沉箱出运施工技术方案.docx

1、沉箱出运施工技术方案沉箱出运安装施工技术方案一、 工程概况1.工程位置及规模：本工程位于青岛市南翼的胶南市辖区、琅琊台湾，靠近青岛市与日照市分界处，行政区划于泊里镇。包含青岛港董家口港区工作船码头工程、和南一护岸工程两部分。其中工作船码头工程包括总长969.42m（兼顾一个登陆舰泊位）的支持保障系统岸线，护岸以及后方陆域回填等配套工程。南一护岸工程包括危险品港池北侧西北向911.755m直立式护岸及其后方陆域形成，不包括地基处理及码头、陆域上部结构设计。2. 工程主要内容及尺度：工作船码头工程主体工程总长969.42m（兼顾一个登陆舰泊位），登陆舰泊位顶高程+1.2m，其余泊位顶高程+6.2m

2、。南一护岸工程主体工程总长911.755m，沉箱顶高程为+2.5m。3.结构形式3.1工作船码头工程工作船码头工程为重力式沉箱结构，墙体由沉箱与现浇砼胸墙构成，顶高程+6.2m，墙后抛填块石棱体。工作船码头工程沉箱分A、B、B1、C、C1、D、Y7种型号共计49个，具体：A型沉箱9个，沉箱底宽10.25米，长19.75米，高14.5米，前后趾宽1米，沉箱重1375.94吨；B型沉箱17个，沉箱底宽10.25米，长19.75米，高11.5米，前后趾宽1米，沉箱重1151.67吨；B1型沉箱2个，沉箱底宽10.25米，长19.75米，高11.5米，前后趾宽1米，前趾长7米，后趾长19.75米，沉箱

3、重1129.73吨；C型沉箱11个，沉箱底宽9.25米，长19.75米，高7.6米，前趾宽1米，沉箱重826.26吨；C1型沉箱3个，沉箱底宽9.25米，长15.9米，高7.6米，前趾宽1米，沉箱重676.62吨；D型沉箱6个，沉箱底宽13.675米，长21.25米，高11米，沉箱重1570.28吨；Y型沉箱1个，沉箱底宽13.1米，长19.75米，高17.5米，沉箱重2051.12吨；码头后方沉箱预制场预制及安装A、B、B1、C、C1、Y型沉箱总计43个。3.2南一护岸工程（I,II）南一护岸工程为重力式沉箱结构，墙体由沉箱构成，顶高程+2.5m，墙后抛填块石棱体。南一护岸工程沉箱分A、B、

4、C三种型号共38个，具体：A型沉箱35个，沉箱底宽13.1米，长23.6米，高17.5米，前趾宽1米，沉箱重2412.96吨；B型沉箱2个，沉箱底宽13.1米，长19.75米，高17.5米，前趾宽1米，沉箱重2051.12吨；C型沉箱1个，沉箱底宽13.1米，长19.125米，高17.5米，前趾宽1米，沉箱重2016.79吨；二、 自然条件1.气象年平均气温12.2历年最低气温-16.2历年极端最高气温37.42.降水年平均降水量794.9mm日降水量在25.150m的降水日数为6.7d/a；日降水量在50.1100mm的降水日数为2.8d/a。3.雾本海区年平均雾日数16.9d。4.风本区强

5、风向为ENE向，最大风速12.8m/s，次强风向为NE向，风速11.8m/s。常风向为NW向，频率11.2%，次常风向为NNW向，频率8.5%。5.潮汐潮汐本海区潮汐类型判别系数为0.4，属正规半日潮。5.1潮位特征值以下数据以董家口理论最低潮面起算，下同。最高高潮位5.19m；最低低潮位-0.15m；平均高潮位4.27m；平均低潮位1.46m；最大潮差4.79m；平均潮差2.94m；平均海平面2.83m。2.5.2设计水位设计高水位4.71m；设计低水位0.67m；极端高水位5.91m；水准点极端低水位-0.45m。13.432m平均海平面0.016m2.735m理论最低潮面0.185m水尺

6、零点6. 地形地貌拟建区水域原海底面高程为-2.55-15.96m。三、 施工条件分析1.年施工作业天数根据当地的水文、气候条件分析以及港口多年的建设经验，预测本区年施工作业天数为陆上270d，水上240d。2.供水及供电预制场施工用电接线点距离码头不足100m，可以满足本工程施工的需要。施工用水接入管道距离码头前沿不足200m，满足施工需要。本工程供水、供电、通讯条件均已具备。3.道路现进港道路与滨海大道相接，可以满足施工期各种建材及设备的集疏要求。4.材料供应情况施工用水泥、钢材、木材、系船柱、护舷均向日照、胶南及外地专业供应商采购。砂、乱石、各种粒径的石子等，在胶南及周边采购。5.其他生

7、产资料的采购施工所需的其他材料及物资的采购，可就近就地采购。四、施工的主要方案气囊出运工作原理与滚筒搬运重物的工作原理基本相同,是指在沉箱的下面放置可充气的圆形胶囊，通过充气加压顶升沉箱，再在需移动的方向上施加牵引力，使气囊产生滚动，从而达到搬运构件的目的。由于气囊在沉箱压力下可以产生较大变形,增加气囊与地面的接触面积,使单位面积的压力减少,且受力较均匀,故对场地的适应性强。1.沉箱出运顺序：本工程的沉箱预制在东西两个台座（分别为1#、2#台座）上进行，每个台座预制8个沉箱，其出运岸壁在1#、2#台座南段。1#、2#台座上预制沉箱科直接纵移上坞，也可通过埋设横移地牛横移至两台座中间出运通后纵移

8、至浮船坞上。沉箱出运上坞施工流程充气管路布设及验收气囊管沟清理、检查气囊充气检验沉箱围绳摆放及滑轮组安装操作平台安放进水阀门安装顶升气囊摆放顶升气囊充气将沉箱顶离地面约22.5cm在沉箱下放置垫木沉箱底清理检查放置滚动气囊滚动气囊充气将沉箱顶离地面约40cm撤出沉箱下垫木启动卷扬机拖运沉箱至浮船坞沉箱下放置垫木撤出滚动气囊撤出滑轮组拆除沉箱围绳将沉箱固定在浮船坞上沉箱拖运安装施工流程座底坑选点及基础处理测量控制沉箱位置排水起浮方驳就位拖运沉箱牵引滑轮组安装浮船坞搭岸检查验收排水起浮沉箱重新安装吊装潜水泵下道工序进水阀门、倒链等拆除拖轮拖运沉箱出坞排水起浮沉箱重新存放沉箱内灌水安装沉箱吊装操作平

9、台、潜水泵操作平台、潜水泵安放检查验收拖轮拖浮船坞至存放或安装地点牵引沉箱至浮船坞上就位沉箱下潜深度试验沉箱内灌水存放沉箱不合格合格且准备安装调节浮船坞压仓格水 合格不合格拖至安装地点安装浮船坞灌水下潜、沉箱内灌水至浮游稳定3沉箱出运前的施工准备3.1陆上准备3.1.1检查沉箱内仓是否有积水，若有积水超过10cm的，必须把水抽至低于10cm方能出运；检查通水孔是否通畅。3.1.2在沉箱两侧及前面画上水尺，水尺距底部5米；并画出沉箱中线，出运码头中线并与浮船坞中线对齐。3.1.3盖板吊装，阀门杆安装就位，并进行试验，注水阀门检查，确认阀门完好，并安装牢固。3.1.4舱格内用红油漆画出注水线。3.

10、1.5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，并排除一切隐患。3.1.6检查空压机运转是否正常，检查气囊充气各管件、阀门、压力表是否完好、是否漏气。3.1.7各地锚、卸扣是否磨损，是否超负荷。3.1.8备用空压机、备用电源处于良好状态。3.1.9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。3.1.10系沉箱围捆钢丝绳：用钢丝绳系好沉箱(围捆)，钢丝绳所处位置应在底模基础向上约1.0m左右处（沉箱前趾上端），单根捆绑钢丝绳长110米。钢丝绳与沉箱接触处用枕木隔开，调整钢丝绳长度至两侧相等，

11、再连接牵引及溜尾钢丝绳。3.1.11对气囊充气口进行仔细检查，并做充气试验，严禁使用明显破损分层或压力试验不合格气囊；根据沉箱尺寸，纵移使用长为11米的气囊，新旧气囊交替放置。3.1.12摆气囊：清砂工作完毕后，进行气囊摆放工作，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和枕木支垫安放线，以便气囊迅速就位。伸进沉箱的气囊确保气囊的肩部在沉箱的边侧。3.1.13陆上设备准备：序号设备名称规格数量用途备注1气囊D=1m,L=11m9条纵移2气囊D=1m,L=20m8条顶升、横移3空压机6立方1台气囊充气4卷扬机8T4台沉箱牵引5滑轮组35t4组沉箱牵引6滑轮组50t4组沉箱牵引7钢丝

12、绳39mm90米沉箱牵引21.5mm4000米卷扬机牵引8发电机200kw1卷扬机备用9卡环80mm20个牵引连接45mm20个牵引连接25mm20个牵引连接22.5mm15个牵引连接10转环（承载力8T）22mm8个沉箱纠偏11垫木20*15*800cm1000根支垫沉箱25*25*120cm1000根支垫沉箱12尼龙绳25mm500m捆绑13倒链承载力10T6台沉箱安放14操作平台3.65*3.65m1套沉箱安放15阀门150mm4套沉箱注水16阀门杆50mm(=5mm)，长11m4套启闭阀门17沉箱护角8个护脚18叉车1台搬运气囊19水准仪1台沉箱找平3.2水上技术准备3.2.1确定沉箱

13、出运的技术参数沉箱出运前应准确计算好沉箱浮游稳定时各舱格加水情况、沉箱吃水等参数，并在沉箱指定位置设置水尺，以便确定沉箱吃水情况和浮船坞下潜深度。（相关参数见附表三）3.2.2选择流量为50m3/h的水泵8台，沉箱出坞时使用浮船坞上电源，安放时使用岸上施工电源，同时准备发电机作为备用电源。3.2.2储存地点选择及处理：存储地点的选择：本工程需预制出运沉箱较多，为合理利用预制场地，避免可能出现的因基床抛石整平进度不够而导致沉箱成品滞留在预制场的情况，应设置水下储存区域。经过论证，选取工作船码头港池内一处矩形区域，作为水下临时存储地点。存储地基础处理：由于存放区域地质为淤泥质粉质粘土层，对该区域淤

14、泥进行清理。为保证沉箱安装时能够顺利上浮，拟对此区域进行挖淤泥处理并抛填0.5m1.0m的块石垫层，由潜水员进行水下粗平。3.2.3下潜坑选择：为了测试浮船坞的最大下潜深度，在浮船坞到达施工现场后，应及时进行下潜试验。根据沉箱型号选择水深-12.0至-14.0m以下区域作为浮船坞下潜时的下潜坑，确保浮船坞下潜安全。3.2.4水上设备准备序号设备名称规格型号数量责任部门3发电机100kw1组设备部4潜水泵单机流量50m3/h，功率9kw8台设备部5船机设备拖轮1艘水上工区船舶公司方驳(带吊机)1艘交通艇1艘潜水组2组浮船坞二号1艘6测量设备GPS1台测量组4设备选型：4.1气囊选择4.1.1顶升

15、气囊压力计算：选择L=20m，D=1m，的气囊2条，顶升高度为47.5cm。顶升时沉箱气囊与沉箱的总接触长度：L=19.752=39.5m总接触面积：S=LB=39.50.82=32.56m2气囊所受压力：P= G/S=1153/32.56=35.4t/ m2=0.354Mpa4.1.2沉箱横移选择3条L=20m，D=1m，的气囊；沉箱离地高度为40cm。横移时沉箱气囊与沉箱的总接触长度：L=19.753=59.25m总接触面积：S=LB=61.50.94=55.695m2气囊所受压力：P= G/S=1153/55.695=20.7t/ m2=0.207Mpa4.1.3沉箱纵移选择6条L=11

16、m，D=1m，的气囊；沉箱离地高度为40cm。纵移时沉箱气囊与沉箱的总接触长度：L=10.256=61.5m总接触面积：S=LB=61.50.94=57.81m2气囊所受压力：P= G/S=1153/57.81=19.94t/ m2=0.1994Mpa因此选择最大工作压力0.4-0.6MPa的气囊满足要求以上要求。4.2滑轮组选择4.2.1滑轮组钢丝绳拉力计算：总牵引力（取构件重量的5）F总11153*557.65T；钢丝绳选型：21.5mm，6*37+1，钢丝绳公称抗拉强度1667Mpa，钢丝绳总面积S=174.27mm2总破断拉力总和S=29.6T，整条钢丝绳破断拉力SpS*=29.6*0

17、.82=24.27T。滑轮组选型：二二滑轮 钢丝绳安全系数计算： 钢丝绳拉力F拉24.2*4*2193.6T钢丝绳安全系数K1=193.6/57.65=3.354.2.2捆绑牵引钢丝绳拉力计算：钢丝绳选型：39mm，6*37+1，钢丝绳公称抗拉强度1667Mpa，钢丝绳总面积S=564.63mm2总破断拉力总和S=94.1T，整条钢丝绳破断拉力SpS*=94.1*0.82=77.1T。钢丝绳拉力F拉177.2*2154.4TK2=154.4/57.65=2.674.3卷扬机的选择卷扬机是沉箱出运的关键设备，分牵引和后牵引。后者主要起制动作用，前后牵引的力量相当。牵引速度控制在0.5m/min左

18、右，牵引力取牵引物重量的5%,按1153t计则牵引力为F=1153t*5%=57.65t,故需两台卷扬机。现选取2台8t卷扬机，绳速为9.2m /min，功率15kw，走2*4的滑轮每边4根绳牵引，根生定滑轮，牵引速度为9.2/4=2.3m/min最大牵引力为8*432t牵引力有一定的裕量。后牵引受后面沉箱的影响，必须采用两边同时拖动的形式，也需两台同为8t的卷扬机，每台卷扬机配钢丝绳长度1200m。5沉箱出运安放施工工艺5.1沉箱顶升5.1.1顶升、运移前的准备工作：5.1.1.1管沟清理：先检查管沟内是否有杂物，然后用强力磁铁复查管沟内是否有废弃的钢筋头、角铁、焊条头等铁件并将其清除。预制

19、场气囊沟断面图如下：5.1.1.2起重、拖运设备的安装调试：卷扬机进场后应及时对其进行安装调试，重点解决其同步和额定拉力问题是否满足施工要求。合格后，将卷扬机、滑轮组、钢丝绳等安装就位。5.1.1.3气囊及垫木准备：顶升及滚动气囊进场后应及时对其进行充气检验，确保其承载力满足设计要求。5.1.1.4用软管将送气主管道与顶升气囊通过阀门连接，同时确保送气管路畅通且充气的气压不低于0.30.7Mpa。5.1.1.5充气设备的安装与检验：将空压机及储气罐布置在1#台座的西侧中部，充气主管道布设在1#台座西侧，在主管道上每12m布设一个连接支管道与主管道的三通。给沉箱气囊充气时，用橡胶软管通过阀门将充

20、气管道与气囊充气口连接。空压机及储气罐进场后应及时进行压力试验，在主管道布设结束后，也需要进行压力试验，经检验合格的充气设备方可投入使用。5.1.1.6沉箱标识：沉箱顶升前，按照垫木垫放位置图对垫木中心线用红油漆进行标识。2.2气囊顶升工艺2.2.1为降低顶升气囊送入管沟时的磨损程度，在气囊送入管沟前用2mm厚的白铁皮包裹气囊径缩处，同时在气囊上涂上一层滑石粉减小气囊与管沟的摩擦力，将气囊送入气囊沟，摆放平整，气囊两侧间隙均匀，气囊与端头沟盖板底部之间摆放橡胶防护垫。顶升气囊布置图2.2.4气囊充气，充气时要循序渐进，注意两条气囊的气压均衡，气囊内气压达到0.25Mpa时要缓慢充气并注意观察沉

21、箱是否脱离地面，当沉箱离开地面约200mm后在预定位置摆放好支垫木，2条气囊同时缓慢放气，沟盖板落入槽内，抽出气囊。垫木、气囊的摆放位置及方式详见下图。3沉箱横移工艺：3.1横移地牛布置： 预制场横移地牛布置于1#台座西侧，2#台座东侧。地牛间距28.5米，具体布置如下：3.2气囊布置：3.3沉箱运移施工工艺3.3.1在沉箱上距离底部约100cm高处，捆绑直径与牵引力相匹配的两条钢丝绳，并保证每条钢丝绳捆绑沉箱两圈，以保证沉箱在拖运过程平稳前进，不出现侧移。沉箱钢丝绳的四个头分别与四个滑轮组的动滑轮的拉环连接，滑轮组的定滑轮与地锚连接，开启牵引和制动卷扬机使钢丝绳稍稍拉紧。3.3.2顶升气囊抽

22、出后，检查沉箱底部是否有蘑菇状突起物或尖锐物，边缘有棱角等可能会割伤气囊的尖锐物应用磨光机磨平，以保证气囊拖运时不对气囊造成损伤。3.3.3按预定位置分别在沉箱两端穿入运移气囊，气囊轴线应垂直于沉箱移动方向，在沉箱前摆放24条同规格的接应气囊。3.3.4给气囊充气，充气时要循序渐进，注意各条气囊的气压要均衡，当气囊内的压力达到0.21Mpa顶升到40cm后，撤出支垫垫木。3.5.5在沉箱前面按预定位置摆放好接应气囊。先开动制动卷扬机放松牵制钢丝绳，再开动牵引卷扬机，要注意各卷扬机同步、协调，要严格控制沉箱的行进速度。3.5.6沉箱后端的气囊滚动到临近沉箱边缘时应迅速放气，严禁气囊带气压蹦出。3

23、.5.7临近沉箱底部的气囊迅速充气，当沉箱底部完全压在前端气囊上时，该气囊的气压应达到与其它气囊相同的气压（0.22Mpa）。3.5.8将沉箱后面的气囊搬运到前面并按规定摆放。3.5.9沉箱达到浮船坞后，在沉箱两端按预定位置摆放枕木，沉箱两侧满布垫木，各个气囊缓慢放气，使沉箱平稳地坐落在垫木上。浮船坞龙骨位置用白油漆标出同垫木位置相对应。4沉箱纵移上坞施工工艺4.1纵移地牛及卷扬机布置： 地牛根据承受80吨拉力设计，单个地牛浇筑混凝土45方，地牛拉环为85mm。具体布置如下图：5气囊出运上坞工艺:5.1沉箱移运上坞出运时间选择：具体计划如下：2012年3月22日前，完成首批次4个沉箱的横移；根

24、据浮船坞准备情况，暂定4月5日进行沉箱出运，首个沉箱于4月1日前纵移至搭岸后方10米位置。 5.2根据实际潮水水位情况，决定沉箱上浮船坞时间。4月5日沉箱上坞规划时刻表时刻水位（mm）步骤时刻水位（mm）步骤0:0014012:00871:0023213:001682:0032714:00277浮坞搭岸3:0039815:00376沉箱上坞4:0043016:00435沉箱上坞5:0041717:00449沉箱上坞6:0036518:00419沉箱上坞7:0028219:00348船坞离岸8:0019420:002569:0012021:0021310:007022:0012911:0056沉

25、箱到位23:00685.3出运上坞施工工艺5.3.1出运码头的沉降、位移观测：在出运码头的岸壁及搭岸上的四角分别设置四个沉降、位移观测点，在沉箱出运前后中对其进行观测，掌控沉箱出运对码头带来的影响程度。5.3.2按预定位置分别在沉箱两端穿入运移气囊，气囊轴线应垂直于沉箱移动方向，在沉箱前摆放3条同规格的接应气囊。5.3.3给气囊充气，充气时要循序渐进，注意各条气囊的气压要均衡，当气囊内的压力达到0.20Mpa顶升到40cm后，撤出支垫垫木。5.3.4在沉箱前面按预定位置摆放好接应气囊。先开动制动卷扬机放松牵制钢丝绳，再开动牵引卷扬机，要注意各卷扬机同步、协调，要严格控制沉箱的行进速度。5.3.

26、5沉箱后端的气囊滚动到临近沉箱边缘时应迅速放气，严禁气囊带气压蹦出。5.3.6临近沉箱底部的气囊迅速充气，当沉箱底部完全压在前端气囊上时，该气囊的气压应达到与其它气囊相同的气压（0.20Mpa）。5.3.7将沉箱后面的气囊搬运到前面并按规定摆放。5.3.8沉箱上浮船坞：根据董家口当地潮水情况，当潮水开始上涨时及潮水标高3.0m以上，开始将沉箱往浮船坞上拖运，当沉箱被拖运至浮船坞边缘时，严格控制拖运速度，且保持甲板面基本水平。要求第一条气囊上坞时，水位不低于3.80米。以不大于0.5m/min的速度缓慢将沉箱拖至浮船坞上，在拖运过程中，要及时调整压舱水，以保持浮船坞甲板基本水平，同时要控制沉箱移

27、动和停止位置，保持沉箱的纵横轴线与浮船坞甲板的纵横轴线尽量吻合。5.3.9沉箱达到浮船坞后，在沉箱两端按预定位置摆放枕木，沉箱两侧满布垫木，各个气囊缓慢放气，使沉箱平稳地坐落在垫木上（详见下图）。浮船坞龙骨位置用白油漆标出同垫木位置相对应。5.3.10用四根尼龙缆绳将沉箱与浮船坞的坞墙固定在一起，待气囊完全排气后将滚动气囊自沉箱下抽出，解除沉箱的拖运用工属具，各卷扬机收好钢丝绳。6沉箱出坞工艺6.1人员准备：浮船坞及拖轮所有人员各就各位，并听从船长统一指挥；沉箱安放人员上浮船坞，并按照分工各就各位；6.2设备准备：浮船坞就位；准备8台单机流量为50m3的潜水泵，接好水管后于浮船坞离岸前吊放至沉

28、箱顶部盖板上；电缆箱与电缆就位；两艘拖轮就位；交通船就位。6.3施工流程：气囊及垫木连接加固检查充气检验浮船坞至下潜坑就位并抛设四周锚缆浮船坞注水下潜沉箱注水至浮游稳定线拖轮靠近沉箱沉箱与拖轮通过缆绳绑牢固定拖轮拽拖沉箱出坞浮船坞排水上浮船坞排水上浮拖轮拽拖沉箱出坞浮7沉箱安放工艺7.1储存地沉箱安装对于储存在储存场的沉箱，由于储存场就在附近，沉箱安装时定位方驳提前在沉箱安装位置后面驻位。利用方驳吊机吊潜水泵及浮式水泵进行抽水。沉箱抽水前，先安装阀门杆将进水阀门关闭，由潜水人员检查四周淤泥情况，发现异常应及时报告，以便采取措施。确保无误后，采用水泵进行沉箱内抽水，抽水过程中应由起重专人进行沉箱

29、舱格内水位进行点水观测并做好记录，待沉箱起浮后抽水方驳绞锚脱离沉箱，由拖轮拖运沉箱到定位方驳前方，利用定位方驳移动安装沉箱。7.2直接拖运安装的沉箱7.2.1对于自浮船坞下潜坑拖运来的准备直接安装的沉箱，可以由拖轮直接将待安沉箱进行拖运，用进水阀门控制向沉箱内灌水使之下沉，在下沉的过程中用民船对其进行粗略定位。7.2.2根据安装时的水位及沉箱吃水及时推算出沉箱底部距离基床顶面的距离，当沉箱底部距离基床顶面约50cm时，陆上用全站仪控制精确沉箱方位，并通过收放连接已安沉箱和待安沉箱的手拉葫芦、移动民船位置不断调整沉箱的平面位置，同时在水准仪的测控下，通过调整进水阀门开启程度大小，使沉箱水平，减缓进水速度，定位沉箱位置，趁落潮时安装沉箱，如沉箱位置不合适，应及时抽水起浮重新安装，沉箱安装位置确定后应继续向沉箱内灌水至沉箱不再上浮。拖轮沉箱沉箱拖运示意图7.2.3沉箱安装前应由潜水员先进行基床检查，检查基床上面有无残留物或突起的大块石，基床范围是否满足设计和规范要求，检查合格后，收起整平钢管，方可安装沉箱