驳船+钢绞线提升系统（补偿油缸）平稳抬浮沉船出水；

6. 采用SPMT（自行模块运输车）技术，首次将重达16700吨沉船整体滚卸上岸。