3700噸沉箱下潛傾斜險情案例分析

吳二明+黃桂華+陸秀明

摘 要：本文對中化泉州30萬噸級原油碼頭沉箱運輸安裝過程中發生下潛傾斜進行了分析，介紹了現場實際采取的糾偏措施和方法，方案的計算依據，總結了沉箱下潛發生傾斜的原因和改進的措施，對今后大型沉箱的安裝提供了可貴的參考。

關鍵詞：沉箱；安裝；傾斜；案例分析

1 概況

1.1 工程概況

中化泉州1200萬噸/年煉油項目30萬噸級原油碼頭工程位于福建省泉州市惠安縣湄洲灣港斗尾港區、黃干島東北側海區。

30萬噸級碼頭按照開敞式設計標準設計，平面采用蝶型布置，碼頭主體結構為高樁墩式結構，輔助平臺為重力式沉箱結構；泊位長度455m。水工結構物包括2個靠船墩，1個工作平臺，1個輔助平臺，1個立管支撐平臺，6個系纜墩。

1.2 輔助平臺沉箱概況

輔助平臺共有四個沉箱，有4種類型，發生傾斜沉箱參數詳見下表。

序號 沉箱型號 沉箱尺寸（m） 重量（t） 沉箱個數

長 寬 高

1 CX2（前、后趾） 22.3 12.58 24.9 3719 1

本工程沉箱在泉港泰山石化碼頭處預制場預制，水上距離30萬噸碼頭約10km。沉箱出運采用氣囊陸域運移沉箱至出運碼頭半潛駁上，拖輪拖運半潛駁至30萬噸碼頭現場，半潛駁在深水區下潛，沉箱出塢后采用定位船輔助安裝的施工工藝。

2 沉箱CX2安裝施工過程綜述

2.1 沉箱運輸

CX2沉箱于2013年6月15日19時由“XX號”半潛駁自泉港預制場運抵碼頭現場下潛坑，半潛駁于21時完成拋錨就位。

2.2 下潛前的準備工作

定位船于22時就近半潛駁完成拋錨定位，沉箱頂操作平臺蓋板吊裝、定位船卷揚機與沉箱連接牽引鋼絲繩等相關準備工作于16日1時40分完成，準備下潛。

2.3 下潛

半潛駁于1時48分開始下潛，在半潛駁下潛至5m深后，沉箱頂指揮和注水人員檢查進水閥門密封情況，無明顯漏水現象。按理論計算值將各格倉注好壓倉水，半潛駁則繼續下潛，約4時許，在下潛至17.2m時，沉箱起浮。沉箱起浮后，定位船卷揚機鋼絲繩牽引沉箱移動出塢，當移動5m左右時，沉箱整體突然急速向左側傾斜，沉箱左側碰撞半潛駁左側塢墻，右側下部斜插入半潛駁右側塢墻，擱置在半潛駁甲板水箱上，趨于穩定，傾斜約40度。沉箱自整體急速向左傾斜，到擱置穩定持續時間約20s。此時間，沉箱頂指揮與操作人員迅速撤離到沉箱右側高點，并通過半潛駁吊橋安全撤離，整個過程無人員傷亡。

2.4 下潛傾斜處理

圖一 CX2傾斜示意圖

沉箱發生大角度傾斜后，項目部立即積極組織力量進行搶險。潛水員摸清沉箱在半潛駁上擱置情況，采取1臺120t、1臺150兩臺浮吊通過沉箱頂部吊環垂直起吊，并將沉箱右側格倉往外適當抽水、左側向內注水，調整沉箱重心，同時通過布置纜繩，提供一個水平方向的拉力，緩慢將沉箱校正。通過上述措施，6月16日19時許，沉箱由傾斜40度逐漸回歸至傾斜10度。由于沉箱擱置在半潛駁長度越來越短，要防止沉箱一旦拖出擱置點，沉箱瞬間下沉可能發生向右急速傾斜危及半潛駁安全。經專家組研究討論，確定用600t起重船協助，并維持沉箱整體傾斜10度浮游穩定狀態下移出擱置點，之后再按照浮游穩定計算的注水量調整，回歸至正常狀態下的浮游穩定，通過起重船將沉箱出塢后，與定位船進行固定編隊，拖輪拖帶定位船至現場安裝的方案。根據專家組計算提供的傾斜10度狀態下沉箱浮游穩定計算書，成功實施了既定方案，于6月20日13時，將沉箱移出擱置點。

3 應急處置組織機構

為確保CX2沉箱傾斜處理順利實施，成立應急組織機構，并明確各自職責。

應急機構各部門主要職責：

專家組：總體控制、把關

項目經理：施工總指揮

項目總工、公司專家：施工方案編制、施工技術負責

項目副經理：現場副總指揮，負責指揮現場施工人員和船舶機械設備

工程部：各工序技術方案檢查落實

質檢部：施工質量控制檢查

總調室：協助項目副經理展開工作，負責船舶協調、起重船指揮等

安機部：負責施工過程中安全和機械電力管理

測量部：負責各船舶具體定位位置和沉箱安裝定位控制

半潛駁：控制半潛駁下潛操作等

起重船1#：扶住沉箱，協助平移沉箱并出塢

起重船2#：提供電源，協助吊運施工材料或設備

定位駁：出塢后固定沉箱并運輸安裝

4 具體處置方案

經專家組多方多次討論，形成如下處理方案：

4.1 施工流程圖

圖二 施工流程圖

4.2 施工方法

4.2.1 施工準備

4.2.2 格倉水位計算。專家組計算在10°傾斜狀態下的浮游穩定。

4.2.3 水泵布置。共計投入5臺水泵，根據水位調整量，在1#倉和13#倉各布置兩臺水泵，分別為一臺進水、一臺出水，預留一臺備用。

沉箱出塢前船舶布置及錨纜示意圖

沉箱出塢后船舶布置及錨纜示意圖

圖三

4.2.4 船舶就位。本次施工主要投入船舶為半潛駁一艘、起重船兩艘（1#扶助沉箱，2#供電等）、定位駁一艘、拖輪一艘、錨艇兩艘、交通船兩艘等，具體布置見圖三。

4.2.5 1#起重船吊索就位。將扶住沉箱的1#起重船做好系扣等準備工作，該起重船采用600t浮吊，吊鉤采用平行布置，單邊是1#和3#（5#和7#）、2#和4#（6#和8#）分別串聯，根據計算單側采用兩根70m直徑32mm鋼絲繩，吊點設置詳見圖四。

說明：圖中單根鋼絲繩L=70m

吊高H≈35m

4.3 調整沉箱格倉水位（傾斜浮游）

根據計算水位要求，將格倉劃分為六大區域：1#、6#倉（一號區域），2#、5#倉（二號區域），3#、4#倉（三號區域），7#、12#、13#倉（四號區域），8#、11#、14#倉（五號區域），9#、10#、15#倉（六號區域）六個區域。

吊鉤布置剖面圖

吊鉤布置平面圖

圖四

根據計算結果，對沉箱各格倉進行水位調整，使CX2沉箱保持達到傾斜浮游穩定狀態（詳見附件一：CX2傾斜狀態浮游穩定計算書），水位調整分三組進行，先后順序為：三號和六號區域、二號和五號區域、一號和四號區域，水位調整要求如下。

后趾

前趾（橡膠護舷側）

水位采用皮尺測量控制，即皮尺下方系浮球和配重，然后在格倉指定位置下放皮尺至理論計算深度并固定，調整過程中，時刻關注皮尺，待達到設計水位時，即刻停止進水或出水。

壓倉水調整完畢后，半潛駁即刻下潛至18.3～18.5m，在下潛過程中，全程觀察沉箱狀態，當達到浮游時，立即停止下潛，同時在下潛過程中隨時調整起重船吊索，使之始終處于20噸左右的受力狀態，從而達到扶住沉箱的目的。

4.4 沉箱平移出擱置水箱

根據計算結構可知，沉箱此刻已處于傾斜浮游狀態，起重船起吊力為零，主要是扶住作用，此時起重船緩慢向沉箱傾斜側調整吊鉤位置，緩慢牽引移動沉箱并脫離擱置點，重復此過程直至沉箱移至半潛駁中線附近處。

4.5 調整沉箱格倉水位（平穩浮游）

沉箱保持傾斜狀態移出擱置點至移至半潛駁中央后，在起重船扶住狀態下，對沉箱各格倉水位按照《中化泉州1200萬噸/年煉油項目30萬噸級原油碼頭工程沉箱浮游穩定計算書》將各倉水位調整到位，起重船緩慢調整吊鉤上下位置，使沉箱恢復至正常平穩狀態下浮游穩定。

前

趾 5.4m 5.4m 4.65m 4.65m 4.65m 后

趾

5.15m 5.15m 4.65m 4.65m 4.65m

5.15m 5.15m 4.65m 4.65m 4.65m

4.6 沉箱出塢

當沉箱恢復正常平穩狀態下浮游穩定后，起重船向后絞纜退離半潛駁，扶住沉箱出塢50m左右，定位駁移至沉箱左側，利用纜繩將沉箱固定在定位駁側面，固定牢固后，起重船解扣。

4.7 沉箱運輸安裝

沉箱出塢并與定位船編隊后，通過拖輪拖帶定位船至現場安裝水域，定位船拋錨定位，測量控制進行精確安裝。（此方法與之前安裝沉箱CX1、CX2安裝施工方法相同）

5 操作要點和安全防護

5.1 沉箱四角用尼龍纜繩固定于半潛駁塔樓上的纜樁上，保證沉箱起浮后不撞到半潛駁塔樓。

5.2 沉箱穩定起浮后，起重班長指揮各塔樓人員收放與沉箱相連的固定纜繩，使沉箱安全出塢。

5.3 起重船、定位船、半潛駁、沉箱頂操作人員、半潛駁收、放纜操作人員均配備對講機，確保通訊順暢，指揮同步一致。

5.4 專人檢查吊索、卸扣、吊環、卷揚機、剎車和固定纜繩等，確保無破損，燈保證受力狀況良好。

5.5 專人收集整理天氣、海況預報和潮水狀況。

5.6 嚴格量測控制壓倉水高度，施工過程中嚴格觀測壓倉水水位，及時通過水泵調整倉內水深，使之符合設計計算要求。

5.7 專人協調指揮各施工船舶拋錨定位，謹防錨纜拋、起時影響船只安全和施工作業；時刻關注錨纜情況，謹防出現跑錨等現象影響安全。

5.8 嚴格按水上操作規程施工，進入施工現場必須戴好安全帽，水上作業和臨水作業需穿好救生衣。

5.9 沉箱平移時，必須緩慢進行，并時刻觀測沉箱平衡狀態，及時調整指揮起重船作業。

6 出塢安裝

20日，現場嚴格按照處置方案實施，14時半，600t起重船牽引沉箱出塢與定位船進行固定編隊，15時許，沉箱拖運至安裝區域，根據潮位，于6月21日4時安裝就位。

7 原因分析

7.1 沉箱在預制過程中質量把控不嚴，導致沉箱下水后隨著水壓力不斷增大，后趾左側進水閥門突然發生大量漏水現象，致使沉箱突然失穩傾斜。

7.2 事件發生后，現場應急管理指揮零亂，不夠統一，沒有迅速控制局面。

7.3 之前項目部制定的應急預案缺乏針對性，未經有效演練。

8 預防措施

通過CX2沉箱在半潛駁下潛時發生傾斜的原因分析，在后續沉箱的運輸安裝施工中，采取了以下措施進行預防控制：

8.1 認真識別沉箱運輸安裝過程中的危害因素，對重大危害因素制定切實可行的控制措施。

8.2 為防止進水閥門漏水，擬將四個進水孔全部堵死，采取辦法是用鋼板與進水孔處預埋鋼板焊接封堵，水泵注水；

8.3 進一步加強安裝指揮系統，職責到各人、各點，每個施工點均安排項目部人員并嚴格按總指揮人員的口令指揮操作，后續的沉箱順利完成了安裝。

9 結語

大型沉箱的運輸安裝風險較大，在施工的全過程中都就要重視和加強質量控制。止水、起浮及附屬結構功能滿足設計要求，結構穩定，使整體質量達到預期目標。運輸和安裝要制定有針對性的應急預案，并進行演練、評價、修正，發生險情時從容應對，合理處置。本工程沉箱下浮傾斜的險情，經大家共同努力，終于轉危為安，但也造成一定的經濟損失，希望這些寶貴的經驗和教訓能供后來者參考。

說明：圖中單根鋼絲繩L=70m

吊高H≈35m

4.3 調整沉箱格倉水位（傾斜浮游）

根據計算水位要求，將格倉劃分為六大區域：1#、6#倉（一號區域），2#、5#倉（二號區域），3#、4#倉（三號區域），7#、12#、13#倉（四號區域），8#、11#、14#倉（五號區域），9#、10#、15#倉（六號區域）六個區域。

吊鉤布置剖面圖

吊鉤布置平面圖

圖四

根據計算結果，對沉箱各格倉進行水位調整，使CX2沉箱保持達到傾斜浮游穩定狀態（詳見附件一：CX2傾斜狀態浮游穩定計算書），水位調整分三組進行，先后順序為：三號和六號區域、二號和五號區域、一號和四號區域，水位調整要求如下。

后趾

前趾（橡膠護舷側）

水位采用皮尺測量控制，即皮尺下方系浮球和配重，然后在格倉指定位置下放皮尺至理論計算深度并固定，調整過程中，時刻關注皮尺，待達到設計水位時，即刻停止進水或出水。

壓倉水調整完畢后，半潛駁即刻下潛至18.3～18.5m，在下潛過程中，全程觀察沉箱狀態，當達到浮游時，立即停止下潛，同時在下潛過程中隨時調整起重船吊索，使之始終處于20噸左右的受力狀態，從而達到扶住沉箱的目的。

4.4 沉箱平移出擱置水箱

根據計算結構可知，沉箱此刻已處于傾斜浮游狀態，起重船起吊力為零，主要是扶住作用，此時起重船緩慢向沉箱傾斜側調整吊鉤位置，緩慢牽引移動沉箱并脫離擱置點，重復此過程直至沉箱移至半潛駁中線附近處。

4.5 調整沉箱格倉水位（平穩浮游）

沉箱保持傾斜狀態移出擱置點至移至半潛駁中央后，在起重船扶住狀態下，對沉箱各格倉水位按照《中化泉州1200萬噸/年煉油項目30萬噸級原油碼頭工程沉箱浮游穩定計算書》將各倉水位調整到位，起重船緩慢調整吊鉤上下位置，使沉箱恢復至正常平穩狀態下浮游穩定。

前

趾 5.4m 5.4m 4.65m 4.65m 4.65m 后

趾

5.15m 5.15m 4.65m 4.65m 4.65m

5.15m 5.15m 4.65m 4.65m 4.65m

4.6 沉箱出塢

當沉箱恢復正常平穩狀態下浮游穩定后，起重船向后絞纜退離半潛駁，扶住沉箱出塢50m左右，定位駁移至沉箱左側，利用纜繩將沉箱固定在定位駁側面，固定牢固后，起重船解扣。

4.7 沉箱運輸安裝

沉箱出塢并與定位船編隊后，通過拖輪拖帶定位船至現場安裝水域，定位船拋錨定位，測量控制進行精確安裝。（此方法與之前安裝沉箱CX1、CX2安裝施工方法相同）

5 操作要點和安全防護

5.1 沉箱四角用尼龍纜繩固定于半潛駁塔樓上的纜樁上，保證沉箱起浮后不撞到半潛駁塔樓。

5.2 沉箱穩定起浮后，起重班長指揮各塔樓人員收放與沉箱相連的固定纜繩，使沉箱安全出塢。

5.3 起重船、定位船、半潛駁、沉箱頂操作人員、半潛駁收、放纜操作人員均配備對講機，確保通訊順暢，指揮同步一致。

5.4 專人檢查吊索、卸扣、吊環、卷揚機、剎車和固定纜繩等，確保無破損，燈保證受力狀況良好。

5.5 專人收集整理天氣、海況預報和潮水狀況。

5.6 嚴格量測控制壓倉水高度，施工過程中嚴格觀測壓倉水水位，及時通過水泵調整倉內水深，使之符合設計計算要求。

5.7 專人協調指揮各施工船舶拋錨定位，謹防錨纜拋、起時影響船只安全和施工作業；時刻關注錨纜情況，謹防出現跑錨等現象影響安全。

5.8 嚴格按水上操作規程施工，進入施工現場必須戴好安全帽，水上作業和臨水作業需穿好救生衣。

5.9 沉箱平移時，必須緩慢進行，并時刻觀測沉箱平衡狀態，及時調整指揮起重船作業。

6 出塢安裝

20日，現場嚴格按照處置方案實施，14時半，600t起重船牽引沉箱出塢與定位船進行固定編隊，15時許，沉箱拖運至安裝區域，根據潮位，于6月21日4時安裝就位。

7 原因分析

7.1 沉箱在預制過程中質量把控不嚴，導致沉箱下水后隨著水壓力不斷增大，后趾左側進水閥門突然發生大量漏水現象，致使沉箱突然失穩傾斜。

7.2 事件發生后，現場應急管理指揮零亂，不夠統一，沒有迅速控制局面。

7.3 之前項目部制定的應急預案缺乏針對性，未經有效演練。

8 預防措施

通過CX2沉箱在半潛駁下潛時發生傾斜的原因分析，在后續沉箱的運輸安裝施工中，采取了以下措施進行預防控制：

8.1 認真識別沉箱運輸安裝過程中的危害因素，對重大危害因素制定切實可行的控制措施。

8.2 為防止進水閥門漏水，擬將四個進水孔全部堵死，采取辦法是用鋼板與進水孔處預埋鋼板焊接封堵，水泵注水；

8.3 進一步加強安裝指揮系統，職責到各人、各點，每個施工點均安排項目部人員并嚴格按總指揮人員的口令指揮操作，后續的沉箱順利完成了安裝。

9 結語

大型沉箱的運輸安裝風險較大，在施工的全過程中都就要重視和加強質量控制。止水、起浮及附屬結構功能滿足設計要求，結構穩定，使整體質量達到預期目標。運輸和安裝要制定有針對性的應急預案，并進行演練、評價、修正，發生險情時從容應對，合理處置。本工程沉箱下浮傾斜的險情，經大家共同努力，終于轉危為安，但也造成一定的經濟損失，希望這些寶貴的經驗和教訓能供后來者參考。

說明：圖中單根鋼絲繩L=70m

吊高H≈35m

4.3 調整沉箱格倉水位（傾斜浮游）

根據計算水位要求，將格倉劃分為六大區域：1#、6#倉（一號區域），2#、5#倉（二號區域），3#、4#倉（三號區域），7#、12#、13#倉（四號區域），8#、11#、14#倉（五號區域），9#、10#、15#倉（六號區域）六個區域。

吊鉤布置剖面圖

吊鉤布置平面圖

圖四

根據計算結果，對沉箱各格倉進行水位調整，使CX2沉箱保持達到傾斜浮游穩定狀態（詳見附件一：CX2傾斜狀態浮游穩定計算書），水位調整分三組進行，先后順序為：三號和六號區域、二號和五號區域、一號和四號區域，水位調整要求如下。

后趾

前趾（橡膠護舷側）

水位采用皮尺測量控制，即皮尺下方系浮球和配重，然后在格倉指定位置下放皮尺至理論計算深度并固定，調整過程中，時刻關注皮尺，待達到設計水位時，即刻停止進水或出水。

壓倉水調整完畢后，半潛駁即刻下潛至18.3～18.5m，在下潛過程中，全程觀察沉箱狀態，當達到浮游時，立即停止下潛，同時在下潛過程中隨時調整起重船吊索，使之始終處于20噸左右的受力狀態，從而達到扶住沉箱的目的。

4.4 沉箱平移出擱置水箱

根據計算結構可知，沉箱此刻已處于傾斜浮游狀態，起重船起吊力為零，主要是扶住作用，此時起重船緩慢向沉箱傾斜側調整吊鉤位置，緩慢牽引移動沉箱并脫離擱置點，重復此過程直至沉箱移至半潛駁中線附近處。

4.5 調整沉箱格倉水位（平穩浮游）

沉箱保持傾斜狀態移出擱置點至移至半潛駁中央后，在起重船扶住狀態下，對沉箱各格倉水位按照《中化泉州1200萬噸/年煉油項目30萬噸級原油碼頭工程沉箱浮游穩定計算書》將各倉水位調整到位，起重船緩慢調整吊鉤上下位置，使沉箱恢復至正常平穩狀態下浮游穩定。

前

趾 5.4m 5.4m 4.65m 4.65m 4.65m 后

趾

5.15m 5.15m 4.65m 4.65m 4.65m

5.15m 5.15m 4.65m 4.65m 4.65m

4.6 沉箱出塢

當沉箱恢復正常平穩狀態下浮游穩定后，起重船向后絞纜退離半潛駁，扶住沉箱出塢50m左右，定位駁移至沉箱左側，利用纜繩將沉箱固定在定位駁側面，固定牢固后，起重船解扣。

4.7 沉箱運輸安裝

沉箱出塢并與定位船編隊后，通過拖輪拖帶定位船至現場安裝水域，定位船拋錨定位，測量控制進行精確安裝。（此方法與之前安裝沉箱CX1、CX2安裝施工方法相同）

5 操作要點和安全防護

5.1 沉箱四角用尼龍纜繩固定于半潛駁塔樓上的纜樁上，保證沉箱起浮后不撞到半潛駁塔樓。

5.2 沉箱穩定起浮后，起重班長指揮各塔樓人員收放與沉箱相連的固定纜繩，使沉箱安全出塢。

5.3 起重船、定位船、半潛駁、沉箱頂操作人員、半潛駁收、放纜操作人員均配備對講機，確保通訊順暢，指揮同步一致。

5.4 專人檢查吊索、卸扣、吊環、卷揚機、剎車和固定纜繩等，確保無破損，燈保證受力狀況良好。

5.5 專人收集整理天氣、海況預報和潮水狀況。

5.6 嚴格量測控制壓倉水高度，施工過程中嚴格觀測壓倉水水位，及時通過水泵調整倉內水深，使之符合設計計算要求。

5.7 專人協調指揮各施工船舶拋錨定位，謹防錨纜拋、起時影響船只安全和施工作業；時刻關注錨纜情況，謹防出現跑錨等現象影響安全。

5.8 嚴格按水上操作規程施工，進入施工現場必須戴好安全帽，水上作業和臨水作業需穿好救生衣。

5.9 沉箱平移時，必須緩慢進行，并時刻觀測沉箱平衡狀態，及時調整指揮起重船作業。

6 出塢安裝

20日，現場嚴格按照處置方案實施，14時半，600t起重船牽引沉箱出塢與定位船進行固定編隊，15時許，沉箱拖運至安裝區域，根據潮位，于6月21日4時安裝就位。

7 原因分析

7.1 沉箱在預制過程中質量把控不嚴，導致沉箱下水后隨著水壓力不斷增大，后趾左側進水閥門突然發生大量漏水現象，致使沉箱突然失穩傾斜。

7.2 事件發生后，現場應急管理指揮零亂，不夠統一，沒有迅速控制局面。

7.3 之前項目部制定的應急預案缺乏針對性，未經有效演練。

8 預防措施

通過CX2沉箱在半潛駁下潛時發生傾斜的原因分析，在后續沉箱的運輸安裝施工中，采取了以下措施進行預防控制：

8.1 認真識別沉箱運輸安裝過程中的危害因素，對重大危害因素制定切實可行的控制措施。

8.2 為防止進水閥門漏水，擬將四個進水孔全部堵死，采取辦法是用鋼板與進水孔處預埋鋼板焊接封堵，水泵注水；

8.3 進一步加強安裝指揮系統，職責到各人、各點，每個施工點均安排項目部人員并嚴格按總指揮人員的口令指揮操作，后續的沉箱順利完成了安裝。

9 結語

大型沉箱的運輸安裝風險較大，在施工的全過程中都就要重視和加強質量控制。止水、起浮及附屬結構功能滿足設計要求，結構穩定，使整體質量達到預期目標。運輸和安裝要制定有針對性的應急預案，并進行演練、評價、修正，發生險情時從容應對，合理處置。本工程沉箱下浮傾斜的險情，經大家共同努力，終于轉危為安，但也造成一定的經濟損失，希望這些寶貴的經驗和教訓能供后來者參考。