赤道幾內亞巴塔港沉箱安裝施工技術

重力式碼頭的整體感觀質量取決于沉箱安裝位置和施工準線的偏差。文內結合赤道幾內亞巴塔港沉箱碼頭實際情況，介紹沉箱安裝施工技術。

?藎工程概況

赤道幾內亞共和國位于非洲中西部，西瀕大西洋，巴塔港位于該國大陸區巴塔市外，港區潮差約1.50米，盛行西風，但常年受來自外海的涌浪及水流影響，浪高小的時候1.5m左右，大的時候有4m左右。赤道幾內亞巴塔港2萬噸雜貨碼頭和5萬噸通用碼頭均為重力式沉箱碼頭。 2萬噸碼頭沉箱尺寸為：CX-4： 26.65m x 16m x 14.75m (長x寬x高)，有14個；CX-5：13.9m x 16m x 14.75m，有4個；CX-6：26.65m x 16m x 14.75m，有4個；CX-7：13.9m x 16m x 14.75m，有2個；CX-8：14m x 10.25m x 14.75m，有1個。5萬噸碼頭沉箱尺寸為：CX-1：26.65m x 16m x 17.25m，有40個；CX-2：25.65m x 16m x 17.25m，有1個。沉箱重量在1300t~3700t之間，在已經建好的沉箱預制廠內預制，預制完成后通過氣囊出運上半潛駁拖運到指定的地點進行安裝。

?藎沉箱安裝方案著重考慮的幾個問題

中交一航局一公司在赤道幾內亞巴塔港所屬的大西洋海域安裝沉箱是首次，沒有現成的施工經驗可以參照。本工程沉箱結構形式多樣且不對稱結構較多、構件尺寸大、海況較差、當地沒有可利用的資源、質量要求高，并且在施工進度上與防波堤的向前推進相互影響。針對以上特點，在編制安裝施工方案時主要考慮、重點解決以下幾個難點：沉箱的閥門及過水孔位置的布置及非對稱結構形式的沉箱壓載分配及控制手段；涌浪及水流流速常年不減，海況很差，對沉箱安裝方法、安裝用索具及安裝時間的選定；為了保證整個工程工期的順利完成，并為沉箱安裝自身創造有利條件，合理的安排沉箱安裝順序。

?藎安裝前的準備

1、沉箱浮游穩定性驗算

過水孔中心距沉箱底板為0.9m，由于沉箱采用分層預制，且所有形式的沉箱第一層預制的高度均是1.5m，而且施工中第一層預制完成后芯模要全部拆出，正好利用芯模拆出時可以檢查預留過水孔是否通暢。CX-1、CX-2、CX-4、CX-6采用圖1的方式布置閥門及過水孔，CX-5、CX-7采用圖2的方式布置閥門及過水孔，CX-8采用圖3的方式布置閥門及過水孔。沉箱閥門及過水孔采用對稱布置，在非對稱的情況下采用單向板控制，保證沉箱能夠平穩的下沉。單向板的作用是控制壓載水不能在連通的艙格之間隨意流動，從而增強沉箱的浮游穩定性。

箱閥門及過水孔布置

非對稱結構浮游穩定型計算：

以CX-8為例（圖3）：無壓載時沉箱的重心位置Xc=6.80m， Yc=5.13m，通過計算不平衡力矩（對沉箱長度中心）：△M=636.45 KN.M，為保持沉箱正值，所需在后艙（3艙和6艙）加水，深度t0=0.41m。沉箱3和6艙格加水深度為0.41m時浮游穩定性計算定傾高度m=ρ-α=-1.03 m。所以沉箱浮游時不穩定，需采用壓載措施予以改善，根據現場實際情況，采用加水壓載的方法。壓載后重心高度Yc=5.60m，總排水體積V=1540.64m3，沉箱吃水T=11.11 m，浮心高度:Yw=5.54 m，α=0.06 m定傾半徑ρ=0.29 m，定傾高度m= 0.23 m，滿足要求。

型心位置Xc=1.46 m，Yc=1.46m，i=376.90 m4。

干舷高度計算，F =3.64 m，B=10.25m，θ=8°，s=1m，h=1.5m。

B*tanθ/2+h*2/3+s=3.44 m

F > B*tanθ/2+h*2/3+s滿足要求。

2、浮船塢下潛位置選擇

浮船塢被拖輪拖到既定的水深區域，離沉箱安裝位置在500m左右為宜，過遠要經過長距離的拖運，過近會影響其他工序的施工。先對浮船塢下潛區域進行水深測量，下潛區域選擇低潮時滿足浮船塢下潛沉箱能夠正常起浮即可。下潛至安裝位置之間的水域要有足夠的水深，保證拖運沉箱時能順利通過。上述七種型號沉箱浮游穩定最大吃水為11.45m，船身4.1m（包括甲板改造），沉箱下墊的木枋0.3m，巴塔港潮位多在0.5m~2m之間，低潮時沉箱下潛不受影響，所以選擇在泥面標高-16.35m，保證浮船塢下潛時不受潮水影響。

3、基床整平結果的整理分析

碼頭基床留有倒坡，沉箱前后沿存在高差，要嚴格控制基床整平的質量。實際操作中，基床的實際高程與設計值總會有些出入，要認真分析基床的自檢數據，作為安裝時控制沉箱前后沿高差的重要依據。

?藎沉箱起浮拖運

1、沉箱起浮

由于閥門進水孔距沉箱底6.4m，所以浮船塢（主體型深4m）下潛至吃水11.4m時，沉箱吃水達到7m，浮船塢停止下潛，施工人員打開閥門向沉箱內壓水，通過皮尺測定壓水高度，誤差控制在50mm以內。在壓水過程中由于船體受沉箱壓水的影響重心可能發生變化，浮船塢要隨時進行調整，保持浮船塢處于正浮狀態。沉箱壓載完畢后，浮船塢繼續下潛，直至沉箱平穩起浮并不與主甲板發生碰撞為止。各型號沉箱各艙格的壓載水高度，如下表：

2、沉箱拖運

拖帶力F=744.3KN，所以沉箱在拖運過程中與水流的相對速度控制在2.8m/s，需配備港作拖輪兩條，分別為2400匹（240KN）和4000匹（551KN）。

?藎沉箱起浮拖運安裝

1、沉箱安裝的測量控制

碼頭設計隨為突堤式，但是結合實際情況采取先安裝沉箱，后推進防波堤，所以沉箱安裝時沒有掩護，這就使控制沉箱安裝精度的難度加大了。首先控制點的選擇，由于新建防波堤還處在沉降階段，不適合做控制點，后方陸域距離沉箱安裝位置過遠，所以選擇了老碼頭最南端作為沉箱安裝的控制點。安裝時，測量采取雙控的手段，手段一是準備2套GPS在沉箱上做點進行控制，手段二是利用全站儀在沉箱上做點在老碼頭的控制點進行測量。之所以采用雙控手段是由于老碼頭在有船舶停靠的時候會阻礙全站儀的測量。

2、沉箱安裝工藝

第一個沉箱安裝采用粗安法，但是由于大西洋巴塔港水域水流流速常年不減且平潮時間很短暫的特殊性，水流力的大小需進行計算對索具進行匹配使用。

CX-1沉箱計算水流力標準值：Fw=634.2 KN。國內通常使用常用的手扳葫蘆作為安裝沉箱的主要工具，但是這里的水流力623.2KN，如果使用手扳葫蘆作為主要的安裝工具，不但要將施工工藝復雜化，而且施工安全得不到有效的保證。結合現場實際情況，放棄了購置卷揚機的想法，由于機械的采購要從國內采購隨船運到這里，時間最快也要2個月，本著節約成本，優化工藝的原則，直接利用船上的電動錨機（200KN）和電動絞盤（50KN）配備Φ60mm的尼龍纜繩。

安裝第一個沉箱需用兩條方駁定位，一條是定位方駁，一條是輔助方駁，定位方駁與沉箱接觸的面利用輪胎做靠綁防止沉箱與方駁發生碰撞。當沉箱與方駁纜繩通帶完成后立即向沉箱內注水并目測調平，使沉箱平穩的下沉。當沉箱底距基床頂部有60cm時停止注水，對沉箱進行精準定位。沉箱位置滿足要求后打開進水閥門繼續注水。

第二個沉箱安裝時采用第一個沉箱作為依托進行安裝，定位方駁駐位于待安沉箱一側，按照安裝要求將船艏或船艉的錨纜放長，以便與避讓已經安裝好的沉箱，使待安沉箱順利頂靠方駁。沉箱與沉箱，沉箱與方駁的帶纜方式如圖五，纜繩通帶完成后打開注水閥門并目測調平沉箱，當沉箱底距基床還有60cm時關閉注水閥門，進行精準定位。通過測量報數，一人負責指揮收緊和放松纜繩，一人負責指揮打開和關閉注水閥門，兩沉箱間通過硬木控制縫寬，經過反復調整，最終使沉箱平穩的沉放到正確的位置。

3、沉箱安裝施工整體部署

赤道幾內亞巴塔港擴改建工程，為了不影響防波堤的推進，先把2萬噸雜貨碼頭的單側沉箱安裝2個，一共安裝4個。安裝完成后繼續安裝5萬噸通用碼頭東西側各2個沉箱。安裝完成后，結合拋石、強夯、整平流水步距，五萬噸通用碼頭西側安裝2個沉箱之后，東側再安裝2個沉箱，依次類推，直至完成5萬噸通用碼頭沉箱安裝之后再安裝2萬噸雜貨碼頭沉箱。先安裝西側的沉箱是為了給東側沉箱做掩護，因為涌浪的方向一直是從西向東傳播。

?藎結語

對于安裝沉箱來講，大西洋巴塔港水域對沉箱安裝的難度大大增加，不論是漲潮還是退潮，安裝沉箱只能在上午10點之前完成，一旦錯過了這個時間，從外海來的涌浪及水流流速逐漸加大，根本不適合沉箱安裝。在這種海況相當差的條件下，充分利用現有資源，沒有動用起重船輔助安裝，節約了大量的安裝成本。在巴塔港這里沉箱安裝是趕時間作業，不論是安裝沉箱還是沉箱調位，準備工作必須充分。

（作者單位：中交一航局第一工程有限公司）