惠州沉箱横移上驳专项施工方案.docx

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惠州沉箱横移上驳专项施工方案

中交四航局广航局联合体

惠州港荃湾港区国际集装箱码头工程I标段工程项目经理部

沉箱横、纵移及上驳施工方案

一、工程概况

本工程沉箱总数47件，单件最重约为2058.1t。

沉箱采用气囊出运工艺。

沉箱预制安排在惠东县亚婆角协浮码头预制场预制。

采用南沙号半潜驳负责本工程沉箱的出运。

每个沉箱预制完成经养护并达到设计强度后，经过横移与纵移的两次气囊滚动移运至出运码头前沿，即一次由台座至出运通道的横移和一次由出运通道至出运码头前沿的纵移，两次移动方向呈直角转向，最后沿纵移方向由出运码头前沿移至停靠在码头边的半潜驳上。

二、编制依据

1、《重力式码头设计与施工规范》（JTJ167-2-2009）

2、《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）

3、设计技术规格书

三、工期要求

根据本工程施工进度安排，计划出运为每4天1件，施工过程中具体出运顺序及数量根据安装计划要求安排。

四、沉箱搬运工艺流程图：

气囊就位

气囊逐个充气、拆除底模

气囊放气、沉箱落在支垫垫木上

牵引系统准备

气囊就位、充气顶升

抽出支垫垫木

沉箱牵引（横

移）至出运通道

检查各气囊状态并调整气压

沉箱纵移至码头前沿

支垫转换气囊

半潜驳靠码头就位

沉箱上半潜驳

支垫垫木、放气、抽出气囊

五、施工方法

1、气囊搬运工作原理

气囊搬运重物的工作原理与滚筒搬运重物的工作原理基本相同，在重物底部与地面之间垫若干个气囊并充气顶升起重物，通过外力牵引重物使气囊向前滚动，从而使重物产生移动，达到搬运重物的目的。

气囊与地面为面接触，受力面积大，受力均匀，单位面积受力小，对场地适应性强。

大型沉箱预制场地配置一条作业线、一个出运码头，作业线布置7个沉箱预制底模及1个钢筋绑扎区。

出运码头占岸线22m。

2、设备及平面布置情况

本沉箱移运由6部卷扬机完成，规格为10t，绳速13.5m/min，全部统一采用同厂家同规格卷扬机，确保性能一致和尽量同步。

溜尾卷扬机及牵引卷扬穿钢丝绳8支（即4圈），则拉力为10×8×2＝160t大于150t溜尾力牵引力及，故采用10t卷扬机满足牵引及溜尾需求。

卷扬机布置在码头前沿两侧设置的卷扬机台座，码头前沿两侧分别设置牵引与溜尾卷扬机各一台；牵引卷扬机钢丝绳通过捆绑在前拉地锚上的四滑轮组与连接在沉箱上的四滑轮组，作沉箱纵向牵引用。

溜尾卷扬机钢丝绳通过捆绑在通道后或通道中间的地锚上的四滑轮组、连接在沉箱上的四滑轮组，作沉箱纵移和下斜坡时溜尾用。

3、沉箱牵引及溜尾钢丝绳

在沉箱两侧外墙与底板交接处的中间位置各埋设由两个φ50吊环合并在一起组成的吊环1组作牵引及溜尾用。

沉箱上半潜驳后即用高强度细石砼或水泥砂浆封堵。

牵引用钢丝绳、溜尾用钢丝绳：

每台卷扬机采用Ф28mm钢丝绳8根（即4圈）拉力为80t，安全系数：

1.1倍，可满足溜尾、牵引要求。

4、气囊和垫木配置

根据单个沉箱重量及高压气囊配置数量，选用直径φ1000mm超高压气囊，出厂检验承压能力0.39Mpa、0.30Mpa，安全阀限压值取0.39MPa考虑沉箱的尺寸，长×宽为19.18×13m，选用长度为19.8m和13m（有效长度）两种，施工过程顶升高度取430mm，工作高度取350mm。

考虑出运过程中气囊转换时采用800×400×300mm（L×B×H）垫木，所以气囊净距取0.56m以保证转换气囊时垫木顺利插入。

气囊工作的相关数据按如下公式计算：

单个气囊承压面宽度：

B=п（D-H）/2

气囊承压面积：

S=n×B×L=nпL（D-H）/2

气囊气压：

P=Q/S=2Q/[nпL（D-H）/2]

式中：

D———气囊直径H———气囊工作高度

L———气囊有效承压长度L=（L总-2）×0.866×D

N———气囊个数Q———构件重量

气囊净距（a）取0.56m。

单个气囊占据的宽度为（a+H+B），取1.9m。

对长度（横移）为19.18m的沉箱，重量为Qmax=20581KN，采用10条13.6m（有效长度）长气囊进行搬运，气囊垂直沉箱横轴线布置。

考虑出运过程中气囊转换时可能只有9条气囊受力。

对宽度（纵移）为13m的沉箱，重量为Qmax=15000KN，采用7条19.8m（有效长度）长气囊搬运，气囊垂直沉箱纵轴布置。

考虑出运过程中气囊转换时可能只有6条气囊受力。

根据上列计算公式，并根据各型沉箱尺寸，计算施工过程中气囊的工作参数如下表：

表3.3.8-1：

施工过程中气囊的工作参数表

型

号

工

程

量

（件）

沉箱

重量

（KN）

顶升/脱模板

拖运过程

备

注

工作

高度

H（mm）

气囊总承压面积S（mm2）

气囊

气压

P（MPa）

工作

高度

H（mm）

气囊总承压面积S（mm2）

气囊

气压

P

MPa

沉箱CX2

3

15000

430

94844018

0.158

350

108155459

0.138

横移

92058728

0.163

104979251

0.142

纵移

沉箱CX1

44

20581

430

109591318

0.188

350

124972556

0.165

横移

106368044

0.193

121296892

0.170

纵移

从上述计算结果可见，气囊各工作阶段的气压均小于其正常使用许用压力值0.30Mpa，可以满足本工程施工要求。

垫木的横纹受压强度验算：

考虑出运过程中气囊转换时采用800×400×300mm（L×B×H）垫木，垫木横移方向为16个，纵移方向为20个，共36个（每个垫木下面支垫30mm厚、1m×1m钢板）。

考虑沉箱横移至出运通道时受气囊影响，垫木实际位置为每个方向减少4个，计算时按32个进行计算。

单个垫木的承压面积S=800×400=320000mm2

沉箱重量为Qmax=20581KN=20581000N

P=Qmax/S=20581000/（320000*32）=2.010Mpa

杂木的横纹承压P取3.6Mpa

安全系数：

a=3.6/2.010=1.79

经过计算采用32块垫木能够承受沉箱重量。

5、设备选型及场区内布置

沉箱搬运设备分供气系统及牵引系统。

供气系统采用集中供气体系，供气系统由2套10m3空压机组及各自配套的高压气管、气阀组成，高压气管沿沉箱预制场及出运码头轴线两测对称布置，固定部分采用φ48mm钢管，每6m设置一个供气阀；加气时从供气阀用高软压管气囊。

在预制场地、出运码头前沿上各配备2套75t牵引系统，主要包括10t卷扬机、75t地牛、2个75t定滑轮组2个75t动滑轮组；分别负责沉箱在预制区、出运码头段、由码头上半潜驳段的牵引。

牵引力一般约为构件重量的5%，本工程所须最大牵引力为102.9t，施工过程采用4套牵引系统同时进行，前进速度按1.5m/min进行控制，预制区内配备6台10t卷扬机供沉箱横移使用。

在施工场地内共布置20个75t地牛，预制区18个、出运码头前沿2个，所有地牛采用暗埋方式，其顶标高低于地面标高，以方便沉箱出运，在沉箱拖运至地牛位置时临时在其上铺钢板以方便气囊滚过。

（详见沉箱预制场地牛平面布置图）

表3.3.8-2：

沉箱出运机械设备表

设备名称

规格或型号

数量

空压机

10m3

2套

卷扬机

10t

6台

地牛

75t

16个

定滑轮组

75t

4组

动滑轮组

75t

4组

高压气囊

φ1000mm，有效长度19.8m

14条

高压气囊

φ1000mm，有效长度13.6m

14条

6、沉箱移运

a、准备工作

出运时间选择

①根据施工计划确定横移和纵移时间。

②根据实际潮水水位情况，决定沉箱上半潜驳时间。

b、出运前检查

检查空压机运转是否正常，检查气囊充气各管件、阀门、压力。

①检查沉箱内腔是否有积水，若有积水超过10cm的，必须把水抽至低于10cm方能出运。

（避免重心受积水的影响无法控制）

②对牵引系统中的卷扬机、钢丝绳、滑轮组、导向轮及其卸扣、绳卡等，应逐项认真检查运转是否正常、转动是否灵活、钢丝绳是否缠绕表是否完好。

是否漏气。

③各地锚、卸扣是否磨损，是否超负荷。

④备用空压机、备用电源处于良好状态。

发现隐蔽应及时排除。

摆气囊

每个气囊的轴线与移运方向垂直，沉箱边用红漆标上气囊就位线，以便气囊迅速就位。

气囊穿入时严格采用气囊夹，绳索须系于气囊夹上，严禁直接系于气囊嘴上操作。

由于沉箱纵移存在偏心力，气囊采用不对称摆放。

具体参见沉箱横、纵移气囊布置图。

运行时应使沉箱保持尽量直立。

空压机及管路系统就位备用。

沉箱顶升

系牵引及溜尾钢丝绳

将牵引和溜尾卷扬机动滑轮组与沉箱纵移用的钢丝绳系好，并启动卷扬机使各钢丝绳处于受力状态，然后稍微放松，放松程度以使气囊充气顶升沉箱至运行高度时不致受限制进行控制（宜在充气顶升过程中进行调整）。

气囊初充气

初充：

连接空气压缩机与气囊之间的气管，连接妥当后充气，对气囊充气时应均匀、缓慢，每条气囊充气压力达到沉箱预定顶升初始压力值时，停止充气。

这时气囊与底模共同承受沉箱重量。

气囊充气，将沉箱顶升至运行高度

继续对气囊充气并应对称、缓慢进行（由阀门控制），各气囊气压值必须现场试验确定。

原则上要让沉箱下各气囊高度一致，使沉箱处于直立状态，沉箱底面完全脱离支承型钢。

实施时应根据实际情况对气囊压力值进行适当调整，使之满足运行及工作要求。

拖出支承型钢及底模厚木板

把支承型钢拆除并拖出，拖支承型钢过程要顺直拖出，防止支承型钢刮伤气囊，同时派专人观察各气囊气压值，发现异常，立即采取措施解决。

支承型钢完全离开沉箱底部后，支垫放气、抽出气囊及底模厚木板，对沉箱底部再次检查有无棱角突出。

清理通道、场地平整

清理通道上一切尖锐物、石头及障碍物，并对场地进行整平，高差不超过±2cm。

系钢丝绳

用钢丝绳系好沉箱（与预先埋设的吊环连接），调整钢丝绳长度至两侧相等，再连接牵引及溜尾钢丝绳。

c、沉箱横移

调整气囊至运行高度、沉箱横移

检查与调整各气囊的压力，使气囊高度一致。

现场指挥（副指挥配合）检查各项准备工作无误后，下令启动牵引卷扬机组，拉紧牵引钢丝绳，沉箱处于移运临界状态时，暂停牵引，再次检查观察钢丝绳张紧程度，各滑轮组、导向轮的转动是否灵活，气囊及沉箱平稳情况，同时启动溜尾卷扬机组，使溜尾钢绳稍处于松弛状态。

当一切处于正常状态时，指挥员才指令拉动沉箱缓慢向前移动。

移运时，注意观察沉箱平稳和移动情况，同时注意气囊滚动和压力情况，通过调整气压使各气囊高度一致。

运行中，溜尾钢丝绳跟进，既不与牵引钢丝绳抗衡，又能限制沉箱前倾。

沉箱前进时要随时注意沉箱的运行状态，当出现走偏时及时采用合适的纠偏措施进行纠偏。

在沉箱移动过程中，如发现气囊漏气导致影响出运时，必须及时进行补充充气。

必要时更换气囊。

d、移运中气囊交替

当沉箱前移方向端部至第一根气囊囊咀中心1.8～2.2m（根据实际需要确定）时，摆进气囊并进行充气，注意充气时气囊一定要全部张开并达到一定的气压（一般为0.04MPa左右）后，再启动运行。

沉箱前进方向始终保持1～2根待工作气囊。

在牵引移动过程中，当出现沉箱走偏时，必须纠偏；纠偏时，可结合新摆放进沉箱底部的气囊斜摆一小角度来进行（与走偏方向相反）。

注意纠偏不能过急，以防走“之”字形。

当沉箱后面的气囊逐渐接近沉箱尾部（按移动方向）时，打开排气阀逐渐排气，最后才快速放气（应在气囊露出沉箱尾部一半之前），气囊放气过程中要尽量使沉箱处于直立状态。

气囊放气完毕后将气囊搬运到沉箱前面预定位置备用，如此重复直到横移完成。

e、横移-纵移衔接