大型沉箱溜放出運施工工藝及體會

1、<p>　　大型沉箱溜放出運施工工藝及體會</p><p>　?。壅菸恼陆榻B將1132噸重的沉箱，采用氣囊頂升、滾動，利用卷揚機作為前后牽引，通過橫、縱移到達下水平臺，再沿著下水滑道，通過預(yù)先布置的水下氣囊下水，直至沉箱完全自浮的施工工藝，概括施工中需要注意的一些事項，以及現(xiàn)場施工中的一些個人體會。 </p><p>　　［關(guān)鍵詞］港區(qū)碼頭；沉箱；施工工藝 </p>

2、;<p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　某港區(qū)作業(yè)區(qū)南10#、11#泊位項目（以下稱本工程），工程規(guī)模為建設(shè)375m長碼頭及相應(yīng)的后方設(shè)施，建兩個5000T級碼頭工程，其中新建5000DWT通用泊位1個，5000DWT重件泊位1個（兼顧滾裝靠泊）。碼頭為重力大型沉箱結(jié)構(gòu)，沉箱外形尺寸為：長17.02m、寬10m、高11.5m，前趾寬1m，重量約1132

3、t。 </p><p>　　原計劃的沉箱出運方案為5000T半潛駁出運， 由于工作期東北風(fēng)起，外海風(fēng)浪大，加上半潛駁業(yè)務(wù)繁忙，半潛駁北調(diào)本工程困難重重，無法滿足節(jié)點工期要求。為確保本工程節(jié)點工期能如期完成，計劃采用氣囊頂升、滾動，利用卷揚機作為前后牽引，通過橫、縱移到達下水平臺，再沿著下水滑道，通過預(yù)先布置的水下氣囊下水，直至沉箱完全自浮的工藝施工。 </p><p><b>　

4、　二、出運平面布置 </b></p><p>　　（一）下水平臺布置 </p><p>　　下水平臺位于預(yù)制場靠近力通碼頭一側(cè)，面積20m×15m，為了與下水滑道更好地順連，平臺沿海向以2%坡度設(shè)置，靠陸端標(biāo)高＋4.0m，靠海端標(biāo)高＋3.6m，整體與沉箱預(yù)制場（標(biāo)高4.5m）以一段1∶10斜坡過渡段相連，過渡段采用20cm厚砼硬化，沉箱橫移時，不采用通長氣囊，而是在兩

5、端布置兩排不同高度的較短氣囊，滾動時可分別調(diào)節(jié)氣囊高度，以保持沉箱整體平衡。下水平臺基礎(chǔ)回填海砂沖水密實，經(jīng)強夯處理后，基礎(chǔ)分別鋪設(shè)100cm塊石、30cm碎石，平層澆筑20cm厚C30砼。 </p><p>　?。ǘ┫滤啦贾?</p><p>　　采用多級過渡方案，第一段坡度1∶40，總長12m；第二段坡度1∶20，總長12m；第三段坡度1∶10，至底標(biāo)高-4.0m，滑道寬20m。

6、滑道+1.0m以上的部位采用20cm厚混凝土硬化處理，標(biāo)高+1.0m以下部位鋪設(shè)10mm厚鋼板。 </p><p>　?。ㄈ┑劐^及卷揚機布置 </p><p>　　橫移前地錨布置于下水平臺外靠力通碼頭一側(cè)，后地錨布置于沉箱預(yù)制平臺9個預(yù)制沉箱中間兩側(cè)；縱移前地錨布置于下水平臺前下水滑道兩側(cè)附近，后拉地錨布置于下水平臺后約50m處，兩地錨相距12m，以下水滑道中心線對稱埋設(shè)。卷揚機相應(yīng)布置

7、于地錨附近合適位置。 </p><p><b>　?。ㄋ模┑缆?</b></p><p>　　現(xiàn)狀道路為本標(biāo)段施工區(qū)域，為力通碼頭交通需要，修筑施工便道連通重件道路，便道寬8m，基礎(chǔ)回填海砂，面層回填50cm山皮土。 </p><p>　　三、溜放出運施工工藝及安全驗算 </p><p>　?。ㄒ唬┝锓懦鲞\工藝流程 &l

8、t;/p><p>　　1.橫移沉箱工藝流程：氣囊就位→氣囊充氣頂升→卷揚機抽出支墊枕木→牽引沉箱前進、進入下水平臺→沉箱支墊方木→氣囊放氣減壓→沉箱橫移結(jié)束。 </p><p>　　2.縱移下水工藝流程：二次頂升氣囊就位→氣囊充氣頂升→連接前后牽引主鋼絲繩、卷揚機抽出支墊枕木→前牽引沉箱前進進入下水滑道→后牽引鋼絲繩張緊后拆除前牽引鋼絲繩→后牽引緩慢溜放沉箱沿滑道下滑→到達設(shè)計低潮水位0.0m

9、暫?！O(shè)計高潮水位3.0m繼續(xù)溜放→沉箱自浮→沉箱出運結(jié)束。 </p><p>　?。ǘ└邏簹饽业闹饕夹g(shù)參數(shù) </p><p>　　本工程擬采用直徑D=1.0m、長LO=15m的高壓氣囊進行沉箱頂升及橫移；直徑D=1.0m、長LO=11m的高壓氣囊進行沉箱頂升及縱移。氣囊規(guī)格形狀及氣囊結(jié)構(gòu)、氣囊工作參數(shù)詳見圖1及表1。 </p><p>　?。ㄈ饽翼斏鞍踩?/p>

10、驗算 </p><p><b>　　1.頂升步驟 </b></p><p>　?。?）拆除沉箱底胎模圍擋20cm×25cm方木，利用高壓水槍沖出底胎模砂墊層； </p><p>　?。?）利用預(yù)制場四角的卷揚機和橫移地錨，用滑輪組和鋼絲繩與沉箱相對應(yīng)的四角拉點相連接并使其受力； </p><p>　?。?）沉箱

11、底部布設(shè)小氣囊充氣頂升，高度達到30cm（預(yù)制時的支墊木高度為25cm）； </p><p>　?。?）拆除沉箱底部支墊木，利用高壓水槍沖出底胎模砂墊層殘余； </p><p>　?。?）沿沉箱周邊底部分墊調(diào)整枕木，小氣囊放氣使沉箱平穩(wěn)降落枕木上。 </p><p>　?。?）沉箱底部縱穿布設(shè)長氣囊充氣頂升，準(zhǔn)備橫移。 </p><p>　　

12、2.氣囊選用計算：詳見表2，表3。 </p><p><b>　　3.安全驗算 </b></p><p><b>　?。?）橫移頂升 </b></p><p>　　頂升高度為30cm </p><p>　　每條氣囊承載長度LO=15m </p><p>　　每條氣囊承載寬度B

13、=(3.14-0.3×3.14)÷2=1.099m </p><p>　　氣囊總承載面積=75×1.099=82.4m2 </p><p>　　所需工作壓強=1132÷82.4=13.73×9.8÷1000=0.134Mpa </p><p>　　設(shè)計實際工作壓力為：0.14Mpa </p>

14、<p><b>　?。?）縱移頂升 </b></p><p>　　頂升高度為30cm </p><p>　　每條氣囊承載長度LO=11m </p><p>　　每條氣囊承載寬度B=(3.14-0.3×3.14)÷2=1.099m </p><p>　　氣囊總承載面積=88×1.09

15、9=96.7m2 </p><p>　　所需工作壓強=1132÷96.7=11.71×9.8÷1000=0.115Mpa </p><p>　　設(shè)計實際工作壓力為：0.12Mpa </p><p>　　通過以上計算，氣囊的實際工作壓強是額定工作壓強的40%～50%，所以頂升過程是安全可靠的。 </p><p>　

16、　（四）移運步驟及安全測算 </p><p><b>　　1.移運步驟 </b></p><p><b>　?。?）橫移步驟 </b></p><p>　　1）利用沉箱預(yù)制場四角的卷揚機和地錨，用滑輪組和鋼絲繩與沉箱前趾及橫側(cè)向相對應(yīng)拉點相連接并使其受力； </p><p>　　2）將沉箱下面氣囊充

17、氣，當(dāng)沉箱被頂升完全脫離支墊枕木時，拆除四周枕木； </p><p>　　3）用對講機指揮四臺卷揚機同步啟動，沿著橫向17.2m方向移動，移動過程中，將預(yù)備氣囊和沉箱尾部滾動出來的氣囊不斷倒接； </p><p>　　4）當(dāng)沉箱到達下水平臺后，同步停止?fàn)恳到y(tǒng)； </p><p>　　5）沿沉箱周邊分點擺放好支墊枕木，然后放氣使沉箱平穩(wěn)降落枕木上。 </p&g

18、t;<p><b>　　（2）縱移步驟 </b></p><p>　　1）利用沉箱下水平臺前后四角的卷揚機和地錨，用滑輪組和鋼絲繩與沉箱縱側(cè)向相對應(yīng)四個拉點相連接并使其受力； </p><p>　　2）將沉箱下面氣囊充氣，當(dāng)沉箱被頂升完全脫離支墊枕木時，拆除四周枕木； </p><p>　　3）用對講機指揮四臺卷揚機同步啟動，沉箱

19、沿著縱向11m方向移動進入下水滑道，移動過程中，將預(yù)備氣囊和沉箱尾部滾動出來的氣囊不斷倒接； </p><p>　　4）當(dāng)沉箱完全進入下水滑道，同步停止前后牽引系統(tǒng)，解除前牽引系統(tǒng)后繼續(xù)溜放； </p><p>　　5）當(dāng)沉箱溜放到達設(shè)計低潮水位±0.0m標(biāo)高后，同步停止后牽引系統(tǒng)，等待高潮水位+3.0m后，通過潛水員預(yù)置水下氣囊繼續(xù)溜放，直至沉箱完全自?。?</p>

20、<p>　　6）當(dāng)沉箱完全自浮后，同步停止后牽引系統(tǒng)，潛水員解除兩側(cè)后牽引鋼絲繩，利用150T拔桿船吊將沉箱拖向安裝現(xiàn)場就位安裝。 </p><p><b>　　2.安全驗算 </b></p><p><b>　?。?）橫移 </b></p><p>　　橫移沉箱氣囊選用計算詳見表4。 </p>

21、<p>　　移運高度：50cm </p><p>　　每條氣囊承載長度：15m </p><p>　　每條氣囊承載寬度=(1-0.5)×3.14÷2=0.785m </p><p>　　氣囊總承載面積=75×0.785=58.875m2 </p><p>　　所需工作壓強=1132÷58.8

22、75=19.22×9.8÷1000=0.188Mpa </p><p>　　設(shè)計實際工作壓強為：0.2Mpa </p><p>　　通過以上計算，氣囊的實際工作壓強是額定壓強的62.7%，設(shè)計工作壓強為0.20Mpa是額定壓強66.7%，移動過程是安全的。 </p><p><b>　?。?）縱移 </b></p>

23、;<p>　　縱移沉箱氣囊選用計算：詳見表5。 </p><p>　　移運高度：50cm </p><p>　　每條氣囊承載長度：11m </p><p>　　每條氣囊承載寬度=(3.14-0.5×3.14)÷2=0.785m </p><p>　　氣囊總承載面積=88×0.785=69.08m2

24、</p><p>　　所需工作壓強=1132÷69.08=16.39×9.8÷1000=0.16Mpa </p><p>　　設(shè)計工作壓強為0.18Mpa </p><p>　　通過以上計算，氣囊的實際壓強0.16Mpa是額定壓強的53.3%，設(shè)計工作壓強為0.18Mpa是額定壓強60%，移動過程是安全的。 </p>&l

25、t;p>　?。ㄎ澹┧揭七\前后牽引系統(tǒng)及安全驗算 </p><p>　　沉箱在下水平臺及預(yù)制場水平移運的前牽引： </p><p>　　F1=?滋G=5%×1132=56.6T </p><p>　　考慮到滑輪組的機械效率0.85和3倍保險系數(shù)，則牽引力： </p><p>　　F2=56.6÷0.85＝66.6T

26、</p><p>　　F3=3×66.6＝199.8T </p><p>　　2個橫移前牽主地錨各按牽引力60T設(shè)計，牽引系統(tǒng)采用2臺JM-10型卷揚機及其配套滑輪組（n=4），牽引力為2×4×10÷0.85=94.1t，能滿足氣囊起步的牽引F=N×f=1132t×5%=56.6t的要求。其中摩檫系數(shù)f=3%～5%，與氣囊的工作氣

27、壓與地面的硬化參數(shù)有關(guān)，根據(jù)以往出運經(jīng)驗考慮取值為5%。牽引系統(tǒng)安全系數(shù)=94.1/56.6=1.66。 </p><p>　　沉箱在1∶22～1∶40預(yù)制場至下水平臺斜坡道移運，為沉箱溜放下水通過下水滑道積累施工經(jīng)驗考慮，2個橫移后牽主地錨各按牽引力60T設(shè)計，后牽引地錨安全系數(shù)=120/27=4.44。牽引系統(tǒng)采用2臺JM-10型卷揚機及其配套滑輪組（n=4），后牽引力F4=2×4×10&

28、#247;0.85=94.1t，按1∶18斜坡道后牽引復(fù)核計算：F1=Gsinθ-?滋Gcosθ=27T，后牽引系統(tǒng)安全系數(shù)=94.1/27=3.49。 </p><p>　　施工中牽引速度宜控制在2m/min內(nèi)。 </p><p>　　水平移運前后牽引系統(tǒng)機具選擇詳見表6水平移運前后牽引系統(tǒng)機具表。 </p><p>　?。┝锓畔滤鬆恳到y(tǒng)設(shè)計與計算 <

29、;/p><p>　　沉箱在1∶10下水滑道上后牽引：F1=Gsinθ-?滋Gcosθ=79T </p><p>　　考慮到滑輪組的機械效率0.85和3倍以上保險系數(shù)，則牽引力： </p><p>　　F2=79÷0.85＝93T </p><p>　　F3=3×93＝279T </p><p>　　2個

30、后牽主地錨各按后牽引力120T設(shè)計，后牽引地錨安全系數(shù)=240/79=3.04。后牽引系統(tǒng)采用2臺JM-20型卷揚機及其配套滑輪組（n=6），牽引力F4=2×6×20÷0.85=282t，后牽引系統(tǒng)安全系數(shù)=282/79=3.56。 </p><p>　　施工中牽引速度宜控制在2m/min內(nèi)。 </p><p>　　溜放下水后牽引系統(tǒng)機具選擇詳見表7后牽引系統(tǒng)

31、機具表。 </p><p><b>　?。ㄆ撸┕庀到y(tǒng) </b></p><p>　　氣囊采用2臺排氣量為6m3/min的空壓機，多管道空氣分配閥，兩邊各2根高壓管同時充氣。 </p><p>　　（八）出運下水平衡及防傾覆助浮計算 </p><p>　　1.水中平衡助浮計算 </p><p>　

32、　前趾重量：（0.5+0.8）/2×17.02×2.5＝27.66T </p><p>　　前趾排水量：（0.5+0.8）/2×17.02×1＝11.06T </p><p>　　助浮氣囊計算：L≥（27.66-11.06）×4/3.14=21.14m </p><p>　　采用L=11m氣囊2條平衡助浮。 <

33、/p><p>　　氣囊采用鋼絲繩綁扎固定于沉箱前趾上方沉箱中心以下位置，下水時，沉箱前趾側(cè)空倉略注水調(diào)節(jié)平衡。 </p><p>　　2.出運防傾覆助浮 </p><p>　　為防止沉箱水中傾覆，沉箱兩側(cè)各加設(shè)1條L=15m氣囊助浮，當(dāng)沉箱縱移出運下滑至設(shè)計低潮水位位置時，暫停出運，等待設(shè)計高潮水位3.0m繼續(xù)。 </p><p>　?。ň牛┏料?/p>

34、浮游穩(wěn)定計算 </p><p>　　經(jīng)計算，沉箱前艙灌水2.2m，后艙灌水3.71m時，處于浮游穩(wěn)定狀態(tài)，這時沉箱吃水8.07m（空箱吃水6.27m），重心4.65m，浮心3.11m，定傾半徑0.85m，定傾高度0.21m（＞0.2m，近海浮運，定傾高度取m≥0.2m）。 </p><p><b>　　四、施工注意事項 </b></p><p>

35、;　　1.沉箱移運時，氣囊所通過的通道地面要求清除所有障礙物和尖銳物。 </p><p>　　2.沉箱在移動中有走偏的可能，應(yīng)通過調(diào)整氣囊的擺放角度，或兩側(cè)卷揚機的先后啟動順序和速度來糾正偏差。 </p><p>　　3.移運時風(fēng)力不能大于5級以上，須視野開闊良好。 </p><p><b>　　五、結(jié)語 </b></p><