乾船塢簡介
乾船塢的三面接陸一面臨水,其基本組成部分為塢口、塢室和塢首。塢口用於進出船舶,設有擋水塢門,船塢的排灌水設備常建在塢口兩側的塢墩中;塢室用於放置船舶,在塢室的底板上設有支承船舶的龍骨墩和邊墩;塢首是與塢口相對的一端,其平面形狀可以是矩形、半圓形和菱形,塢首的空間是塢室的一部分,在這裡拆裝螺旋槳和尾軸。乾船塢配有各種動力管道及起重、除銹、油漆和牽船等附屬設備。當船舶進入乾船塢修理時,首先用灌泄水設施向塢內充水,待塢內與塢外水位齊平時,打開塢門,利用牽引設備將船舶慢速牽入塢內,之後將塢內水體抽乾,使船舶坐落於龍骨墩上。修完或建完的船舶出塢時,首先向塢內灌水,至塢門內外水位齊平時,打開塢門,牽船出塢。
結構
塢首與塢室
塢首是將塢室同水域隔開的擋水建築物,其上設有塢門。塢室是由塢首和塢牆圍成的空間,是修造船的場所。塢首和塢室多為鋼筋混凝土結構,分重力式、錨碇式和減壓排水式等類型。結構和類型的選擇,主要是根據地基條件,考慮如何處理地下水作用在塢底板上的浮托力問題。各種類型各有相應的處理辦法。重力式船塢是利用鋼筋混凝土塢體的自重抵禦水的浮托力,早先的船塢多是這種形式。錨碇式船塢是利用打設在塢底板下良好地基內的錨碇結構抵禦水的浮托力,一般用於摩阻力大的土中。減壓排水式船塢是利用排水管道系統排出塢底板下的地下水,從而消除或減少水浮托力,一般用於透水性較小的粘性土中,對於砂性土,由於透水性大,地下水排不勝排,不宜採用這種形式。由於船塢的尺度愈來愈大,以船塢自重解決水的浮托力問題,所需費用愈來愈大,所以大多數船塢設計優先考慮減壓排水式結構。船塢結構的發展趨勢是由重型向輕型發展,由塢牆和底板連成一體的整體式結構向兩者分開的分離式結構發展。
塢門
船塢在抽水、修船和造船時用來擋水,承受塢外水壓力的設施。塢門類型有:疊梁式、人字式、橫拉式、浮箱式、臥倒式。疊梁門是最原始的形式。這種塢門是疊放一根根方木,方木兩端卡在門槽中,結構簡單,造價低,但操作麻煩。人字門是在垂直門軸上轉動的兩扇門,關閉時兩扇門呈人字狀。人字門水密性較差,用得不多。橫拉門在門的底部和一側的上緣裝有滾輪,啟閉時門沿上、下水平軌道左右移動。橫拉門須建造能容納塢門的門庫,因而占地較多,且增加造價。浮箱式塢門又稱浮塢門,是可沉浮的箱形結構,使用維修均較方便,不易出故障,套用最廣。臥倒門是在門底設兩個鉸同塢檻連線,開門時門向外倒向水底門坑,不影響船舶進出,但在含沙量較大的水域,門坑易淤,不宜採用。
灌排水系統
向塢室灌水和將塢室內的水排空的設施。塢室灌水,最早多是靠設在塢門上的灌水閥門。船塢尺度增大後,改在塢牆內或底板中設定灌水廊道,廊道上設有閥門。排水系統有主泵、副泵和排水管系。主泵用來排空塢室內的水,常用離心泵、軸流泵等;副泵也稱疏水泵,用來排除雨水、地下滲水、生產廢水,並在塢室排空的最後階段代替主泵工作,一般取主泵容量的2%~5%。
附屬設施
主要有龍骨墩和邊墩,用於支承船體的重量。設在塢底板的中心線上的稱龍骨墩,兩邊的稱邊墩。它們應有適當的高度,彼此間有適當的間距,以便修理船底。墩一般用生鐵製造,上覆方木。修理局部船底板時,塢墩可局部拆除,修好後再支上。老式的邊墩製成與船底的線型斜度相一致,大船的底面多是平的,故多數邊墩與龍骨墩同高。近年來多採用機械化邊墩,它們的橫向位置和頂面高度可在塢室內有水的情況下遠距離操縱調整。一船出塢後,另一艘待修的船可隨即進塢,邊抽水邊調整機械化邊墩,使之適應船底線型。這樣可少抽一次水,節約能源和時間,提高船塢利用率。
船塢還配備有起重吊車,燒割焊用的動力管線,敲鏟油漆用的工具設備,牽引船舶進出塢用的、沿塢牆頂設定的小車和驅動絞車,淡水和海水的供應管道等。
加固處理方案
塢室牆加固
由於塢室牆面裂縫較多、滲水嚴重,為防止裂縫形成通縫,將寬度大於0.3 mm的裂縫採用環氧樹脂灌漿加固,然後將牆面用0.2 m厚現澆鋼筋混凝土護面。混凝土內摻人改性聚丙烯纖維。具體做法是在牆面裂縫灌漿完成後,將牆面清洗、鑿毛,並打錨筋孔,埋設拉筋與護面鋼筋網拉結,錨筋孔間距為1.0m×1.0m;側牆護面豎向鋼筋應打錨筋孔,錨人底板,使新老混凝土緊密結合,形成防護牆,可防止裂縫開展,阻擋牆面滲水;沉降縫滲水處理,擬在沉降縫滲水處用J四膨脹橡膠嵌縫。
塢室底板加固
(1)截滲措施
考慮在塢室內打地下連續牆,雖可減少塢室透水面積,減少滲水量,但塢室牆底板下滲透力較大,不利於塢室牆穩定。而在距離塢室牆外側18m處增設一道0.22m厚的連續牆,牆底高程為-19.0m,形成地下圍封屏障,攔截塢室牆後地下水,減少牆後地下水對塢室的補給;另外由於塢室牆外增設地下連續牆,降低了塢室牆後的地下水位,有利於塢室牆的穩定。
(2)塢室排水
原塢室底板下排水系統為小石子、中石子、黃砂各0.15m的反濾層,縱向設8道直徑為5cm的聚氯乙烯波紋管,兩側塢室牆前齒面設0.3m×0.3m排水溝,從現狀看,排水效果並不理想。為解決塢室底板排水問題,擬將塢室底板0.3m厚混凝土全部鑿除,重做排水系統,結合建造8萬噸級船舶的荷載要求,重做塢室底板。反濾層自上而下為小石子、中石子、黃砂各0.2m,其下鋪0.350kg/m2土工布一層;根據底板下格梁布置,橫向每塊底板下設定4根直徑為0.2m的透水軟管,底板東、西側各設一道0.5mx1.0m排水溝,透水軟管與排水溝連通,地下水和地表水通過排水溝排入集水坑,由機泵抽排出塢室。
(3)船塢改造
原船塢設計為3萬噸級,實際船塢淨空可建造8萬噸級船舶,為充分發揮船塢效益,將塢室底板按8萬噸級船塢進行改造。為此需根據建造8萬噸級船舶的荷載要求,在塢室中龍骨墩下增設兩排直徑為0.8m的灌注樁基礎,邊龍骨墩下增設一排直徑為0.8m的灌注樁基礎,灌注樁間距為6.0m,樁頂設1.2m×1.5m縱梁。灌注樁同時具有抗拔作用,可增強塢室底板抗浮性能。原塢室底板縱橫樑上部鋼筋保留,與現澆混凝土底板、縱梁連成整體。新建塢室底板板縫問均設定橡膠止水,為滿足止水布置要求,需鑿除原塢室牆前趾處的底板邊梁,塢室牆前趾與底板間水平止水採用JSP膨脹橡膠止水。
其他
為滿足船塢安全生產需要,擬增散塢室牆面橡膠護舷。塢首門後兩側邊牆各布置一個滾動橡膠護舷,護舷中心高程為3.5m。塢室牆面間隔約30~50m設一組,每組二道豎向橡膠護舷,護舷底部高程3.5m,長度為2.0m,每側橡膠護舷為6組。塢室東牆至吊車軌道梁之間的地面下沉較嚴重,主要是施工期聞回填土不密實所致,擬將該處路面拆除重建,新建路面下採用0.3m厚20%灰土路基,路面現澆0.3m厚的混凝土。塢室牆頂部磚砌擋浪牆裂縫較多,擬拆除重建。新建擋浪牆採用0.37m厚磚砌,牆高1.0m,牆面外側用水泥砂漿粉刷。